Що таке газообмін? Без нього не зможе обійтися практично жодна жива істота. Газообмін в легенях і тканинах, а також крові допомагає насичувати клітини живильними речовинами. Завдяки йому ми отримуємо енергію і життєві сили.

Що таке газообмін?

Для існування живих організмів необхідний повітря. Він являє собою суміш з безлічі газів, основну частку яких складають кисень і азот. Обидва ці газу є найважливішими компонентами для забезпечення нормальної життєдіяльності організмів.


В ході еволюції різні види виробили свої пристосування для їх отримання, у одних розвинулися легені, у інших - зябра, а треті використовують тільки шкірні покриви. За допомогою цих органів здійснюється газообмін. Що таке газообмін? Це процес взаємодії зовнішнього середовища і живих клітин, в ході якого відбувається обмін кисню і вуглекислого газу. Під час дихання разом з повітрям в організм надходить кисень. Насичуючи всі клітини і тканини, він бере участь в окислювальному реакції, перетворюючись на вуглекислий газ, який виводиться з організму разом з іншими продуктами метаболізму.

Газообмін в легенях

Кожен день ми вдихаємо більше 12 кілограм повітря. У цьому нам допомагають легкі. Вони є найбільш об'ємним органом, здатним вмістити до 3 літрів повітря за один повний глибокий вдих. Газообмін у легенях відбувається за допомогою альвеол – численних бульбашок, які переплетені з кровоносними судинами. Повітря потрапляє в них через верхні дихальні шляхи, проходячи трахею і бронхи. Сполучені з альвеолами капіляри забирають повітря і розносять його по кровоносній системі. В той же час вони віддають альвеол вуглекислий газ, який покидає організм разом з видихом.


Процес обміну між альвеолами і судинами називається двосторонньої дифузією. Він відбувається всього за кілька секунд і здійснюється завдяки різниці в тиску. У насиченого киснем атмосферного повітря воно більше, тому він спрямовується до капілярах. Вуглекислий газ має менший тиск, чому і виштовхується в альвеоли.

Кровообіг

Без кровоносної системи газообмін в легенях і тканинах був би неможливий. Наше тіло пронизане безліччю кровоносних судин різної довжини та діаметру. Вони представлені артеріями, венами, капілярами, венулами і т. д. В судинах кров безперервно циркулює, сприяючи обміну газів і речовин. Газообмін у крові здійснюється за допомогою двох кругів кровообігу. При диханні повітря починається рухатися по великому колу. У крові він переноситься, прикріплюючись до спеціального білка гемоглобіну, який міститься в еритроцитах. З альвеол повітря потрапляє в капіляри, а потім в артерії, прямуючи до серця. В нашому організмі вона виконує роль потужного насоса, перекачуючи насичену киснем кров до тканин і клітин. Вони, в свою чергу, віддають кров, наповнену вуглекислим газом, направляючи її по венулам і венах назад до серця. Проходячи через праве передсердя, венозна кров завершує великий круг. В правому шлуночку починається мале коло кровообігу. З нього кров переганяється в легеневий стовбур. Вона рухається по артеріях, артериолам і капілярах, де здійснює обмін повітрям з альвеолами, щоб почати цикл заново.

Обмін у тканинах

Отже, ми знаємо, що таке газообмін легенів і крові. Обидві системи переносять гази і обмінюються ними. Але ключова роль належить тканин. В них відбуваються головні процеси, що змінюють хімічний склад повітря. Артеріальна кров насичує клітини киснем, який запускає в них цілий ряд окислювально-відновних реакцій. В біології вони називаються циклом Кребса. Для їх здійснення необхідні ферменти, які також приходять разом з кров'ю. В ході циклу Кребса утворюються лимонна, оцтова та інші кислоти, продукти окислення жирів, амінокислот і глюкози. Це один з найважливіших етапів, який супроводжує газообмін у тканинах. Під час його протікання звільняється енергія, необхідна для роботи всіх органів і систем організму. Для здійснення реакції активно використовується кисень. Поступово він окислюється, перетворюючись на вуглекислий газ - З 2 , який виділяється з клітин та тканин в кров, потім в легені і атмосферу.

Газообмін у тварин

Будова організму і систем органів у багатьох тварин значно варіюється. Найбільш схожими з людиною є ссавці. Невеликі тварини, наприклад планарії, не мають складних систем для обміну речовинами. Для дихання вони використовують зовнішні покрови. Амфібії для дихання використовують шкірні покриви, а також рот і легені. У більшості тварин, що мешкають у воді, газообмін здійснюється за допомогою зябер. Вони являють собою тонкі пластини, з'єднані з капілярами і переправляють в них кисень з води. Членистоногі, наприклад багатоніжки, мокриці, павуки, комахи, не мають легкими. По всій поверхні тіла у них розташовані трахеї, які направляють повітря безпосередньо до клітин. Така система дозволяє їм швидко пересуватися, не відчуваючи задишки і втоми, адже процес утворення енергії відбувається швидше.

Обмін газів у рослин

На відміну від тварин, у рослин газообмін у тканинах включає споживання кисню і вуглекислого газу. Вони споживають кисень у процесі дихання. Рослини не мають для цього спеціальними органами, тому повітря надходить у них через всі частини тіла.
Як правило, листя мають найбільшу площу, і основна кількість повітря припадає саме на них. Кисень надходить у них через невеликі отвори між клітинами, звані продихи, переробляється і виводиться вже у вигляді вуглекислого газу, як і у тварин. Відмінною особливістю рослин є здатність до фотосинтезу. Так, вони можуть перетворювати неорганічні компоненти органічні за допомогою світла і ферментів. Під час фотосинтезу поглинається вуглекислий газ і виробляють кисень, тому рослини є справжніми «фабриками» зі збагачення повітря.

Особливості

Газообмін є однією з найважливіших функцій будь-якого живого організму. Він здійснюється за допомогою дихання і кровообігу, сприяючи звільненню енергії та обміну речовин. Особливості газообміну полягають у тому, що він не завжди протікає однаково. В першу чергу він неможливий без подиху, його зупинка протягом 4 хвилин здатна привести до порушень роботи клітин мозку. В результаті цього організм вмирає. Існує безліч захворювань, при яких спостерігається порушення газообміну. Тканини не отримують достатньо кисню, що уповільнює їх розвиток та функції. Нерівномірність газообміну спостерігається і у здорових людей. Він значно збільшується при посиленій роботі м'язів. Буквально за шість хвилин він досягає граничної потужності і дотримується її. Однак при посиленні навантаження кількість кисню може почати збільшуватися, що також неприємно позначиться на самопочутті організму.