Bài giảng Sinh học Lớp 11 - Bài 17: Hô hấp ở động vật

Bài 17 HÔ HẤP Ở ĐỘNG VẬT I/ Hô hấp là gì? Hô hấp là tập hợp những quá trình, trong đó cơ thể lấy O2 từ bên ngòai để ôxi hóa các chất trong tế bào và giải phóng năng lượng cho các họat động sống, đồng thời thải CO2 ra ngòai. - Hô hấp trong ( hô hấp tế bào) Quá trình hô hấp - Hô hấp ngòai: quá trình trao đổi khí giữa cơ thể với môi trường thông qua bề mặt trao đổi khí: + da + mang + phổi - Vận chuyển khí II- Bề mặt trao đổi khí Bề mặt trao đổi khí là bộ phận + Cho O2 từ môi trường ngòai khuyếch tán vào tế bào + CO2 khuyếch tán từ tế bào ra ngòai Bề mặt trao đổi khí của cơ quan hô hấp khác nhauÆ hiệu quả trao đổi khí khác nhau • Diện tích phải rộng: khí khuếch tán dễ. • Bề mặt phải ẩm ướt: để các khí hòa tan dễ. • Sự lưu thông khí: tạo sự chênh lệch nồng độ các khí ở 2 bên. • Phải có các mao mạch ở gần. • Phải có sắc tố hô hấp để vận chuyển các khí. (hemoglobin, hemocyanin) Đặc điểm của bề mặt trao đổi khí II- CÁC HÌNH THỨC HÔ HẤP Căn cứ vào bề mặt trao đổi khí, có 4 hình thức hô hấp + Hô hấp qua bề mặt cơ thể (động vật đơn bào hoặc da) + Hô hấp bằng mang + Hô hấp bằng hệ thống ống khí + Hô hấp bằng phổi 1. Hô hấp qua bề mặt cơ thể Sống ở dưới nước hoặc trên cạn như ruột khoang, giun tròn, giun dẹp + động vật đơn bào : bề mặt tế bào + động vật đa bào: qua da CO2 O2 -Da phải rộng, dẹp, ẩm, sv phải sống gần nước, dưới da thường có nhiều mạch máu Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings Fig. 42.22 Hệ thống ống khí + Cấu tạo từ những ống dẫn chứa không khí + Ống dẫn phân nhánh nhỏ dần + Ống nhỏ nhất tiếp xúc với tế bào cơ thể + Hệ thống ống chứa khí thông ra ngòai nhờ lỗ thở 2. Hô hấp bằng hệ thống ống khí Côn trùng, sống trên cạn Hô hấp bằng khí khổng và khí quản: -Côn trùng: dọc theo 2 bên thân có khí khổng thông với các khí quảnÆ chia thành những ống nhỏ. -Oxy thấm vào khuếch tán qua thành khí qủan tiếp xúc với tế bào khi dịch chuyển qua hệ tuần hòan hở. -Trao đổi khí nhanh. 3. HÔ HẤP BẰNG MANG - Mang: Cơ quan hô hấp thích nghi với môi trường nước -Sinh vật hô hấp bằng mang: +Cá + thân mềm (trai, ốc) + chân khớp (tôm cua) sống trong nước Sao biển, mang phân bố khắp cơ thể Mang phân bố hạn chế trên 1 phần cơ thể Mang kéo dài ở mỗi đốt thân, hoặc ở đầu và đuôi Cung mang Phiến mang Miệng Mang Miệng mở, nắp mang đóng Miệng đóng, nắp mang mở Miệng và nắp mang đóng mở nhịp nhàngÆ dòng nước chảy một chiều: Từ miệng qua mang -Thở ra: cá ngậm miệng lại, nền hầu nâng đưa nước ra khe mang, nấp mang ép lại, cơ co bóp, nấp mang mở ra nước thoát ra ngoài. -Thở vào: Xoang miệng và hầu hạ xuống, thể tích xoang hầu tăng, áp lực giảm, nước đi vào miệng. • Trao đổi Oxy và CO2 qua các phiến mang theo cơ chế ngược dòng. • Cá có thể nhận 80% Oxy hòa tan. Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings Fig. 42.20 Cách sắp xếp mao mạch trong mang Æ Mao mạch chảy song song và ngược chiều với dòng nước Cá xương có thể lấy hơn 80% lượng O2 có trong nước đi qua mang 4. Hô hấp bằng phổi Động vật sống trên cạn: Bò sát, Chim và Thú có cơ quan trao đổi khí là phổi Không khí đi vào và ra khỏi phổi qua đường dẫn khí: mũiÆ hầuÆ khí quảnÆ phế quản Lưỡng cư (sống ở hai môi trường: nước và cạn) Æ hô hấp bằng da và bằng phổi • A. Ở động vật bậc cao: • - Phổi: nằm trong lồng ngực, có nhiều thùy. • - Xốp, có nhiều phế nang, tăng diện tích lên nhiều lần. • - Cách xếp đặt của phế nang làm mất nước tối thiểu nên phổi luôn ẩm ướt. Chim: + hô hấp bằng phổi: phổi cấu tạo bởi ống khí có mao mạch bao quanh + hệ thống túi khí (8 túi): thở vào và hít ra đều có không khí giàu O2 qua phổi Dòng khí đi qua hệ thống vòng, băng qua phổi theo một hướng nhất định Phổi chim với các túi khí phụ Túi khí B. Ở người • Bộ máy hô hấp người gồm 2 phần: • a. Đường dẫn khí: • -Xoang mũi: lông, tuyến nhày, mao mạch • -Thanh quản: cấu tạo bằng sụn, 2 chức năng: nuốt, nói • -Khí quản và phế quản: l = 12cm, Φ 2cm, sụn hình C. • *Khí quản chia 2 nhánhÆ phế quản vào phổi. • *Phế quản có cơ trơn và lông rung để chống các vật lạ. Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings Xoang mũi Yết hầu Khí quản Thanh quản Tiểu Phế quản Phế quản Cơ hoành b. Phổi người: • -2 lá màu hồng xốp, phải 3 thùy, trái 2 thùy. • -Ngoài có 2 màng bao, giữa là dịch màng phổi. • -Trong phổi có các tiểu phế quản, tận cùng là các phế nang. • -Phế nang = túi hình chùm Φ= 100-300µm. Phổi có 700 triệu phế nang, tổng diện tích 140m2 Cơ hoành Màng phổi Xoang Phế nang Khoen sụn Phế nang: • Các phế nang: IV. SỰ TRAO ĐỔI KHÍ Ở PHỔI • Sự thông khí ở phổi: lưu chuyển không khí trong phổi • Hít vào: cơ hòanh hạ, cơ gian sườn ngoài coÆlồng ngực nâng lênÆ hít vào . • Thở ra: Cơ hòanh nâng, cơ gian sườn trong co, lồng ngực hạÆ Thở ra. • Hô hấp thường; đưa vào & ra 500ml - khí lưu thông . (có 150ml khí chết) • Hô hấp gắng sức: hít thở sâu, đưa vào ra 2500ml và thở ra 1500ml – khí dự trử. • Dung tích sống = 500+2500+1500= 4500ml. • Còn lại 1000ml khí cặn, 100ml khí tối thiểu III. SỰ TRAO ĐỔI KHÍ Ở PHỔI • Sơ đồ Thể tích khí dự trử hít vào 2,5l Thể tích khí dự trử thở ra 1,5l Thể tích khí cặn 1,0l Dung tích sống 4,5l Thể tích khí tối thiểu 100cc 1 nhịp thở • 1. Trao đổi khí ở phổi: Hô hấp ngoài: • Do chênh lệch áp suất từng phần các khí: • Bảng so sánh áp suất từng phần các khí trong tĩnh mạch, động mạch, không khí và phế nang. Khí Không khí Khống khí trong phế nang Máu tĩnh mạch trong các màng phổi Máu động mạch O2 159 100- 110 40 102 CO2 0,2-0,3 40 47 40 Áp suất từng phần tính bằng mmHg Chênh lệch O2 là 110- 40=70 và CO2 là 47 - 40=7mmHg • 2. Trao đổi khí ở tế bào: hô hấp trong: • -Máu ở phổi sau khi hô hấp xong có nhiều O2 và ít CO2 đi đến cơ quan. • -PO2 của máu cao nên giải phóng O2 • -PCO2 ở mô cao nên CO2 từ mô vào máu chuyển về phổi và ra ngòai. • -Diện tích mao mạch nhỏ sự trao đổi dễ dàng Trao đổi CO2 ở tế bào và ở phổi: 3. Sự chuyển vận các khí hô hấp: a. Chuyển vận O2 • Các khí trong máu có 2 dạng: -dạng hòa tan ít 1,5%. -dạng kết hợp nhiều 98,5%. • Chất chuyển vận chính là Hemoglobin: 2 chuỗi α và 2 chuỗi β. Mỗi chuỗi có 1 heme chứa sắt. • Fe kết hợp với Oxy nên hemoglobin kết hơp với 4 O2 sự kết hợp này có thể thuận nghịch. Kết hợp với Oxy • Hb4 + O2 Hb4O2 hemoglobin I • Hb4O2 + O2 Hb4O4 hemoglobin II • Hb4O4 + O2 Hb4O6 hemoglobin III • Hb4O6 + O2 Hb4O8 hemoglobin IV. • Khi Hb nhận đủ 4O2Æ Hb bảo hòa, khi nhận 1, 2, 3 phân tử Oxy, Hb bảo hòa từng phần. Phản ứng 1 xảy ra chậm hơn 2, 3, 4 và Hb2, 3, 4 phân ly dễ hơn Hb1. Sự chuyển vận CO2: • Ch. vận CO2 Liên quan đến chuyển vận O2. • CO2 từ mô đến phổi có 3 hình thức: • Dạng hòa tan 7-10%. • Dạng kết hợp với Hb. • Dạng ion Bicarbonat 60-70%. Khi CO2 vào máu, kết hợp với H2OÆH2CO3 Æ H+ và HCO-3 trong huyết tương; trong hồng cầu phản ứng tương tự xảy ra nhưng nhanh hơn vì có enzym carbonic anhydrase TRAO ĐỔI KHÍ • Tràn chlorit: trao ñoåi CO2 giöõa Teá baøoÆ hoàng caàuÆ pheá nang. VI. SỰ ĐIỀU HÒA HÔ HẤP 1. Cơ chế thần kinh: • Trung khu hô hấp ở hành tủy gồm trung khu hít vào và trung khu thở ra. • Trung khu hít vào: Æ co cơ hoành & cơ liên sườn ngòaiÆ hít vào. • Trung khu thở ra:Æ cơ hoành& cơ gian sườn trongÆ lồng ngực xẹpÆ thở ra. • Hít vào kích thích thở ra và ngược lại. • Trung khu hô hấp bình thường ở hành tủy, hít thở gắng sức do vỏ não. 2. Cơ chế thể dịch: • CO2 là yếu tố chính ảnh hưởng đến hô hấp. • Luyện tập làm thay nhịp thở.( Nhịp chậm lại, thở sâu hơn.). • Tăng CO2 từ 0,17 – 0,23% thở nhanh gấp đôi. Thở nhanh & mạnh 2ph, CO2 giảm 0,2% nhịn thở ñöôïc 250giây. • Thí nghiệm tuần hoàn chéo của Frederic. • Thí nghiệm chứng tỏ CO2 kích thích chớ không do thiếu O2.