Г > ГА ГазообменГАЗООБМЕНАвторы: Г.Г. Исаев (Газообмен у животных), Г.А. Дмитриева (Газообмен у растений)ГАЗООБМЕН (биологич.), обмен газов между организмом и внешней средой в процессе дыхания. В организмы поступает кислород (O 2), который затем используется для окисления соединений, вовлекаемых в обмен веществ; в результате освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности, и образуются конечные продукты обмена, в т. ч. диоксид углерода (CO 2) и незначит. количество др. газообразных соединений. Организмы получают необходимый им O 2 либо из атмосферы, либо из воды, в которой он растворён. Г. осуществляется путём диффузии газов непосредственно через поверхность клеток. Газообмен у животныхУ простейших, кишечнополостных и червей Г. происходит через покровы тела. У насекомых и паукообразных появляется система трубочек (трахей), с помощью которых O 2 поступает непосредственно к тканям тела. У ракообразных, рыб и некоторых др. организмов для Г. служат жабры, а у большинства позвоночных - лёгкие. У земноводных помимо лёгких в Г. участвуют кожа и эпителий, выстилающий ротовую полость. У мн. животных и человека Г. осуществляется при участии дыхательных пигментов (металлопротеинов крови или гемолимфы), способных обратимо связываться с O 2 и служить его переносчиками. При высоких концентрациях O 2 пигмент легко его присоединяет, а при низких - отдаёт (в связывании O 2 участвуют гл. обр. ионы железа или меди). У позвоночных и мн. беспозвоночных животных таким пигментом является гемоглобин, у ряда беспозвоночных - гемоцианин, гемоэритрин и хлорокуорин. Лишь незначит. доля (ок. 5%) всего поступающего из клеток в кровь CO 2 находится в растворённом состоянии; осн. его часть (ок. 80%) при участии фермента карбоангидразы превращается в угольную кислоту, которая диссоциирует на карбонатные и гидрокарбонатные ионы; т. о., существует равновесие между растворёнными CO 2, H 2 CO 3, HCO − 3 и CO 2 − 3. Кроме того, 6-7% CO 2 может взаимодействовать также с аминогруппами белков (в т. ч. гемоглобина) с образованием карбаминовых соединений. Отношение удаляемого из организма С О 2 к поглощённому за то же время О 2 называется дыхательным коэффициентом, который равен примерно 0,7 при окислении жиров, 0,8 при окислении белков и 1,0 при окислении углеводов. Количество энергии, освобождающейся при потреблении 1 л O 2, составляет 20,9 кДж (5 ккал) при окислении углеводов и 19,7 кДж (4,7 ккал) при окислении жиров. Т. о., по потреблению O 2 в единицу времени и по дыхательному коэффициенту можно рассчитать количество освободившейся в организме энергии, оценить интенсивность окислительно-восстановительных процессов, происходящих во всех органах и тканях. Г. у животных уменьшается с понижением темп-ры тела, а при её повышении - увеличивается. У человека потребление O 2 может возрастать с 200-300 мл/мин в состоянии покоя до 2000-3000 мл/мин при физич. работе, а у хорошо тренированных спортсменов - до 5000 мл/мин. Соответственно увеличиваются выделение CO 2 и расход энергии; происходят сдвиги дыхательного коэффициента. Сравнит. постоянство Г. обеспечивается приспособительными (компенсаторными) реакциями систем организма, участвующих в Г. и регулируемых нервной системой как непосредственно, так и через эндокринную систему. Г. у человека и животных исследуют в условиях полного покоя, натощак, при темп-ре 18-22 °С. При исследованиях Г. определяют объём вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и его состав (при помощи газовых анализаторов), что позволяет вычислять количества потребляемого O 2 и выделяемого O 2. См. также Дыхание, Дыхания органы.Газообмен у растенийГазообмен у растений сопровождает как дыхание, так и фотосинтез: во время фотосинтеза поглощается CO 2, выделяется O 2, а при дыхании - наоборот. Как все живые организмы, растения дышат 24 ч в сутки, фотосинтез же идёт только на свету. Днём, как правило, фотосинтез идёт быстрее дыхания, к вечеру скорость его снижается и в определённый момент становится равной скорости происходящего одновременно дыхания. При этом Г. не регистрируется (состояние компенсации). При дальнейшем уменьшении освещённости дыхание начинает преобладать, а в темноте происходит только выделение CO 2, образующегося в результате дыхания. Г. листьев, молодых стеблей, цветков происходит через устьица (с помощью открывания и закрывания последних растение регулирует скорость Г.). На старых стеблях устьица заменяются всегда открытыми чечевичками (отверстиями в пробке), поэтому Г. старых стеблей растение регулировать не может. Скорость Г. различна у растений разных видов, в разных органах и тканях одного растения. Она зависит от внешних факторов и физиологич. состояния клеток. По количеству выделенного или поглощённого O 2 или CO 2 определяют скорость фотосинтеза или дыхания того или иного растения или органа.Литература Газообмен у животных. Лит.: Физиология человека. М., 1986. Т. 4; Уэст Дж. Физиология дыхания. М., 1988; Эккерт Р., Рэнделл Д., Огастин Дж. Физиология животных. М., 1992. Т. 2; Физиология человека. М., 1996. Т. 2. |
 |