Тыныс алу

Тақырыпты талдау

Энергия алмасуының кезеңдері

1. Дайындық — ас қорыту жүйесі мен лизосомаларда: полимерлер мономерлерге дейін ыдырайды, энергия жылу ретінде таралады.

2. Оттексіз (гликолиз) — цитоплазмада: глюкоза → 2 молекула пирожүзім қышқылы; таза шығымы 2 АТФ.

3. Оттекті — митохондрияда: матрикстегі Кребс циклі және кристалардағы тыныс алу тізбегі. Пируват CO₂ мен H₂O-ға дейін тотығып, 36 АТФ түзіледі.

Бір молекула глюкоза толық тотыққанда барлығы 38 АТФ түзіледі (мектеп оқулықтарында осылай қабылданған). ПӘК шамамен 55 %, қалғаны — жылу.

Анаэробты тыныс алу және ашу

Оттек болмаса, пируват митохондрияға бармайды, сүт қышқылына (қарқынды жұмыс кезіндегі бұлшықеттер, сүтқышқылды бактериялар) немесе спирт пен CO₂-ге (ашытқылар) айналады.

Ашу бір молекула глюкозадан тек 2 АТФ береді — гликолиз кезінде түзілгендер.

Адам үшін маңызы: нан пісіру және шарап жасау (ашытқылар), сүт қышқылды өнімдер, көкөніс ашыту, сүрлем.

Адамның тыныс алу жүйесі

Ауа өткізгіш жолдар: мұрын қуысы (ауа жылынады, ылғалданады, тазарады; мұнда иіс сезу рецепторлары) → мұрын-жұтқыншақ → көмей (дауыс байламдары, көмейқақпақ жұтқанда кіреберісті жабады) → кеңірдек (шеміршек жартылай сақиналар) → бронхтар → бронхиолалар → альвеолалар.

Өкпе плеврамен қапталған; оның жапырақшалары арасында теріс қысымды плевра қуысы бар, сондықтан өкпе кеуде қуысының қозғалысына ілеседі.

Барлық альвеолалардың ауданы шамамен 100 м², бұл жылдам газ алмасуды қамтамасыз етеді.

Дем алу мен дем шығару механизмі

Дем алу — белсенді үдеріс: көкет жиырылып, тегістеледі, сыртқы қабырғааралық бұлшықеттер қабырғаларды көтереді. Кеуде қуысының көлемі артады, өкпедегі қысым атмосфералықтан төмендейді де, ауа кіреді.

Тыныш дем шығару енжар: бұлшықеттер босаңсып, көлем азаяды, қысым артады, ауа шығады. Күшейтілген дем шығаруда ішкі қабырғааралық бұлшықеттер мен құрсақ бұлшықеттері жұмыс істейді.

Көлемдер: тыныс көлемі ≈ 500 мл, дем алудың қосалқы көлемі ≈ 1 500 мл, дем шығарудың қосалқы көлемі ≈ 1 500 мл. ӨТС = олардың қосындысы ≈ 3 500 мл. Ең терең дем шығарғаннан кейін өкпеде қалдық көлем ≈ 1 000–1 200 мл қалады.

Газ алмасу

Газдар диффузия арқылы — парциалдық қысымы жоғары аймақтан төмен аймаққа қарай қозғалады.

Өкпеде: O₂ альвеола ауасынан қанға өтіп, гемоглобинмен байланысады (оксигемоглобин), CO₂ қаннан альвеолаларға шығады.

Ұлпаларда: O₂ қаннан жасушаларға, CO₂ жасушалардан қанға өтеді (көп бөлігі плазмада гидрокарбонаттар түрінде тасымалданады).

Иіс газы CO гемоглобинмен оттектен берік байланысады (карбоксигемоглобин), сондықтан өте қауіпті.

Ауа құрамы: дем алатын ауа — O₂ ≈ 21 %, CO₂ ≈ 0,03 %; дем шығаратын ауа — O₂ ≈ 16 %, CO₂ ≈ 4 %.

Тыныс алудың реттелуі

Тыныс алу орталығы сопақша мида орналасқан. Оның басты тітіркендіргіші — O₂ жетіспеуі емес, қандағы CO₂ концентрациясының артуы.

Қорғаныстық тыныс рефлекстері: жөтел (көмей мен бронхтардың тітіркенуі) және түшкіру (мұрын қуысының тітіркенуі).

Тыныс алуды аз уақытқа еркімен тоқтатуға болады — үлкен ми сыңарлары қыртысының есебінен.

Өсімдіктердің тыныс алуы

Өсімдіктер үнемі — күндіз де, түнде де — барлық тірі жасушаларымен тыныс алады. Газдар жапырақтың лептесіктері, сабақтың жасымықшалары және тамыр беті арқылы түседі.

Күндіз фотосинтез тыныс алудан жылдам жүреді, сондықтан жапырақ сіңіргенінен көп O₂ бөледі. Түнде өсімдіктер тек O₂ сіңіріп, CO₂ бөледі.

Тамырларға оттек қажет: топырақ шектен тыс ылғалданғанда (су тоқтап қалғанда) олар тұншығады, сондықтан топырақты қопсытады.

Жануарлардың тыныс алу мүшелері 7 сынып

Қарапайымдылар мен ішекқуыстылар бүкіл дене бетімен, жауын құрты — ылғалды терісімен, жәндіктер — трахеялармен (түтікшелер ауаны тікелей ұлпаларға жеткізеді), балықтар — желбезекпен, қосмекенділер — өкпе мен терімен, құстар — ауа қапшықтары бар өкпемен (қос тыныс алу) тыныс алады.

Өкпенің тіршілік сыйымдылығы 8 сынып

ӨТС — терең дем алғаннан кейін шығаруға болатын ауаның ең үлкен көлемі: тыныс көлемі (~500 мл) + дем алудың қосалқы көлемі + дем шығарудың қосалқы көлемі; орташа 3,5–5 л. Спирометрмен өлшейді; спортшыларда көбірек.

Тыныс алу мүшелерінің аурулары және темекі 7–8 сынып

Тұмау, ЖРВИ, баспа, бронхит, пневмония, туберкулез (Кох таяқшасы), бронх демікпесі. Темекі эпителий кірпікшелерін бұзады, созылмалы бронхит пен өкпе обырын тудырады; иіс газы гемоглобинмен берік байланысады.

Митохондрия және Кребс циклі толығырақ 10 сынып

Митохондрияның екі жарғақшасы бар: сыртқы тегіс және қатпарлар — кристалар түзетін ішкі жарғақша. Олардың арасында — жарғақшааралық кеңістік, ішінде — Кребс циклі ферменттері, сақиналы ДНҚ және рибосомалары бар матрикс. Кристаларда тыныс алу тізбегі мен АТФ-синтаза орналасқан; жасуша неғұрлым белсенді болса (бұлшықеттер, жүрек, сперматозоидтар), онда митохондриялар мен кристалар соғұрлым көп.

Гликолизде түзілген пируват матрикске еніп, тотығады: одан CO₂ бөлініп, НАД·H түзіледі, ал екі көміртекті қалдығы А коферментіне қосылып, ацетил-КоА түзіледі. Ацетил-КоА төрт көміртекті қымыздықсірке қышқылымен қосылып, алты көміртекті лимон қышқылын түзеді. Циклдің бір айналымында 2 CO₂ бөлініп, 3 НАД·H, 1 ФАД·H₂ және 1 АТФ түзіледі, ал қымыздықсірке қышқылы қайта қалпына келеді. Бір глюкозадан — 2 пируват, демек, циклдің 2 айналымы; глюкоза тотыққанда барлығы 6 CO₂ бөлінеді.

Негізгі энергия НАД·H пен ФАД·H₂-де жинақталады. Кристалардағы тыныс алу тізбегінде олар электрондарын береді; электрондардың энергиясы H⁺ иондарын жарғақшааралық кеңістікке айдауға жұмсалады, ал H⁺ иондары АТФ-синтаза арқылы кері оралғанда АТФ синтезделеді (тотығу арқылы фосфорлану). Электрондардың соңғы акцепторы — оттек: ол H⁺-пен қосылып, су түзеді. Цианидтер тыныс алу тізбегін тежейді, сондықтан өте улы.

Аэробтар мен анаэробтар 10 сынып

Оттекке қатынасы бойынша ағзаларды аэробтарға (O₂ қажет: өсімдіктердің, жануарлардың, саңырауқұлақтардың көпшілігі), облигатты анаэробтарға (оттек оларға зиянды: сіреспе мен ботулизм қоздырғыштары, метан түзуші археялар) және факультативті анаэробтарға (оттекпен де, оттексіз де тіршілік етеді: ашытқылар, ішек таяқшасы) бөледі. Ашытқылар O₂ болғанда тыныс алып, тез көбейеді, ал онсыз спирттік ашуға көшеді.

Атмосферада оттек әлі болмаған кезде Жердің алғашқы тұрғындары анаэробтар болды; аэробты тыныс алу цианобактериялар O₂ жинағаннан кейін пайда болды. Аэробты тыныс алу глюкозаны бейорганикалық CO₂ мен H₂O-ға дейін ыдыратып, 38 АТФ береді; ашу энергиясы көп сақталған органикалық затпен (сүт қышқылымен немесе этанолмен) аяқталып, тек 2 АТФ береді. Ботулизм қоздырғышы ауа кірмейтін, нашар зарарсыздандырылған консервілерде көбейеді — көпкен банкаларды жеуге болмайды.

Оттек қарызы және бұлшықеттің шаршауы 9 сынып

Бұлшықеттегі дайын АТФ қоры тек 2–3 секунд жұмысқа жетеді, содан кейін АТФ креатинфосфат есебінен тез қалпына келеді (тағы шамамен 10 секунд). Қарқынды жұмыс кезінде (спринт) қан жеткілікті оттек жеткізіп үлгермейді, ал бұлшықеттер энергияны гликолиз арқылы алады: сүт қышқылы жиналып, pH төмендейді, шаршау мен ауырсыну пайда болады. Ұзақ әрі орташа жүктемеде (марафон) энергияны негізінен аэробты тыныс алу береді.

Қарқынды жүктемеден кейін адам тағы бірнеше минут жиі әрі терең тыныс алады — осылай оттек қарызы өтеледі: қосымша O₂ сүт қышқылының бір бөлігін CO₂ мен H₂O-ға дейін тотықтыруға (қалғанынан бауыр қайтадан глюкоза мен гликоген түзеді), сондай-ақ АТФ пен креатинфосфат қорын қалпына келтіруге қажет. Жаттығулар бұлшықеттердегі митохондриялар мен қылтамырлардың санын және миоглобин мөлшерін арттырады, сондықтан спортшыларда оттек қарызы аз болады.

Тәжірибелер: тыныс алуды қалай дәлелдейміз 7 сынып

Өніп келе жатқан тұқымдарды (бұршақ, бидай) жабық банкаға, ал бақылау банкасына — дәл сондай, бірақ қайнатылған (өлі) тұқымдарды салады. Бір тәуліктен кейін тірі тұқымдары бар банкаға жанып тұрған шырақты түсіреді — ол сөніп қалады: оттек жұмсалған. Мұндай банкадағы әк суы бар стақан лайланады: CO₂ бөлінген (Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O). Өніп келе жатқан тұқымдары бар термостағы термометр температураның көтерілгенін көрсетеді — тыныс алу энергиясының бір бөлігі жылу түрінде бөлінеді. Бақылау банкасында өзгеріс жоқ.

Әк суы арқылы өткізілген шығарылатын ауа оны дем алатын ауаға қарағанда әлдеқайда тез лайландырады: онда CO₂ 0,03 % орнына шамамен 4 %. Қараңғыға, қалпақ астына қойылған өсімдік те CO₂ бөледі: фотосинтез жүрмейді, ал тыныс алу жалғасады. Тәжірибелердің қорытындысы: тыныс алу — барлық тірі жасушалардың O₂ сіңіріп, CO₂ және энергия (жылу, АТФ) бөлуі.