유기체로의 산소 유입과 이산화탄소 가스(외부 호흡)의 배출을 보장하는 과정의 총체;또한 세포와 조직에 의한 산소를 사용하여 유기 물질을 산화시키고 그 안에 포함 된 에너지를 방출하는데,이는 생명 과정(조직 호흡,세포 호흡)에 필요합니다. 에너지를 방출하는 혐기성 수단은 소위 혐기성 균 인 작은 유기체 그룹의 특징 일뿐입니다. 진화 과정에서 호흡은 압도적 다수의 유기체에서 에너지를 방출하는 주요 수단이 되었고,혐기성 반응은 주로 신진 대사의 중간 단계로 유지되었다.
동물과 인간. 원생 동물,스폰지,장 내막 및 몇 가지 다른 유기체에서 산소(산소 2)는 신체 표면을 통해 직접 확산됩니다. 더 복잡하고 큰 동물은 특별한 호흡 기관과 유체를 포함하는 순환계를 가지고 있습니다-혈액또는 혈액 림프,결합 및 운반 할 수있는 물질 2 및 이산화탄소(이산화탄소). 곤충에서,산소 2 는 공기 운반 세뇨관-기관 시스템에서 조직으로 들어갑니다. 물 속에 녹아있는 산소를 사용하는 수생 동물에서 호흡 기관은 풍부한 혈관 네트워크를 갖춘 아가미입니다. 물 속에 녹아있는 산소는 아가미 틈새의 혈관에서 순환하는 혈액으로 확산됩니다. 많은 물고기에서 장 호흡이 중요한 역할을합니다. 공기는 삼켜지고 산소는 장의 혈관으로 들어갑니다. 수영 방광은 또한 물고기 호흡에 있는 어떤 역할을 합니다. 많은 수생 동물에서 가스 교환(주로 이산화탄소)도 피부를 통해 발생합니다.
육지 동물에서 외부 호흡은 주로 폐에 의해 보장됩니다. 양서류와 다른 많은 동물들도 피부를 통해 호흡합니다. 새는 폐와 연결되어 있고,비행 중에 부피가 변하고,비행 중에 호흡을 촉진하는 공기 주머니를 가지고 있습니다. 양서류와 파충류에서는 공기가 입 바닥의 근육의 움직임에 의해 폐로 강제됩니다. 조류,포유류 및 인간에서 외부 호흡은 신경계에 의해 조정되는 호흡기 근육(주로 횡격막과 늑간근)의 리듬 기능에 의해 보장됩니다. 이 근육이 수축되면 흉부의 부피가 증가하고 폐(흉부에 위치)가 확장됩니다. 이것은 대기압과 폐내 압력의 차이를 일으키고 공기는 폐로 들어갑니다(영감). 만료는 수동적 일 수 있습니다—즉,흉부의 붕괴와 그 후의 결과,영감 중에 확장 된 폐의 결과. 활성 만료는 특정 근육 그룹의 수축에 의해 발생합니다. 1 개의 감흥안에 폐에 들어가는 공기의 양은 호흡 양이라고 부른다.
호흡 중 호흡기 근육 조직은 흉부의 탄력성,폐의 인발 및 폐포의 표면 장력으로 인한 탄성 저항을 극복합니다. 그러나 후자는 폐포 표면에서 활성화되고 폐포 상피의 세포에 의해 분비되는 물질에 의해 크게 감소합니다. 이 물질 때문에 폐포는 만료시 붕괴되지 않으며 영감에 따라 쉽게 확장됩니다. 탄성 저항이 클수록 흉부와 폐의 확장이 더 어려워집니다. 심호흡 중에 호흡기 근육이 저항을 극복하기 위해 소비해야하는 에너지가 크게 증가합니다.
호흡에 대한 비탄성 저항은 주로 공기가 비강,인후,기관 및 기관지를 통해 이동함에 따라 마찰에 의해 발생합니다. 호흡동안에 기류 그리고 그것의 각측정속도의 질의 기능 이다. 고요한 호흡 동안 전류는 분기 또는 축소의 장소에서 난류(소용돌이)흐름과 공기 통로의 직선 섹션에서 층류(선형)흐름과 유사하고 유사하다. 전류 속도(강제 호흡 중)가 증가하면 난기류가 증가합니다. 공기의 통과를 위해 더 큰 압력 차이가 필요하며 결과적으로 호흡기 근육에 대한 작업이 증가합니다. 호흡 통로를 따라 공기 이동에 대한 저항의 불평등 한 분포는 다양한 폐 폐포 그룹으로 공기가 불평등하게 유입되도록합니다. 이 환기의 차이는 특히 폐 질환에서 중요합니다.
1 분 안에 폐를 환기시키는 공기의 양을 분 호흡량이라고합니다. 호흡 부피의 곱과 호흡 빈도(분당 호흡 운동 수—인간의 경우 약 15-18)와 같습니다. 나머지 성인 인간의 경우 분당 5-8 리터입니다. 영감과 폐포 공기 사이의 가스 교환에 참여하는 폐포(약 70%)의 부분은 폐포 환기의 부피입니다. 호흡기의 나머지 부분은 호흡기의 죽은 공간을 내뿜는 데 사용되며,만료 초기에 이전의 영감이 끝날 때 공간이 채워 졌던 외부의 공기 중 일부를 유지합니다. (죽은 공간의 양은 대략 160 밀리리터입니다.)폐포의 환기는 폐포 공기의 일정한 구성을 보장합니다. 폐포 공기 중의 산소 2 와 이산화탄소 2 의 분압은 매우 좁은 한계 내에서 변동하며 총 13 킬로 뉴턴(100 밀리미터 수은)당 이산화탄소 2 및 약 5.4 킬로/평방 미터(40 밀리미터 수은).
폐포 공기와 폐의 모세 혈관으로 들어가는 정맥혈 사이의 가스 교환은 폐포 모세 혈관 막을 통해 발생하며,그 전체 표면은 매우 큽니다(인간에서는 약 90 평방 미터). 혈액 내로의 산소 2 의 확산은 폐포 공기 및 정맥혈(8-9,또는 60-70 밀리미터,또는 60-70 밀리미터)에서 산소 2 의 부분 압력의 차이에 의해 보장된다. 조직에서 혈액에 의해 수송된 바운드 이산화탄소(중탄산염,탄산염 및 카보 헤모글로빈)는 효소 탄산 탈수 효소의 참여로 폐의 모세 혈관에서 방출되고 혈액에서 폐포로 확산됩니다. 이 경우,폐포는 폐포에 혈액을 공급하기 위해 혈액을 공급하기 시작합니다. 폐포 벽이 산소와 이산화탄소를 통과 할 수있는 능력-소위 폐 확산 능력-은 매우 큽니다. 폐포 공기와 혈액 사이의 1 분(이산화탄소의 경우 확산 용량이 몇 배 더 큽니다). 따라서 폐를 떠나는 동맥혈의 가스 부분 압력은 폐포 공기의 가스 압력에 접근 할 수 있습니다. 이 경우 조직 내로의 산소 2 의 통과와 이산화탄소의 제거 또한 확산에 의해 발생합니다. 이 경우,수은에서 수은으로 전환 할 수 있습니다.
조직 또는 세포 호흡의 본질인 이산화탄소의 생성에 대한 세포 및 조직의 요구는 분리되는 주요 형태 중 하나이며,원칙적으로 동식물에서도 동일한 방식으로 달성된다. 높은 산소 요구량은 신장 조직,대뇌 반구의 피질 및 심장의 특징입니다. 조직 호흡의 산화-환원 반응의 결과로,생명의 모든 현상에 소모되는 에너지가 방출된다. 산화-환원 과정은 미토콘드리아에서 발생하며 호흡 기질의 탈수소화(탄수화물 및 분해 생성물,지방 및 지방산,아미노산 및 탈 아민 생성물)에서 발생합니다. 호흡의 기질은 산소를 흡수하고 이산화탄소의 근원으로 봉사한다. (이산화탄소와 이산화탄소 사이의 비율을 호흡기 몫이라고합니다.)유기 물질의 산화 동안 방출 된 에너지는 조직에 의해 즉시 사용되지 않습니다. 이 중 약 70%는 아데노신 인산 중 하나 인 아데노신의 형성에 소비되며,그 이후의 효소 분해는 조직,기관 및 신체 전체의 에너지 요구 사항을 공급합니다. 따라서 생화학 적 관점에서 호흡은 탄수화물 및 기타 물질의 에너지를 거대 인산 결합의 에너지로 전환시키는 것입니다.
폐포 및 동맥포 2 와 폐포 2 의 불변성은 폐포 환기가 산소 2 에 대한 신체의 요구 사항과 이산화탄소 형성,즉 신진 대사 수준에 해당하는 조건에서만 유지 될 수 있습니다. 이 상태는 호흡의 완벽한 규제 메커니즘을 통해 충족됩니다. 반사는 호흡의 빈도와 깊이를 제어합니다. 따라서,폐포 공기 및 동맥혈의 폐포 2 의 증가 및 폐포 2 의 감소는 경동맥 및 심장 대동맥의 화학 수용체를 자극하여 호흡 센터의 자극 및 폐동맥의 증가를 초래한다. 고전적인 개념에 따르면,호흡 센터를 목욕시키는 동맥혈의 동맥혈 2 의 증가는 호흡 센터를 흥분시키고 호흡 센터를 증가시킵니다. 따라서,동맥의 변화에 따른 호흡의 조절은 피드백 원리에 의해 영향을 받아 최적의 동맥 경화를 보장한다. 그러나,많은 경우(예를 들어,근육 작업 중)는 대사 변화가 시작될 때까지 증가하여 혈액의 가스 조성을 변화시킵니다. 증가 된 환기는 모터 장치의 수용체 및 대뇌 반구의 피질의 모터 영역에서 호흡 센터로 들어가는 신호뿐만 아니라 습관적 인 작업 및 작업 조건과 관련된 다양한 신호에 대한 조건 반사에 의해 발생합니다. 따라서 호흡의 제어는 산소와 이산화탄소의 부분 압력의 변화에 따른 규제의 원칙에 따라 그리고 가능한 편차를 방지하는 신호에 따라 복잡한 자체 지시 시스템에 의해 영향을받습니다.
영감과 만료의 연속은 보완적인 메커니즘의 시스템에 의해 보장된다. 의 섬유를 따라 폐 여행 스트레치 수용체에서 영감 충동 동안.호흡기 센터에 대한 미주 신경. 폐가 특정 부피를 달성 할 때,이러한 충동은 호흡기 센터의 세포를 억제하며,그 자극은 영감을 유발합니다. 호흡기 센터로의 충동 진입을 보장하는 신경 경로가 차단되면 호흡 센터의 자동화에 의해 호흡의 리듬이 유지됩니다. 그러나 리듬은 정상적인 리듬과 현저하게 다릅니다. 호흡 장애 및 그 조절 메커니즘이있을 때 혈액의 가스 조성이 바뀝니다.
호흡을 조사하는 방법은 다양하다. 일과 운동 경기의 생리학 및 임상 의학에서 널리 사용되는 기술에는 호흡 운동의 깊이와 빈도 기록,만료 된 공기 및 동맥혈의 가스 조성 측정,흉막 및 폐포 압력 측정이 포함됩니다.
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식물. 호흡은 모든 식물 기관,조직 및 세포의 특징입니다. 호흡의 강도는 조직에 의해 제거 된 이산화탄소의 양 또는 흡수 된 산소의 양을 측정하여 판단 할 수 있습니다. 젊고 빠르게 성장하는 식물 장기 및 조직은 오래된 장기 및 조직보다 호흡률이 높습니다. 가장 높은 호흡 속도는 생식 기관에서 발생합니다. 잎은 호흡의 비율에서 두번째 이고,줄기와 뿌리의 호흡의 비율은 잎의 그것 보다는 더 낮습니다. 그늘을 견디는 식물에는 빛을 요구하는 그들보다는 호흡의 더 낮은 비율이 있는다. 높은 호흡률은 고도가 높은 식물의 특징이며,이 식물은 산소균 및 박테리아의 분압 감소에 적응하여 매우 높은 호흡률을 보입니다. 온도가 증가함에 따라 호흡 속도는 각각 10,000,000,000 에 대해 대략 두 배 또는 세 배가됩니다(이 현상은 45,000,000-50,000,000 에서 중단됩니다). 휴면 식물 기관의 조직(낙엽수의 새싹과 침엽수의 바늘)에서 호흡은 심한 서리 중에도 급격히 감소 된 속도로 계속됩니다.
호흡은 기계적 및 화학적 자극제(예:상처,특정 독소 및 마약)에 의해 자극됩니다. 식물과 그 기관이 발달하는 동안 호흡은 법과 같은 규칙성에 따라 다릅니다. 건조한(휴면)씨앗은 호흡 속도가 매우 낮습니다. 종자의 붓기 및 후속 발아와 함께 호흡 속도는 수백 및 수천 번 증가합니다. 식물의 활성 성장 기간이 끝나면 원형질의 노화로 인해 조직의 호흡 속도가 감소합니다. 씨앗과 과일을 익히는 동안 호흡 속도가 감소합니다.
소련 생화학 자 바크의 이론에 따르면,호흡 과정(탄수화물,지방 및 단백질의 산화)은 세포의 산화 시스템을 통해 두 단계로 발생합니다. 첫째,공기 중의 산소는 불포화 화합물(산소 효소)에 첨가함으로써 활성화되며,이는 자발적으로 산화되어 과산화물을 형성 할 수 있습니다. 그 후,과산화물이 활성화되어 쉽게 산화되지 않는 유기 물질을 산화시킬 수있는 원자 산소를 방출합니다.
러시아 식물학자인 팔라딘의 탈수소 이론에 따르면,호흡에서 가장 중요한 연결 고리는 탈수소 효소에 의해 수행되는 기질의 수소의 활성화이다. 호흡 과정의 복잡한 사슬에 필요한 참가자는 수소가자가 산화 화합물(소위 호흡 안료)을 줄이기 위해 기판의 수소 이외에 사용되는 물입니다. 호흡하는 동안 이산화탄소는 혐기성으로 형성됩니다—즉,공기로부터의 산소 2 의 참여없이. 공기에서 산소는 호흡 색소로 개조되는 호흡 색소를 산화하기 위하여 이용됩니다.
식물 호흡 이론은 소련 식물학자의 연구를 통해 더욱 발전되었다. 호기성 호흡의 첫 번째 단계는 혐기성 균의 특징 인 호흡 과정과 유사하다고 주장한 코스 티 체프. 코스티 체프에 따르면 호기성 호흡의 초기 단계에서 형성된 중간 생성물의 변형은 호기성 호흡의 특징 인 산소 2 의 참여로 진행될 수있다. 그러나 혐기성 균,,호흡의 중간 제품의 변환 분자 산소 2 의 참여 없이 진행 됩니다.
현재의 개념에 따르면,호흡의 화학적 기초 인 산화 과정은 물질에 의한 전자의 손실을 포함한다. 에 걸릴 또는 전자를 포기 하는 용량 화합물의 산화 전위의 함수입니다. 산소에는 가장 높은 산화 잠재력이 있고 그러므로,전자에 가지고 가는 최대 수용량. 그러나 산소 2 의 산화 전위는 호흡기 기질의 산화 전위와 크게 다릅니다. 이런 이유로,특정한 화합물은 호흡 기질에서 산소에 전자의 중간 운반대의 역할을 합니다. 교대로 산화 및 환원 된 캐리어는 전자 전달 시스템을 구성합니다. 덜 산화 된 구성 요소에서 전자에 복용,캐리어는 감소,그리고 더 높은 잠재력을 가진 다음에 전자를 포기,캐리어는 산화. 따라서 전자는 호흡 사슬의 한 링크에서 다른 링크로 전달됩니다. 호흡의 마지막 단계는 전자를 산소로 옮기는 것이다.
이러한 모든 과정(산소와 수소의 활성화 및 호흡 사슬을 따라 산소로의 전자 전달)은 주로 산화 환원 효소(사이토 크롬)의 분화 된 시스템의 활동의 결과로 미토콘드리아에서 발생합니다. 산소 사슬을 따라,전자는 주로 유기 물질의 분자에서 동원되며,그 안에 포함 된 에너지를 점차적으로 방출합니다.이 에너지는 주로 화학 화합물의 형태로 세포에 의해 저장됩니다.
에너지 저장 및 사용의 완벽한 메커니즘으로 인해 세포 내 에너지 교환 과정은 아직 기술에서 달성되지 않은 매우 높은 효율로 진행됩니다. 호흡의 생물학적 역할은 산화 된 유기 분자에 포함 된 에너지를 사용하여 소진되지 않습니다. 유기 물질의 산화 전환 동안 활성 중간 화합물이 형성됩니다-대사 산물,살아있는 세포는 원형질의 성분을 합성하고 효소를 형성하는 데 사용합니다. 이 근본적인 과정은 호흡에게 살아있는 세포의 신진 대사 과정의 복합물에 있는 그것의 중앙 역할을 줍니다. 호흡에서 단백질,핵산,탄수화물,지방 및 원형질의 다른 구성 요소의 신진 대사 과정이 교차하고 상호 연결됩니다.2010 년 11 월 15 일-2010 년 12 월 15 일,권. 1. 모스크바-레닌 그라드,1937.
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