5. RESPIRACE. výměna plynů mezi tělem a prostředím, zejména O 2 a CO 2

Podobné dokumenty
5. RESPIRACE. výměna plynů mezi tělem a prostředím, zejména O 2 a CO 2. prakticky všechny chemické reakce provázející život

PRACOVNÍ LIST- SOUSTAVA DÝCHACÍ A CÉVNÍ

Většina suchozemských obratlovců dýchá plícemi - specializovaný orgán houbovité struktury bohatě protkaný jak vzdušnými cestami, tak cévním systémem

DÝCHACÍ SOUSTAVA FUNKCE

Učební texty Univerzity Karlovy v Praze. Jana SlavíKová JitKa Švíglerová. Fyziologie DÝCHÁNÍ. Karolinum

ZŠ A MŠ NOVÁ CEREKEV LEPŠÍ VÝUKA V NOVÉ CEREKVI

Třída: Ryby nejpočetnější skupina obratlovců ploutví: párové nepárové

DIDAKTICKÝ TEST- OBECNÁ ZOOLOGIE

Šablona č Přírodopis. Co už víme o rybách?

Oběhová soustava - cirkulace krve v uzavřeném oběhu cév - pohyb krve zajišťuje srdce

Základní škola praktická Halenkov VY_32_INOVACE_03_03_03. Ryby

Cirkulační, cévní systém obratlovců

Fyziologie pro trenéry. MUDr. Jana Picmausová

Metabolismus kyslíku v organismu

Tento dokument vznikl v rámci projektu Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/

Mgr. Šárka Vopěnková Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou VY_32_INOVACE_01_3_18_BI1 DÝCHACÍ SOUSTAVA

DÝCHACÍ SOUSTAVA. Fylogeneze dýchací soustavy

Oběhová soustava obratlovců

Pracovní list č. 3 Obojživelníci obecně - starší

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

DÝCHACÍ SOUSTAVA Specializovaným dýchacím orgánem ryb jsou žábry (branchiae), které jsou u kostnatých ryb umístěny na vnější (konvexní) straně

Okruhy k maturitní zkoušce z předmětu Fyziologie a metodika tréninku pro školní rok 2012/13

Typy dýchacích soustav

Vývojová morfologie živočichů

FYZIOLOGIE DÝCHÁNÍ. Složení ovzduší Vzduch zemské atmosféry je procentuálně složen z plynů: Dýchací cesty a dýchací orgány. Dýchání dělíme na :

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

M A T U R I T N Í T É M A T A

CZ.1.07/1.5.00/ Člověk a příroda

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno. Biofyzika dýchání. Spirometrie


Škola: Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7 III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název projektu: Inovace výuky na GSN

VY_52_INOVACE_ / Obojživelníci Obojživelníci ve vodě i na souši

ANATOMIE A FYZIOLOGIE

ANATOMIE A A FYZIOLOGIE

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Témata z předmětů: Fyziologie a metodika tréninku a Chov koní

ZÁKLADY FUNKČNÍ ANATOMIE

Maturitní témata z předmětů Fyziologie a metodika tréninku a Chov koní pro obor Trenérství dostihových a sportovních koní pro školní rok 2014/15

- Kolaps,mdloba - ICHS angina pectoris - ICHS infarkt myokardu - Arytmie - Arytmie bradyarytmie,tachyarytmie

Variace Dýchací soustava

LÉKAŘSKÁ BIOLOGIE B52 volitelný předmět pro 4. ročník

Biologie - Septima, 3. ročník

Význam. Dýchací systém. Dýchání. Atmosférický vzduch. Dýchací cesty. Dýchání

Moderní metody intenzivní produkce ryb

POŽADAVKY NA HODNOCENÍ STUDENTA

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je L. sinkulová

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Ontogeneze živočichů

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám. Reakční a adaptační změny při zatížení. Tělesná výchova s didaktikou

Vstup látek do organismu

Mateřská škola, Základní škola a Dětský domov, Ivančice, Široká 42 Obratlovci -ryby

Obsah Úvod Základní vlastnosti živé hmoty

Střední odborná škola Luhačovice

Inhalační anestetika (isofluran, sevofluran, desfluran, N 2 O) Milada Halačová

Respirační systém. ni-materialy.html

Fyziologie rostlin - maturitní otázka z biologie (3)

Mízní systém lymfa, tkáňový mok vznik, složení, cirkulace. Stavba a funkce mízních uzlin. Slezina. Somatologie Mgr. Naděžda Procházková

15. DÝCHACÍ SOUSTAVA ŽIVOČICHŮ A ČLOVĚKA

Paryby OBRATLOVCI. ❶ Najdi chyby v písemce a oprav je. ❷ Pojmenuj zástupce paryb. Jejich jméno zapiš do rámečku pod obrázek.

Digitální učební materiál

Zuzana Mathauserová. Státní zdravotní ústav Centrum laboratorních činností Laboratoř pro fyzikální faktory

Ivana FELLNEROVÁ PřF UP Olomouc

Nervová soustava je základním regulačním systémem organizmu psa. V organizmu plní základní funkce jako:

O O B J O ŽIV I E V LNÍC Í I

JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH Zdravotně sociální fakulta. Fyziologie (podpora pro kombinovanou formu studia) MUDr.

TVORBA TEPLA. -vedlejší produkt metabolismu. hormony štítné žlázy, růstový hormon, progesteron - tvorbu tepla. vnitřní orgány svaly ostatní 22% 26%

ZÁKLADNÍ ŠKOLA ÚPICE-LÁNY PALACKÉHO 793, ÚPICE ABSOLVENTSKÁ PRÁCE ŠKOLNÍ ROK RADIM ČÁP 9.B

ZŠA MŠNOVÁCEREKEV LEPŠÍVÝUKA V NOVÉCEREKVI

ANATOMIE A A FYZIOLOGIE

Fyziologie sportovních disciplín

Anotace: Materiál je určen k výuce přírodopisu v 7. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky se stavbou těla savců. Materiál je plně funkční pouze s použitím

Základní škola praktická Halenkov VY_32_INOVACE_03_03_16. Člověk III.

Reakce a adaptace oběhového systému na zátěž

Chemické složení rybího těla

Stanovení biomarkerů oxidativního stresu u kapra obecného (Cyprinus carpio L.) po dlouhodobém působení simazinu Hlavní řešitel Ing.

Hřbetní ploutev. Tuková ploutvička. Vousky. Ocasní ploutev. Břišní ploutev. Řitní ploutev. Prsní ploutev. vnější stavba

CZ.1.07/1.5.00/ Člověk a příroda

Výukový materiál v rámci projektu OPVK 1.5 Peníze středním školám

Dý D c ý h c ac a í c sy s s y t s é t m é

Kopinatci /Bezlebeční/ Milan Dundr

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Biologické signály. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Oběhová soustava. Krevní cévy - jsou trubice různého průměru, kterými koluje krev - dělíme je: Tepny (artérie) Žíly (vény)

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

Označení DUMu Předmět oblast Druh učebního materiálu Cílová skupina Anotace

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

Dopravné - 50,- Kč cesta na penzion POD LESEM. Masáže každý pátek od hod. V jiné dny dle dohody,mimo čtvrtek. OBJEDNÁVKY NA PENZIONU!!!!!

Sůl kyseliny mléčné - konečný produkt anaerobního metabolismu

Projekt: Digitální učební materiály ve škole, registrační číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/

Úvod do preklinické medicíny NORMÁLNÍ FYZIOLOGIE. Jan Mareš a kol.

Jméno: Obojživelníci jsou, kteří jsou. vývojově na přechodu mezi způsobem života ve a na.. U nás žijí především ve, na a v, v blízkosti vodních

Význam STH a β-agonistů na růst a jatečnou hodnotu požadavky

NÁZEV ŠKOLY: Základní škola a Mateřská škola Jakubčovice nad Odrou okres Nový Jičín, příspěvková organizace

KVALITA RYBÍHO MASA, HODNOCENÍ JAKOSTI RYB A JEJICH ZPRACOVÁNÍ. rybarstvi.eu

očekávaný výstup Člověk a příroda 2. stupeň P porovnat vnější a vnitřní stavbu živočichů a vysvětlit funkce jednotlivých orgánů ročník 8. č.

Funded by the European Union s Seventh Framework Programme

II. SVALOVÁ TKÁŇ PŘÍČNĚ PRUHOVANÁ (ŽÍHANÁ) = svalovina kosterní

Transkript:

5. RESPIRACE výměna plynů mezi tělem a prostředím, zejména O 2 a CO 2 - vnější respirace (dýchací cesty, výměna plynů v tkáních) - vnitřní respirace (na úrovni buněčného metabolismu) prakticky všechny chemické reakce provázející život se odehrávají ve vodě => rozpustnost O 2 a CO 2 ve vodných roztocích Zastoupení jednotlivých plynů ve vzduchu (0 m n.m.) kyslík 20,948 oxid uhličitý 0,0315 dusík 78,084 argon 0,934 neon 0,002 helium 0,005 ostatní < 0,0002 metan krypton

Změny barometrického a parciálního O 2 a CO 2 v různém prostředí (kpa) vzduch po 2 %O 2 pco 2 %CO 2 P b 8848 m n.m. 6,9 21 0,01 0,03 250 5500 m n.m. 10,6 21 0,01 0,03 380 0 m n.m. 21,1 21 0,03 0,03 760-10 m (H 2 O, ppm) 41,1 21 0,06 0,03 1520-100 m (H 2 O, ppm) 231,5 21 0,33 0,03 8360-1000 m (H 2 O, ppm) 2135,8 21 3,06 0,03 76760 zvířecí nory sysel 1 15,9 15,5 3,85 3,8 760 sysel 2 10,9 13,7 6,25 6,2 760 rypoš 14,1 14 4,78 4,8 760 klokaní kapsa 15,8 15,7 5,32 5,3 760 voda ppm O 2 ppm CO 2 normálně 8-10 0,02-1000 m 8-10 0,02 (ppm parts per million, 1ppm = 1miliontina ~ 1% = 10 000 ppm)

um / L kpa Rozpustnost plynů ve vodě v závislosti na teplotě a salinitě Rospustnost plynů ve vodě v závislosti na teplotě (mm/kpa) C O 2 CO 2 N 2 He 0 21,7 767,5 - - 10 16,9 531,2 - - 20 13,7 386,8 6,82-30 11,6 294,9 - - 37 10,6 250,5 5,61 3,75 40 10,2 234,8 - - Srovnání rozpustnosti a koncentrace plynů ve vodě a jejich kapacitance/koncentrace ve vzduchu (20 C) rozpustnost / kapacitance* koncentrace** voda vzduch voda vzduch O 2 0,331 9,88 6,98 209,5 CO 2 9,30 9,88 0,31 0,3 N 2 0,164 9,88 13,5 790,2 Rozpustnost O 2 ve vodě v závislort na salinitě a teplotě (mm/kpa) 0 20 teplota ( C) 40 0% 4% 3% 2% salinita C Salinita 0% 1% 2% 3% 4% 0 21,7 20,2 18,9 17,7 16,6 10 16,9 15,8 14,8 13,9 13,1 20 13,7 12,9 12,2 11,5 10,8 30 11,6 11,0 10,4 9,86 9,33 40 10,2 9,71 9,26 8,73 8,35 1% 10 5 0 25 20 15 *ml / litr kpa **ml / litr

Grafické vyjádření závislosti rozpustnosti / kapacitance O 2 a CO 2 na teplotě ve vodě a vzduchu. Difúzní koeficienty (cm 2 / s) pro O 2 a CO 2 pro různé biologické materiály Příjem plynů je také ovlivněn jejich difúzí, náhodným tepelným přesunem z jednoho místa na druhé, pohybem závisejícím na vlastnostech materiálu, teplotě, tlaku a koncentračním gradientu. - v organismech se uplatňuje jen na velmi malé vzdálenosti O 2 CO 2 vzduch (0 C) 0,178 0,139 (20 C) 0,20 voda (20 C) 20x10-6 18x10-6 (37 C) 33x10-6 lidské plíce (37 C) 23x10-6 svaly (20 C) 14x10-6 kůže mloka (25 C) 14x10-6 pojivová tkáň (20 C) 12x10-6 rosol žabího vajíčka (20 C) 10,2x10-6 obal žraločího vajíčka (15 C) 3,0x10-6 kůže úhoře (14 C) 2,4x10-6 obal lososí jikry (5-15 C) 1,8x10-6 Chitin (20 C) 0,7x10-6

RESPIRAČNÍ SYSTÉM OBRATLOVCŮ Zobecněné schématické znázornění respiračního systému A) vnější žábry B) vnitřní plíce

Způsoby výměny plynů u obratlovců hladina O 2 na : i přijmu; e výdeji; v :a arteriích; v vénách

RESPIRACE VE VODĚ 1) Povrchem těla, kožní dýchání - mnohé ryby - úhoři a murény, sumci, vranky - mnohé rybí larvy - mnozí obojživelníci - někteří plazi

Mlok surýn (Siren), má malé plíce i žábra, O 2 přijímá hlavně povrchem těla hustá sít vlásečnic, ténká kůže + celkově větší plocha povrchu než plíce s žábry, dobře vyvinutý cirkulační systém. Vliv velikosti těla ~ proporce hmota x povrch u surýna (Siren) a jeho schopnost přijímat O 2 kožním dýcháním

Největší vodní obratlovci nemající dostatečně vyvinuté spec. dýchací orgány (plíce jsou malé a prakticky nefunkční) Velemloci - Cryptobranchus, obývají intenzivně tekoucí vody Intenzita vlnění mloka Cryptobranchus a hladina O 2 v jeho krvi

Také některé žáby zvětšují svůj tělní povrch záhyby kůže (americké Vodnice) nebo vláskovitými útvary (africké Drápenky) s bohatou sítí krevních kapilár Vodnice posvátná (Titicaca) Telmatobius culeus Drápenka - Astylosternum

Význam kožního dýchání pro různé skupiny obratlovců

2) vnější vláknité žábry - často během zvýšené aktivity nebo při nedostatku O 2 - v průběhu embryonálního vývoje (příčnoústí / Elasmobranchii žraloci a rejnoci) - také nutriční funkce - někteří sumci, jeseteři, veslonosi, lezouni, samice dvojdyšných ryb (Lepidosiren) při hlídání hnízda - mnozí vodní mloci - larvy většiny ryb Veslonos / Polyodon Lezoun / Anabas

Velmi dobře vyvinutá keříčkovité/vláknité žábry, kterými je schopen za nedostatku O 2 ve vodě mávat, zvyšovat tak proudění vody kolem nich a tím zlepšovat příjem O 2. Intenzita pohybu žaber koreluje s přístupností O 2 ve vodě => čím méně O 2, tím intenzivnější pohyby. Žábronoš skvrnitý (Necturus maculosus)

3) Vnitřní lamelární žábry - většina ryb - přesto příjem O 2 pokožkou u např. kapra může tvořit 6%-20% (nízký po 2 vysoký po 2 ), u mnoha ryb a paryb příjem a výdej O 2 a CO 2 pokožkou je pod 5% - metabolismus pokožky Žábry kruhoústých (mihule a sliznatky) 5-15 párů žaberních váčků napojených na hltan Mihule (Petromyzon) příjem vody i přes žaberní otvotry Sliznatky (Myxine) příjem vody přes hltan

Pokročilé žábry kostnatých ryb (Teleostei) a příčnoústých (Elasmobranchii) nejčastěji 4 páry žaberních oblouků - 5-7 párů žaberních štěrbin

Celková plocha žaber - počet žaberních oblouků - počet žaberních filament a lamel - plocha jednotlivých lamel (místo výměny plynů) - aktivní ryby => více filament a lamel (oproti pomalým a vzduch dýchajícím rybám) Mikroskopická struktura žaberních lamel tresky (Gadus)

Znázornění fyziologického a anatomického mrtvého prostoru lamelárních rybích žaber Některé ryby (např. karasi) za nedostatečného nasycení vody O 2 nabírají do úst kyslík - zvyšují nasycenost vody v ústech O 2 - polykaji ho => vstřebávání O 2 v trávicím systému

Počty žaberních filament, lamel, plocha žaber a difuzní vzdálenosti voda-krev pro různě aktivní druhy ryb velikost počet filament počet lamel plocha difůzní vzdálenost (kg) (total) (na mm, jedna strana) (cm 2 /g) (m) aktivní druhy kranas (Trachurus) 0,03 1665 39 7,8 2,2 candát (Lucioperca) 0,07 1811 15 18 - pstruh (Salmo) 0,4 1606 19 2,0 6,4 tuňák (Katsuwonus) 3,3 6066 32 13,5 0,6 tuňák (Thunnus) 26,6 6480 24 8,9 - pomalé druhy vřetenka (Callionymus) 0,04 478 16 2,1 - sumeček (Ictalurus) 0,25-10 1,2 - ďas mořský (Opsanus) 0,25 660 11 1,9 5 lín (Tinca) 0,27 1764 22 1,8 2,5 vzduch dýchající ryby lezoun (Anabas) 0,06 567 21 0,6 10 keříčkovec (Saccobranchus) 0,04 658 23 0,7 3,6

Závislost velikosti těla a celkové plochy žaber u ryb, korýšů a měkkýšů(*) Torpedo Callionymus Opsanus

- přenos O 2 z vody do krve difůzí - ochranný sliz na povrchu žaber má stejný difůzní koeficient pro O 2 jako voda (s poklesem ph se ale snižuje) - přívod vody k žábrům - podtlakem v ústní dutině (kontrakce svaloviny) - pohybem skřelí - nárazová ventilace (aktivně se pohybující žraloci a ryby) - nárazová ventilace je účinnější než pumpování ústa/skřele (bukální pumpování) - účinnost extrakce O 2 pro rybí žábry je 20-60% - odhadovaná energetická náročnost respirace: 5-15% klidového metabolismu - energetická spotřeba O 2 na respirační práci při aktivitě se může zvýšit až 30x při 5 násobném navýšení celkové spotřeby O 2 (pro pstruha)

Ventilační cyklus pumpy ústa/skřele ryb (bukální pumpování)

Přechod mezi pumpováním ústa/skřele a nárazovou ventilací v závislosti na rychlosti plavání u makrel

Lockheed SR-71 Blackbird (1962 - ) Náporové motory, stále nejrychlejší letadlo bez raketového pohonu.

Regulace respirace - skupina neuronů v centrálním nervovém systému, centrum v prodloužené míše pacemaker (společné všem obratlovcům), u ryb však nejsou další pomocná ganglia, narozdíl od vyších obratlovců - sensory citlivé zejména na parciální tlak O 2 v krvi (parciální tlak CO 2 se ve vodním prostředí mění jen velmi málo, vysoká rozpustnost CO 2 ) - lokalizace senzorů není úplně jasná, u ryb mohou být: v ústní dutině, v žaberní dutině, v cévách, nebo v mozku. - ventilační pohyby dále ovlivňují stresové situace: osmotický stres, mechanický stres, chemické stimuly, znepokojení/vylekání, teplota - samotná změna teploty mozkového kmene vede ke změně rytmu ventilačních pohybů

Pstruh duhový - O 2 receptory podílející se na regulaci ventilace v mozku a aortě - receptory regulující tepovou frekvenci jsou ale v žaberní dutině Záznam neurální aktivity regulace žaberní ventilace u žraloka (Squalus)

FYZIOLOGICKÉ DŮSLEDKY VODNÍ RESPIRACE voda vzduch hustota (kg/l) 0,999 0,00123 viskozita (centipoise) 1,14 0,018 O 2 difúzní koeficient (cm 2 /s) 0,000025 0,198 obsah O 2 (ml/l) 1-6 210 specifické teplo (J/l C) 4184 1,234 tepelná vodivost (mj/cm/s/ C) 6025 252 - vysoká viskozita => pomalý, energeticky náročný průtok media (vody) - malý obsah O 2 => je potřeba aby celkově protekl velký objem média vodní => pro 1ml O 2 ~ 1l (1kg) vody suchozemský => pro 1ml O 2 ~ 25ml (25mg) vzduchu - velká tepelná kapacita: 1ml O 2 - metabolické teplo = 0,005 C /1l vody = 800 C /vydechovaný vzduch celkově malý příjem O 2 => nízký metabolický obrat / snadná unavitelnost => prakticky nemožná termoregulace~termogeneze