Біологія. Повторне видання. 8 клас. Соболь (2025)
§ 6.5. Внутрішнє дихання
Учені не завжди можуть передбачити, куди поведе їх дорога, якими будуть плоди їхньої праці.
Але... саме так і відбувається справжній прогрес.
Вільям Келін (молодший) — професор медицини
Оцінюємо! Нобелівську премію у 2019 році отримали В. Келін, П. Реткліфф та Г. Семенза за відкриття механізму адаптації клітин до гіпоксії. Учені дослідили процеси регуляції клітинних генів за участю білків HIF (Hypoxia inducible factor). А яке практичне значення цього відкриття?
ЗМІСТ
Як відбувається газообмін у тканинах?
Газообмін в тканинах відбувається також унаслідок дифузії. У капілярах артеріальна кров, що надійшла судинами великого кола кровообігу, містить більше кисню, аніж тканинна рідина. Тому кисень у результаті дифузії вільно проходить через стінки капілярів у рідину, з якої проникає в клітини й одразу вступає в реакції окиснення. Водночас вуглекислий газ, який при цьому утворюється, також у результаті дифузії проникає з клітин у тканинну рідину і далі у кров. Таким чином, значення газообміну в тканинах полягає в тому, що: а) артеріальна кров постачає киснем клітини і позбавляє їх від вуглекислого газу, перетворюючись при цьому у венозну; б) підтримується сталий склад тканинної рідини, що має велике значення для гомеостазу.
Біологія + Фізика • Що таке парціальний тиск?
Що таке внутрішнє дихання?
Поживні речовини для клітин — це амінокислоти, жирні кислоти й глюкоза. У клітини ці речовини находять з крові завдяки клітинним мембранам. Перехід різноманітних речовин через клітинну мембрану називається мембранним транспортуванням. Малі молекули та йони проходять крізь мембрани здебільшого шляхом пасивного транспортування без затрат енергії, а перенесення макромолекул вимагає енергії та здійснюється завдяки активному транспортуванню.
У клітинах поживні речовини спочатку розщеплюються без участі кисню (анаеробний етап), а потім у мітохондріях їх проміжні продукти вступають у реакції окиснення за участю кисню (аеробний етап). Аеробне окиснення — найдосконаліший спосіб отримання енергії. Його енергетичний ефект приблизно у 20 разів більший, ніж в анаеробного розщеплення.
Кінцевими продуктами окиснення є вуглекислий газ і вода, які надходять з клітин у кров для видалення або використання для потреб організму.
Стан організму, під час якого тканини й органи недостатньо «постачаються» киснем, або кисню вистачає, але його не засвоюють тканини, називається кисневим голодуванням, або гіпоксією. Розрізняють два види гіпоксії: екзогенну та ендогенну. Екзогенна гіпоксія розвивається під час підйому на висоту, де атмосфера розріджена, і парціальний тиск кисню у повітрі, що вдихається, знижений. Найтиповішим прикладом є гірська хвороба. Ендогенна гіпоксія може виникати з багатьох причин: унаслідок захворювання легень, серця і кровоносних судин, порушення функції дихального центру, крововтрат, отруєння чадним газом, авітамінозів тощо.
Біологія + Клітина • Як називається органела еукаріотичних клітин, що здійснює клітинне дихання?
Як регулюється дихання людини?
Регуляцію дихання здійснюють найрізноманітніші інтегративні, гомеостатичні, адаптивні та захисні процеси, які на рівні організму формують нервову, гуморальну та імунну ланки.
Нервова регуляція відбувається за участю дихального центру, що складається з кількох відділів, розташованих у стовбурі головного мозку (міст і довгастий мозок). До відділів дихального центру надходять імпульси від рецепторів легень, міжреберних м’язів, діафрагми. Залежно від цієї інформації дихальний центр прискорює або сповільнює дихання, впливаючи на частоту дихальних рухів. Мимовільна нервова регуляція відбувається завдяки автоматії дихального центру, який забезпечує ритмічну безумовнорефлекторну діяльність, а довільна нервова регуляція координується нейронами кори півкуль великого мозку.
Іл. 31. Нервова регуляція дихання: 1 — кора півкуль; 2 — відділи дихального центру; 3 — нервові шляхи до діафрагми; 4 — нервові шляхи до міжреберних м’язів; 5 — діафрагма; 6 — міжреберні м’язи; 7 — нервові шляхи від міжреберних м’язів, діафрагми і легень
Гуморальна регуляція визначається вмістом СО2 в крові та його впливом на нейрони. Якщо в крові, котра омиває дихальний нервовий центр довгастого мозку, є надлишок СО2, збудливість дихального центру зростає, а дихальні рухи стають частішими та глибшими. Якщо ж СО2 в крові мало, то відбувається гальмування дихання. Під час фізичних навантажень м’язи виконують посилену роботу, тому кількість СО2 в крові зростає, що стає однією з причин поглиблення і посилення дихальних рухів.
Велику роль у зміні дихальних рухів відіграють захисні безумовні дихальні рефлекси. Після подразнення рецепторів слизової оболонки повітроносних шляхів пилом чи слизом спостерігаються чхання і кашель — захисні рефлекси, що перешкоджають потраплянню сторонніх часток у легені та допомагають їх видаленню. Центри чхання і кашлю також знаходяться в довгастому мозку.
Імунна регуляція тісно пов’язана зі слизовою оболонкою дихальних шляхів та легеневими сурфактантами. У слизовій оболонці функціонує лімфоїдна тканина, асоційована з носоглоткою (мигдалики лімфоглоткового кільця Вальдеєра-Пирогова) і бронхами (лімфовузли). Її речовини (лізоцим, інтерферони) та клітини (лімфоцити) забезпечують гуморальну і клітинну імунну відповідь на чужорідні антигени. Імунна функція сурфактанта визначається особливими білками, що зв’язують мікроорганізми та позначають їх для знищення захисними клітинами-фагоцитами.
Біологія + Мультики • У всесвітньовідомій казці «Вінні-Пух та його друзі» є такі рядки: «- Даруй мені, Пуше, але я таки не чхала. Адже не можна чхнути й не знати, що ти чхнув. — Так само не можна знати, що хтось чхнув, коли ніхто не чхав». А що таке пчих?
Коротко про головне
• ГАЗООБМІН У ТКАНИНАХ — обмін О2 і СО2 шляхом дифузії між артеріальною кров’ю капілярів і тканинною рідиною, який здійснюється завдяки різниці парціальних тисків кожного з дихальних газів.
• Внутрішнє дихання (клітинне дихання, тканинне дихання) — це сукупність процесів біологічного окиснення простих поживних речовин з вивільненням хімічної енергії, що акумулюється в АТФ.
• Дихання як одна з найважливіших життєвих функцій організму передбачає наявність надійних нейрогуморальних механізмів регуляції.
Діяльність
Навчальне завдання. У чому суть дихання в клітинах? Оцінювання знань з використанням, фрейму «Три кольори». ВНУТРІШНЄ ДИХАННЯ.
Розвивальне завдання. Як відбувається постачання кисню тканинам? Інтелектуально-розвивальна вправа. Причини кисневого голодування
Ціннісне завдання. Яке значення кисню для життя? Вправа для формування вибірковості. Механізм термінової адаптації людини до нестачі кисню.
Результат
Очікувані результати навчання (Учень / учениця...)
• оцінює знання: про ВНУТРІШНЄ ДИХАННЯ ЛЮДИНИ
• оцінює результати: ОБҐРУНТУВАННЯ причин кисневого голодування тканин
• виявляє ставлення на рівні вибірковості та оцінює: значення нейрогуморальної регуляції для адаптації організму в умовах гіпоксії
Саморозвиток
Самонавчання. Ціннісно-емоційне завдання. Як правильно дихати?
Самооцінювання. Продуктивно-творче завдання. Тест. Внутрішнє дихання.
