Связывание и транспорт газов кровью. Регуляция актов дыхания. Особенности дыхания у птиц и рыб.
Количество газа, растворяющегося в крови, зависит от:
состава жидкости,
объема и давление газа вне жидкости,
температуры жидкости
физических свойств данного газа.
Для определения степени растворимости газа введен показатель — коэффициент растворимости. Он отражает объем газа, который может раствориться в 1 мл жидкости при температуре 0 °С и давлении его, равном 760 мм рт. ст. Большое значение в газообмене имеет процесс растворения газов в крови.
Кислород в крови находится в химически связанной форме (оксигемоглобин) и лишь 0,3 мл в физически растворенном виде в плазме. Максимальная кислородная емкость крови составляет 20 мл/100 мл крови.
Чем больше парциальное давление (напряжение) О2 в крови, тем больше его связывается с Hb. Насыщение крови кислородом называется оксигенацией или артериализацией.
Углекислый газ, как и кислород, транспортируется кровью.
Из 100 мл крови можно выделить максимально 50 мл СО2. Из этого количества только 30% его может быть связано с Hb, образуя карбогемоглобин, а остальные 70 % находятся в плазме, главным образом в составе бикарбонатов Nа или К-это происходит под действием фермента карбоангидразы(сод-ся в эритроцитах), СО2 образует угольную кислоту, которая диссоциирует на водород и гидрокорбанат ионы, НСО3 соединяется с К и натрием, образуя карбонаты.
Эта часть углекислого газа выделяется из организма другими путями (почками, желудочно-кишечным трактом).
Главное свойство Hb – способность обратимо присоединять в лёгких (до 94%) и эффективно отдавать в тканях кислород. Кроме того, скорость распада оксигемоглобина зависит от температуры, рН среды. При накоплении углекислоты, лактата и других кислых продуктов происходит более быстрая отдача кислорода (эффект Бора).
В зависимости от взаимоотношений с различными газами и некоторыми соединениями Нb принимает следующие формы:
1. Дезоксигемоглобин – свободная от газов форма протеина.
2.Оксигемоглобин _ продукт включения кислорода в молекулу белка. Одна молекула Нb способна удерживать 4 молекулы газа.
3.Карбгемоглобин уносит из тканей СО2, связавшийся с лизином этого протеина.
4. Монооксид углерода, проникая с атмосферным воздухом в легкие, быстро преодолевает альвеолярно-капиллярную мембрану, растворяется в плазме крови, диффундирует в эритроциты и вступает во взаимодействие с окси–и/или дезокси–Hb Образовавшийся карбоксигемоглобин не способен присоединять к себе кислород, а угарного газа может связывать 4 молекулы.
5. Важным производным Нb является метгемоглобин, в молекуле которого атом железа находится в степени окисления 3+. Такая форма гемопротеида образуется при действии на него различных окислителей, в результате в крови уменьшается количество функционально важного оксиНb, что нарушает доставку кислорода к тканям, вызывая в них развитие гипоксии.
Особенности птиц:
Имеют 2 гортани: верхнюю (нет голосовых связок) и нижнюю (певчую).
Отсутствует надгортанник
Отсутствует диафрагма.
Легочная ткань более плотная.
Легкие плотно прилегают к дорсальной стенке грудной полости.
В легких имеется паутинная бронхиальная система.
Некоторые бронхи образуют воздушные мешки, которые выходят за пределы легких, располагаются между внутренними органами, заходят в кости (их объем превышает объем легких в 10 раз), но газообмена в них не происходит.
Эритроциты птиц овальные, содержат ядро.
Легкие построены по губчатому типу, малоэластичны (прирастают к спинной стороне грудной клетки).
Функция воздушных мешков (помимо охлаждения тела в полете) – обеспечение так называемого двойного дыхания: на вдохе отработанный воздух из легких выгоняется в передние мешки, в легкие и задние мешки поступает свежий; на выдохе через легкие прокачивается воздух из задних мешков (из легких и передних мешков удаляется). Интенсивность газообмена обеспечивает высокую интенсивность обмена веществ в полете (частота вдоха и выдоха – 90-100 раз в минуту).
В покое дыхание происходит за счет движения грудной клетки, при полете – за счет движения крыльев воздушные мешки расширяются и сжимаются.
Особенности рыб:
Органы дыхания - жабры. Межжаберных перегородок нет, жаберные лепестки располагаются попарно на жаберных дугах, прикрытые снаружи подвижными костными жаберными крышками. Довольно значительная часть газообмена (в среднем около 10%) совершается через кожу. B газообмене могут принимать участие плавательный пузырь и некоторые части кишечника. Потребность разных видов рыб в кислороде неодинакова. По этому признаку они могут быть разбиты на четыре группы: требующие очень много кислорода: кумжа, гольян, голец; требующие много кислорода: хариус, голавль, пескарь; потребляющие сравнительно небольшое количество кислорода: плотва, окунь, ерш; выдерживающие очень слабое насыщение воды кислородом: сазан, линь, карась.
Особенности воднообитающих:
Относительно больший объем легких.
Легкие имеют более прочную легочную плевру, что позволяет создавать большее давление в легких.
Процесс вдоха осуществляется быстрее, чем у наземных животных.
Наличие воздушных резервуаров (у кита лобно-носовые пазухи могут вмещать до 8000 л воздуха).
Относительно большее количество миоглобина, примерно равно количеству гемоглобина.
Относительно низкая возбудимость дыхательного центра.