Дыхание

У этого термина существуют и другие значения, см. Дыхание (значения).

У этого термина существуют и другие значения, см. Клеточное дыхание.

Дыха́ние (лат. respiratio) — основная форма катаболизма у животных, растений и многих микроорганизмов. Дыхание — это физиологический процесс, обеспечивающий нормальное течение метаболизма (обмена веществ и энергии) живых организмов и способствующий поддержанию гомеостаза (постоянства внутренней среды), получая из окружающей среды кислород (О₂) и отводя в окружающую среду в газообразном состоянии некоторую часть продуктов метаболизма организма (СО₂, H₂O и другие). В зависимости от интенсивности обмена веществ человек выделяет через лёгкие в среднем около 5 — 18^{[привести цитату? 2442 дня (обс.)]} литров углекислого газа (СО₂), и 50 граммов воды в час. А с ними — около 400 других примесей летучих соединений, в том числе и ацетон. В процессе дыхания богатые химической энергией вещества, принадлежащие организму, окисляются до бедных энергией конечных продуктов (диоксида углерода и воды), используя для этого молекулярный кислород.

К органам дыхания у рыб относятся жабры

Различия внешнего дыхания человека, птиц и насекомых

Схематичное изображение потока воздуха по лёгким и воздушным мешкам птиц

Внешнее дыхание — это газообмен между организмом и окружающей средой, включающий поглощение кислорода и выделение углекислого газа, а также транспорт этих газов внутри организма по системе дыхательных трубочек (трахейнодышащие насекомые) или в системе кровообращения^{[источник не указан 1218 дней]}.

Клеточное дыхание включает биохимические процессы транспортировки белков через клеточные мембраны; а также собственно окисление в митохондриях, приводящее к преобразованию химической энергии пищи.

У организмов, имеющих большие площади поверхности, контактирующие с внешней средой, дыхание может происходить за счёт диффузии газов непосредственно к клеткам через поры (например, в листьях растений, у полостных животных). При небольшой относительной площади поверхности транспорт газов осуществляется за счёт циркуляции крови (у позвоночных и других) либо в трахеях (у насекомых). У человека в состоянии покоя газообмен через кожу с атмосферой составляет около 2—3 % от лёгочного газообмена^[1].

Дыхание у растений

Основная статья: Фотодыхание

У всех растений происходит аэробное дыхание с поглощением митохондриями кислорода и выделением углекислого газа. У большинства растений также в хлоропластах происходит фотосинтез с поглощением углекислого газа и выделением кислорода. Дыхание идет постоянно, однако, по некоторым данным, на свету эффективность дыхания может составлять 30-100 % от таковой в темноте. Это связано с тем, что митохондрии оказываются задействованы в процессе фотодыхания^[2]

Общие принципы организации процесса дыхания на молекулярном уровне у растений и животных схожи. Однако в связи с тем, что растения ведут прикреплённый образ жизни, их метаболизм постоянно должен подстраиваться к изменяющимся внешним условиям, поэтому и их клеточное дыхание имеет некоторые особенности (дополнительные пути окисления, альтернативные ферменты).

Газообмен с внешней средой осуществляется через устьица и чечевички, трещины в коре (у деревьев).

Также у растений существует спиртовое брожение ^{[источник не указан 774 дня]}:

${\displaystyle \mathrm {C_{6}H_{12}O_{6}=2C_{2}H_{5}OH+2CO_{2}} .}$

Количество энергии (стандартное изменение свободной энергии), которое должно было бы выделяться при брожении, составляет 234 кДж на моль израсходованной гексозы. Таким образом, для обеспечения себя необходимым количеством энергии растение при брожении должно израсходовать значительно большее количество гексоз, чем при аэробном дыхании. В атмосфере кислорода происходит более эффективное в энергетическом отношении аэробное дыхание, предохраняющее растение от излишних трат органического вещества^[3].

В анаэробных условиях хлорофилл, растворённый в пиридине, под воздействием света восстанавливается аскорбиновой кислотой или другими донорами электронов. В темноте реакция идёт в обратном направлении:

${\displaystyle {\text{хлорофилл}}+{\text{аскорбиновая кислота}}\longleftrightarrow {\underset {\text{восст.форма}}{\text{хлорофилл}}}+{\text{дегидроаскорбиновая кислота}}}$

В свою очередь, «фотовосстановленный» хлорофилл может восстанавливать такие акцепторы, как НАД+, хиноны, Fe3+.

${\displaystyle {\text{донор электронов}}{\overset {e^{-}}{\longleftrightarrow }}{\text{хлорофилл}}{\overset {e^{-},{\text{свет}}}{\longleftrightarrow }}{\text{акцептор электронов}}.}$

Эти реакции названы в честь А. А. Красновского^[4][5].

Дыхание и физические нагрузки

При физических нагрузках дыхание, как правило, усиливается. Обмен веществ ускоряется, мышцам требуется больше кислорода.

Приборы для исследования параметров дыхания

• Капнограф — прибор для измерения и графического отображения содержания углекислоты в воздухе, выдыхаемом пациентом, в течение определённого периода времени.
• Пневмограф — прибор для измерения и графического отображения частоты, амплитуды и формы дыхательных движений, в течение определённого периода времени.
• Спирограф — прибор для измерения и графического отображения динамических характеристик дыхания.
• Спирометр — прибор для измерения ЖЁЛ (жизненной ёмкости лёгких).
• Пикфлоуметр

См. также

• Дыхательная система человека
• Гипоксемия
• Гипероксия
• Гипокапния
• Гиперкапния
• Гипервентиляция
• Физиология дыхания
  • Диффузионная способность лёгких^[англ.]
  • Альвеолярно-артериальный градиент^[англ.]
  • Уравнение альвеолярного воздуха^[англ.]
  • Анализ газового состава артериальной крови (ГСАК)^[англ.]
  • Метод вымывания азота^[англ.]
  • Инфляционный и дефляционный рефлексы Геринга — Брейера
  • Вентиляционно-перфузионное отношение^[англ.]
  • Кислородный каскад^[англ.]
• Карбоангидразы^[англ.]
• Цикл Рапопорта — Люберинг
• Лёгочный артериовенозный шунт^[англ.]
• Высотная болезнь
• Мёртвое пространство дыхательных путей^[англ.]
• Регуляция внешнего дыхания
• Альвеолярный макрофаг
• Сурфактант