Układ oddechowy biologia PDF

Preview

Summary

Dr hab. Leszek Guz, biologia, weterynaria, semestr 1...

Description

Układ oddechowy- biologia Metabolizm komórek zwierzęcych wymaga ciągłego dostarczania tlenu oraz usuwania jego produktów końcowych (dwutlenku węgla i wody). Zwierzęta wykształciły w drodze ewolucji układy oddechowe o różnym stopniu skomplikowania: od form najprostszych (oddychanie przez powłokę ciała), przez uproszczone pojedyncze narządy po rozbudowane systemy z parzystymi narządami. Wymiana gazowa pomiędzy organizmem a jego otoczeniem może odbywać się po spełnieniu pewnych warunków:  

błona przepuszczalna dla gazów musi być wystarczająco wilgotna odpowiednio wysoka prężność tlenu w otoczeniu



odpowiednio wysoka prężność dwutlenku węgla w płynach ustrojowych Jak oddychają pierwotniaki gąbki, jamochłony, płazińce i obleńce?

 Pierwotniaki – całą powierzchnią ciała za pomocą dyfuzji przez zwilżoną powłokę ciała.  Gąbki - oddychanie zachodzi całą powierzchnią ciała. Gąbki są wrażliwe na odpowiednie stężenie tlenu w wodzie  Parzydełkowce – oddychają całą powierzchnią ciała. Zamieszkują wody czyste, dobrze natlenione.  Płazińce - oddychają całą powierzchnią ciała, natomiast formy pasożytujące wewnętrznie oddychają beztlenowo na drodze fermentacji (rozkład glikogenu).  Obleńce - oddychają całą powierzchnią ciała, natomiast formy pasożytujące wewnętrznie oddychają beztlenowo na drodze fermentacji (rozkład glikogenu). Dodatkowo niektóre formy larwalne obleńców są wrażliwe na stężenia tlenu, przemieszczając się wraz z jego wzrostem. Jak oddychają skąposzczety, wieloszczety i pijawki? Podobieństwa i różnice.

Podobieństwa:  Wodne organizmy, takie jak wieloszczety i niektóre skąposzczety mają skrzela zewnętrzne cienkościenne wyrostki naskórka, zaopatrzone w naczynia krwionośne, osadzone na parapodiach lub bezpośrednio na worze powłokowym segmentów głowy czy tułowia. U wieloszczetów jako skrzela mogą także funkcjonować bogato unaczynione czułki, wąsy grzbietowe notopodiów czy całe notopodia, albo jako skrzela funkcjonują nitkowate wyrostki neuropodiów.  Lądowe organizmy, takie jak niektóre wieloszczety, skąposzczety i wszystkie pijawki oddychają całą powierzchnią ciała. U nich w pokryciu ciała występują liczne naczynia krwionośne włosowate, odchodzące od centralnych części układu krążenia, ułatwiające wymianę gazową.  Organizmy lądowe posiadają komórki gruczołowe w naskórku. Wydzielają one śluz, dzięki czemu powierzchnia ciała jest stale wilgotna. Tlen z powietrza rozpuszcza się w śluzie i poprzez powłoki ciała dyfunduje do sieci naczyń włosowatych tuż pod zewnętrzną warstwą komórek naskórka.

Różnice zależą od:  środowiska, jakie zamieszkuje dany organizm  typu zależności międzygatunkowej – np., pasożyty – oddychają całą powierzchnią ciała, a komensale albo całą powierzchnią ciała albo za pomocą specjalnych wyrostków naskórka.

Jak oddychają skorupiaki niższe i wyższe (rak)? Budowa narządów oddechowych.

 Skorupiaki niższe oddychają za pomocą skrzeli o płytkowatych kształtach, znajdujących się na odnóżach tułowiowych lub tułowiowych i odwłokowych.  Skorupiaki wyższe oddychają skrzelami zewnętrznymi, występującymi tylko na odnóżach tułowia i są silnie porozgałęziane.

Budowa narządów oddechowych: Skrzela są osadzone zwykle u nasady odnóży, mają postać licznych cienkościennych i silnie ukrwionych blaszek lub wyrostków. Skrzela skorupiaków niższych mają płytkowaty kształt. Skrzela skorupiaków wyższych są silnie porozgałęziane. Występuje u nich również karapaks, który może służyć jako ochronna pokrywa skrzeli, jego boczne części mogą nakrywać skrzela.

Występujące w Polsce ślimaki skrzelodyszne (przodoskrzelne i tyłoskrzelne).  

Tyłoskrzelne: Limaponcja, Alderia, Lamelidoris, Embletonia blada Przodoskrzelne: Rozdepka rzeczna, igliczek karpacki, żyworódka pospolita, zwójka rzeczna i płaska, zagrzebka pospolita, namułek pospolity, wodo żytka przybrzeżna, źródlarka karpacka

Jakie znasz małże blaszkoskrzelne występujące w Polsce? Do której grupy należy omułek i ostryga? 

 







Małże posiadają szereg zmodyfikowanych ktenidiów (skrzela pierwotne, mogą być pojedyncze, parzyste lub 2 pary. Są złożone z orzęsionych blaszek ułożonych po obu stronach centralnej osi. Czasami są wzmocnione chrząstką i przyjmują różne kształty (grzebykowaty, drzewkowaty, blaszkowaty lub inny). Zazwyczaj występują parzyście. Woda przepływa ponad skrzelami od przodu do tyłu ciała mięczaka, natomiast hemolimfa wewnątrz naczyń skrzelowych w kierunku przeciwnym[. U małży ktenidia służą również do odfiltrowywania pokarmu z wody.) Skrzela zwisaj pod bokach worka trzewiowego do jamy płaszczowej PIERWOSKRZELNE (Protobranchia) (tylko morskie), po bokach nasady nogi leży w jamie płaszczowej po 1 pierzastym skrzelu zbudowanym ze wspólnej osi (w której znajduje się naczynie tętnicze i żylne) i z dwóch narządów trójkątnych i bocznych płatków skrzelowych. Jedną krawędzią osi każde ktenidium przyrasta do sklepienia jamy płaszczowej. NITKOSKRZELNE (Filibranchia) płatki skrzelowa znacznie się wydłużają i są w kształcie długich nici skrzelowych, które są kolnakowato zagięte ku górze. Część nitek skrzelowych zwisająca w dół tworzy blaszkę zstępującą, a część zagięta ku górze tworzy blaszkę wstępującą. Nieci miejscami pokryte są nabłonkiem o szczególnie długich rzęskach, które zaczepiają sąsiednie nici i tak utrzymują je w stałym położeniu. BLASZKOSKRZELNE (Eulamelibranchia) Każda połowa skrzela posiada dwuwarstwową sitowatą blaszkę, która powstaje w wyniku zespolenia się ze sobą nici w formie mostków naśladujących poprzeczne blaszki. Nabłonek skrzeli jest w wielu miejscach orzęsiony. ZROSŁOSKRZELNE (Septibranchia) pojedyncze skrzele przyrasta do ściany worka trzewiowego i płaszcza. Powierzchnia skrzela jest bardzo zredukowana, prawie uległa zanikowi. W jamie płaszczowej wytworzyła się umięśniona przegroda pozioma, która dzieli ją na 2 części dolną i górną, zwaną oddechową, w której zachodzi wymiana gazowa.

Małże blaszkoskrzelne to wszystkie małże, za wyjątkiem omułka jadalnego, występujące w Polsce. Np. kulkówka rogowa, gałeczka żeberkowana, szczeżuja pospolita, szczeżuja wielka, skójka malarska, skójka zaostrzona, kruszynka delikatna, groszkówka rzeczna.

Omułek i Ostryga należą do nitkoskrzelnych. Budowa skrzeli u minogów. Z którego listka zarodkowego pochodzą? Minog rzeczny Lampetra fluviatilis Układ oddechowy ściśle związany z układem pokarmowym. Skrzela umieszczone są w workach skrzelowych. U minoga występuje 7 par workowatych skrzeli pochodzenia endodermalnego (u innych kręgowców skrzelodysznych skrzela są pochodzenia ektodermalnego). U minoga występuje oddzielony za pomocą żagielka od końca jamy gębowej ślepo zakończony przewód skrzelowy, którego ścianki są przebite siedmioma parami otworów, prowadzącymi do woreczków skrzelowych uchodzących na zewnątrz ciała przez otwory skrzelowe, które są położone za jego oczami. W workach skrzelowych znajdują się listewki, w których przebiegają naczynia krwionośne. Gdy minóg znajduje się w ruchu oddycha on w sposób zbliżony do lancetnika. Woda, którą minogi połykają, dostaje się do worków skrzelowych, opłukuje skrzela, gdzie zachodzi wymiana gazowa, a następnie wypływa przez otwory skrzelowe na zewnątrz. Jednak, gdy minóg przysysa się do ofiary, sposób oddychania zmienia się. Wówczas woda wydostaje się z gardzieli przez otwory skrzelowe, na skutek silnych skurczów mięśni budujących worki skrzelowe. Rozkurcz tych mięśni powoduje zasysanie wody. Nie może być ona, bowiem pobrana przez otwór gębowy.

Budowa skrzeli u ryb. Z którego listka zarodkowego pochodzą? Co to są listki skrzelowe i blaszki skrzelowe? są pochodzenia ektodermalnego, znajdują się w jamie skrzelowej, która zapewnia im ochronę i skuteczny przepływ wody. Wsparte są na - rozłożonych po obu stronach gardzieli - szkieletowych łukach skrzelowych, co znacznie usprawnia opłukiwanie ich wodą. Pomiędzy łukami znajdują się szczeliny (szpary) skrzelowe. Zwykle jest ich pięć par, u nielicznych gatunków jest sześć, a nawet siedem. Pierwsza szpara skrzelowa u niektórych ryb przekształciła się w tryskawkę. Od każdego łuku skrzelowego odchodzą dwa rzędy unaczynionych listków skrzelowych, które tworzą miękkie tkanki podtrzymywane przez włókna, przytwierdzone do łuków skrzelowych. Na listkach znajdują się poprzeczne blaszki skrzelowe, czyli drobne fałdy zwiększające powierzchnię oddechową. Pokryte cienkim nabłonkiem listki i blaszki skrzelowe dają dużą powierzchnię wymiany gazowej (pobieranie tlenu, wydalanie dwutlenku węgla). Skrzela spełniają również funkcje wydalnicze, a tym samym uczestniczą w regulacji ciśnienia osmotycznego ustroju. U ryb chrzęstnoszkieletowych skrzela zakończone są szczelinami skrzelowymi, natomiast u kostnoszkieletowych pokrywami skrzelowymi (operculum), które zamykają komory skrzelowe.

Dodatkowo U ryb istnieją dwa sposoby omywania dostarczania świeżej wody do skrzeli. Jeden z nich polega na tym, że otwór gębowy oraz pokrywy skrzelowe są w trakcie pływania otwarte. Dzięki temu, świeża woda bezustannie omywa skrzela. Wadą tego sposobu jest to, że ryba, aby oddychać musi bezustannie pływać, w przeciwnym wypadku się udusi. Taki sposób oddychania występuje u ryb chrzęstnoszkieletowych i jedynie u nielicznych gatunków ryb kostnoszkieletowych, takich jak na przykład makrela. Drugi sposób polega na czynnej pracy układu oddechowego. Gdy ryba pobiera wodę, pokrywy skrzelowe są zamknięte. Pozostają one zamknięte, aż do momentu, gdy cała jama gębowa nie wypełni się wodą. Wówczas pokrywy skrzelowe się otwierają, co pociąga za sobą zamknięcie otworu gębowego. Z zamykaniem otworu gębowego związany jest skurcz jamy gębowej, w wyniku, którego woda jest wypychana na zewnątrz przez otwarte szczeliny skrzelowe. Towarzyszy temu omywanie skrzeli przez wypływającą wodę. Oddychając w ten sposób ryba nie musi bezustannie pływać. Oddychanie skrzelami jest wspomagane prze oddychanie skórne. Oddychanie przez skórę może zachodzić, ponieważ jest ona okryta jedynie cienkim nabłonkiem. Oddychanie skórne może stanowić do 10% całej wymiany gazowej, jak zachodzi w organizmie, są jednak takie gatunki, jak skoczek mułowy, u którego oddychanie skórne zaspokaja 36% zapotrzebowania ustroju na tlen. Jakie ryby nazywamy dwudysznymi? W obrębie ryb występują ryby dwudyszne. Jest to grupa reliktowa. Żyją one w zbiornikach silnie zanieczyszczonych lub w wodach okresowo wysychających .Mają one zdolność oddychania tlenem atmosferycznym. Posiadają mocno zredukowane skrzela. U ryb dwudysznych pęcherz pławny pełni funkcję prymitywnych płuc połączonych z przełykiem, czyli pełni rolę oddechową i znajduje się pod przewodem pokarmowym, (a nie nad nim jak u innych gatunków). Umożliwia to rybom dwudysznym, żyjącym w okresowo wysychających zbiornikach przetrwanie niekorzystnego okresu. Jak oddycha rogoząb, prapłetwiec i prapławiec? Ile posiadają płuc? Rogoząb W okresie suszy, gdy rzeki i zbiorniki wysychają, płuco częściowo przejmuje funkcje skrzela, umożliwiając zwierzęciu przetrwanie w błotnistych zatokach i większych kałużach. Uważany jest za najbardziej pierwotny gatunek dwudysznych. Płuco jest pojedyncze, prymitywne, to przekształcony pęcherz pławny. Prapłetwiec Prapłetwiec abisyński ma płuco podzielone na dwie części rozłożone po obu stronach przewodu pokarmowego, a właściwie jest to pęcherz pławny o ściankach które ulegają pofałdowaniu i w ten sposób tworzą pęcherzyki odpowiedzialne za wymianę gazową oraz skrzela. Kiedy zanurzony jest w wodzie oddycha przez skrzela gdy jednak nadchodzi susza i zbiorniki wodne wysychają ryba zamknąwszy się w ochronnym kokonie utworzonym ze śluzu i w

którym ma kilka otworów do wymiany powietrza zagrzebuje się w błoci i oddycha płucami. Przechodzi w ten sposób w stan anabiozy spowolnionego metabolizmu żywi się rezerwami tłuszczu Prapłaziec Skrzela słabo rozwinięte, 2 worki płucne. Ma tylko pozostałości skrzeli i oddycha wyłącznie powietrzem atmosferycznym jeśli przebywa zbyt długo pod wodą topi się, wiec gdy ryba ta schodzi pod wodę wstrzymuje powietrze i pływa na bezdechu. Funkcje pęcherza pławnego u ryb. Czy pęcherz pławny jest homologiczny czy analogiczny z płucami? Pęcherz pławny – cienkościenny, wypełniony gazem (azot, tlen, dw.węgla), błoniasty worek występujący u wielu ryb. Powstaje w rozwoju embrionalnym jako uchyłek ściany przełyku. Może być jedno-, dwu- lub trzykomorowy. Funkcje: - narządu hydrostatycznego(ułatwia regulację zanurzenia) - czasem oddechowego (u ryb dwudysznych) - może też spełniać rolę rezonatora głosowego oraz uczestniczyć w słyszeniu (tzw. narząd Webera – przenosi drgania z pęcherza pławnego do ucha) Brak u chrzęstnoszkieletowy, zanika wtórnie u kostnoszkieletowych przydennych. Płuca kręgowców lądowych powstały z parzystego pęcherza pławnego.

Gady, ptaki i ssaki nie mają funkcjonujących skrzeli. Natomiast w toku ich embriogenezy zawiązują się łuki skrzelowe. Mogą powstawać szpary skrzelowe lub też jedynie zagłębienia, zwane kieszonkami skrzelowymi. Wszystkie te utwory znikają jeszcze w toku rozwoju zarodkowego. Kręgowce lądowe oddychają przy pomocy płuc. W rozwoju embrionalnym płuca tworzą się jako uchyłki gardzieli. Z tego też powodu uważa się je za homologiczne z podobnie rozwijającymi się pęcherzami pławnymi ryb.

Budowa płuc u żaby, jaszczurki, gołębia i ssaka. Płuca mają postać cienkościennych worków połączonych z jamą gębową drogami oddechowymi. W skład dróg oddechowych wchodzi tchawica, rozdzielająca się na dwa oskrzela łączące się z workami płucnymi. Te ostatnie oplecione są gęstą siecią naczyń krwionośnych i tu właśnie zachodzi wymiana gazowa.

W rozwoju filogenetycznym kręgowców można obserwować różnicowanie się budowy worków płucnych, które prowadzi do powiększenia powierzchni oddechowej.

Gromada: Amphibia – płazy: żaba wodna Rana esculenta - oddychanie za pomocą:  parzystych płuc (cienkościenne, bogato unaczynione, pęcherzykowate worki) *gładkościenne(ogoniaste) *pofałdowane wewnętrznie na wzór plastra miodu  jamy gębowo-gardzielowej  wilgotnej skóry (przez nią przede wszystkim oddawany CO2) - płuca komunikują się z j.gg za pomocą tchawicy. Ujście tchawicy (szczelina krtaniowa) obejmują parzyste chrząstki nalewkowate, na których napięta jest błona śluzowa (nosząca miano strun głosowych). Mogą się one napinać, a powietrze wychodzące z płuc wprawia je w drgania, wywołując powstawanie dźwięków - ponieważ brak klatki piersiowej (brak żeber), powietrze wtłaczane dzięki ruchom dna j.gg (żaba mając zamknięty pysk podnosi i opuszcza jej dno, dzięki czemu powietrze zostaje wciągane i wypychane przez otwarte nozdrza. Po pewnym czasie nozdrza zostają zamknięte, otwiera się krtań i powietrze przenika z płuc do j.gg i miesza się z powietrzem pochodzącym z zewnątrz. Dno jamy się podnosi i wpycha część wymieszanego powietrza do płuc. Szczelina krtaniowa się zamyka, nozdrza zaś otwierają – przez nie reszta zmiesznego powietrza jest usuwana. Żaba jak gdyby „łyka” powietrze. Jest to mało ekonomiczne, bo tylko część powietrza z płuc zostaje wymieniona.) - u kijanek skrzela Gromada: Reptilia – gady: jaszczurka zwinka Lacerta agilis - parzyste płuca (worki wypełnione gąbczastą tkanką tworzącą komory i pęcherzyki płucne -> zwiększenie pow. oddechowej) -> u węży zwykle tylko prawe płuco - u niektórych (typowe u owodniowców, np. żółwie, krokodyle) oskrzela odchodzące od tchawicy rozpadają się na oskrzela II rzędu, kończące się licznymi pęcherzykami płucnymi - u pewnych gadów występują worki powietrzne połączone z płucami, które są zbiornikami powietrza

Powietrze dostaję się do płuc drogą: Gardło -> krtań -> tchawica(usztywniona pojedynczą chrząstką pierścieniowatą i parzystymi chrząstkami nalewkowatymi) -> 2 oskrzela -> worki płucne Powietrze wciągane do płuc i wypychane dzięki rozszerzaniu się i zwężaniu klatki piersiowej, w czym biorą udział mięśnie międzyżebrowe.

Gromada: Aves – ptaki: gołąb: Columba livia - płuca zbudowane z cienkich rurek - olbrzymie worki powietrzne (bezpośrednio nie biorą udziału w wymianie gazowej, ale odgrywają ważną rolę w oddychaniu –> tzw. podwójne oddychanie; przy wdechu i wydechu płuca wentylowane są natlenionym powietrzem) 1.Szczelina krtaniowa 2. krtań górna (podparta chrząstkami: pierścieniowatą i parą nalewkowatych) – nie spełnia roli narządu głosowego 3. tchawica (rozdziela się na -w miejscu tym tzw. krtań dolna podtrzymywana kostnymi pierścieniami -> aparat głosowy. Wpuklają się do niej błony głosowe opatrzone specjalnymi mięśniami, dzięki którym ptaki mogą modulować swój głos ) 4. 2 oskrzela 5. parzyste płuca [rozgałęziają się na oskrzela II rzędu, a te na oskrzela III rzędu (parabronchia), od nich jeszcze włosowate kanaliki (bronchiola) przeplatające się z naczyniami włosowatymi ukł. krwionośnego] W rezultacie tworzą się kanalikowa te płuca. Worki powietrzne: obojczykowy, parzyste worki szyjne, parzyste worki piersiowe przednie, parzyste worki piersiowe tylne, parzyste worki brzuszne ->>> cienkościenne; istotne znaczenie w oddychaniu, termoregulacji, ochronie narządów wewnętrznych, obniżają ciężar właściwy ptaka W locie: mostek unieruchomiony. Kilka wersji. Najprawdziwsza: podnoszenie i opuszczanie kręgosłupa, dzięki czemu zwiększa/zmniejsza się pojemność jamy piersiowej. Mechanizm nie do końca oznany. Wiemy jednak, że to mechanizm podwójnego oddychania. W spoczynku: wciągane powietrze dzięki ruchom mostka, pracują mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne, wewnętrzne, poprzeczne i proste brzucha oraz mięsień piersiowy wielki Gromada: Mammalia – ssaki: - płucodyszność - przewody oddechowe:  krtań – narząd głosu (ścniaki podtrzymywane przez szereg chrząstek: tarczowatą, pierścieniowatą, parzyste nalewkowate. Do ch.tarczowatej przylega nagłośnia zamykająca krtań w czasie połykania pokarmu. Pomiędzy ch.nal i ch.tarcz leżą struny głosowe).Silnie umięśniona mięśniami głosowymi  tchawica (rurka wzmocniona chrzęstnymi pierścieniami. Dzieli się na 2 oskrzela)  oskrzela (rozpadają się na kanaliki I, II, III, IV rzędu, z których najdrobniejsze – oskrzeliki, zakończone są pęcherzykami płucnymi otoczonymi naczyniami włosowatymi) - płuca zwykle podzielone na kilka płatów, otoczone błoną surowiczą – opłucną - powietrze wtłaczane do płuc dzięki ruchom klatki piersiowej, skurczom przepony i mięsni międzyżebrowych Poza płucami i skrzelami ważną rolę w procesach wymiany gazowej odgrywa u wielu kręgowców (szczególnie wodnych i półwodnych) bogato unaczyniona skóra. Czasem funkcje oddechowe może spełniać pęcherz pławny (u ryb) lub końcowy odcinek jelita.

Cechy oddychania u ptaków. - powietrze zawsze przepływa przez płuca w kierunku od tyłu do przodu - powietrze płynie przez płuca zarówno podczas wdechu, jak też podczas wydechu Taka organizacja ma ważne znaczenie dla wymiany gazów między powietrzem a krwią. Umożliwia to natlenionej krwi opuszczającej płuca uzyskiwanie wyższego stężenia tlenu niż ciśnienie parcjalne tlenu w wydychanym powietrzu. „Podwójne oddychanie” u ptaków. Płuca ptaków łączą się z systemem worków powietrznych. Podczas wdechu część powietrza wpada do worków powietrznych, zamiast do naczyń włosowatych płuc. Przy wydechu, powietrze opuszcza je, a przechodząc przez płuca zostaje odtlenione. Dzięki temu mechanizmowi płuca ptaka są wentylowane świeżym powietrzem zarówno podczas wdechu jak i przy wydechu. Jest to tzw. podwójne oddychanie, które ma związek z intensywną przemianą materii u ptaków i ich zdolnością lotu.

Jak oddychają: żaba, jaszczurka, żółwie? U żaby pobieranie powietrza do płuc jest skomplikowanym procesem, nie występują przecież żebra, nie ma więc klatki piersiowej. Zasadniczą rolę pompy ssąco-tłoczącej odgrywają tu ruchy dna jamy gębowo-gardzielowej. Żaba, mając zamknięty pysk podnosi i opuszcza dno tej jamy, dzięki czemu powietrze zostaje wciągane i wypychane przez otwarte nozdrza. W tym czasie szczelina krtaniowa jest zamknięta. Po wykonaniu pewnej ilości takich ruchów nozdrza w momencie napełnienia się jamy gębowej powietrzem zostają zamknięte, a jednocześnie otwiera się krtań, dzięki czemu powietrze przenika z płuc do jamy gębowej i miesza się tu z powietrzem pochodzącym z zewnątrz. Następne uniesienie dna jamy gardzielowej wpycha część tego zmieszanego powietrza do płuc. Następuje zamknięc...