Câu hỏi: Nêu đặc điểm của bề mặt trao đổi khí? Trả lời: Bề mặt trao đổi khí của cơ quan hô hấp ở động vật phải có 4 đặc điểm sau: + Cấu trúc làm tăng diện tích bề mặt, bề mặt phải đủ lớn. + Bề mặt trao đổi khí chứa nhiều mao mạch, máu có sắc tố hô hấp. + Mỏng và luôn ẩm ướt giúp khí khuếch tán qua dễ dàng. + Tạo ra sự chênh lệch nồng độ để các khí khuếch tán dễ dàng. Ví dụ: Mang ở cá, mang ở tôm, phổi ở trâu bò,... là các bề mặt trao đổi khí. Hình 1: Trao đổi khí ở giun đấtCùng Top lời giải tìm hiểu nội dung về Hô hấp ở động vật dưới đây nhé I. HÔ HẤP LÀ GÌ?Nguyên tắc của quá trình hô hấp : Khuyếch tán khí từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. II. BỀ MẶT TRAO ĐỔI KHÍ- Bộ phận cho O2từ môi trường ngoài khuếch tán vào trong tế bào (hoặc máu) và CO2khuếch tán từ tế bào (hoặc máu) ra ngoài gọi là bề mặt trao đổi khí. - Bề mặt trao đổi khí của cơ quan hô hấp ở động vật là khác nhau nên hiệu quả trao đổi khí của chúng cũng khác nhau. Các đặc điểm của bề mặt trao đổi khí quyết định hiệu quả trao đổi khí: + Bề mặt trao đổi khí rộng (tỉ lệ giữa diện tích bề mặt trao đổi khí và thể tích cơ thể lớn) + Bề mặt trao đổi khí mỏng và ẩm ướt giúp O2và CO2dễ dàng khuếch tán qua. + Bề mặt trao đổi khí có nhiều mao mạch và máu có sắc tố hô hấp + Có sự lưu thông khí tạo ra sự chênh lệch về nồng độ khí O2và CO2để các khí đó dễ dàng khuếch tán qua bề mặt trao đổi khí. III. CÁC HÌNH THỨC HÔ HẤP
Căn cứ vào bề mặt trao đổi khí, có thể phân chia thành 4 hình thức hô hấp chủ yếu : hô hấp qua bề mặt cơ thể, hô hấp bằng hệ thống ống khí, hô hấp bằng mang, hô hấp bằng phổi 1. Hô hấp qua bề mặt cơ thể Hình 2: Trao đổi khí qua da ở giun đấtĐộng vật đơn bào hoặc đa bào có tổ chức thấp như ruột khoang, giun tròn, giun dẹp có hình thức hô hấp qua bề mặt cơ thể. 2. Hô hấp bằng hệ thống ống khí - Nhiều loài động vật sống trên cạn như côn trùng… sử dụng hệ thống ống khí để hô hấp. - Hệ thống ống khí được cấu tạo từ những ống dẫn chứa không khí. Các ống dẫn phân nhánh nhỏ dần. Các ống nhỏ nhất tiếp xúc với tế bào của cơ thể. - Hệ thống ống khí thông ra bên ngoài nhờ các lỗ thở 3. Hô hấp bằng mang - Mang là cơ quan hô hấp thích nghi với môi trường nước của cá, thân mềm (trai, ốc…) và của các loài chân khớp (tôm, cua…) sống trong nước. Ngoài 4 đặc điểm của bề mặt trao đổi khí, cá xương còn có thêm 2 đặc điểm làm tăng hiệu quả trao đổi khí, đó là: - Miệng và diềm nắp mang đóng mở nhịp nhàng tạo nên dòng nước chảy một chiều và gần như liên tục từ miệng qua mang - Cách sắp xếp của mao mạch trong mang giúp cho dòng máu chảy trong mao mạch song song và ngược chiều với dòng nước chảy bên ngoài mao mạch của mang. Nhờ các đặc điểm trên, cá xương có thể lấy được hơn 80% lượng O2của nước khi đi qua mang. 4. Hô hấp bằng phổi - Động vật sống trên cạn thuộc lớp Bò sát, Chim, Thú (kể cả người) có cơ quan trao đổi khí là phổi. Không khí đi vào và đi ra khỏi phổi qua đường dẫn khí (khoang mũi, hầu, khí quản và phế quản) - Vì sống ở cả môi trường cạn và môi trường nước nên lưỡng cư trao đổi khí qua cả phổi và da. - Ở chim, hô hấp nhờ phổi và hệ thống túi khí. Phổi chim cấu tạo bởi các ống khí có mao mạch bao quanh. Nhờ hệ thống túi khí nên khi thở ra và hít vào đều có không khí giàu O2đi qua phổi. Vì vậy, chim là động vật trên cạn trao đổi khí hiệu quả nhất. - Phổi thú có nhiều phế nang, phế nang có bề mặt mỏng và có mạng lưới mao mạch dày đặc. - Sự thông khí ở phổi của lưỡng cư nhờ sự nâng lên và hạ xuống của thềm miệng. Sự thông khí ở phổi của bò sát, chim và thú chủ yếu nhờ các cơ hô hấp co dãn làm thay đổi thể tích của khoang bụng hoặc lồng ngực.
I. HÔ HẤP LÀ GÌ? - Hô hấp là tập họp những quá trình, trong đó cơ thể lấy ôxi từ bên ngoài vào để ôxi hóa các chất trong tế bào và giải phóng năng lượng cho các hoạt động sống, đồng thời thải $CO_{2}$ ra ngoài. Hô hấp bao gồm hô hấp ngoài và hô hấp trong. II. BỀ MẶT TRAO ĐỔI KHÍ - Bề mặt trao đổi khí là nơi tiếp xúc và trao đổi khí giữa môi trường và tế bào của cơ thể. - Bề mặt trao đổi khí của cơ quan hô hấp ở động vật phải có 4 đặc điểm sau: + Diện tích bề mặt lớn. + Mỏng và ẩm ướt giúp khí khuếch tán qua dễ dàng. + Có nhiều mao mạch và máu có sắc tố hô hấp. + Có sự lưu thông khí tạo ra sự chênh lệch nồng độ để các khí khuếch tán dễ dàng. III. CÁC HÌNH THỨC HÔ HẤP Căn cứ vào bề mặt hô hấp có thể chia thành 4 hình thức hô hấp: 1. Hô hấp qua bề mặt cơ thể - Động vật đơn bào hoặc đa bào có tổ chức thấp như: ruột khoang, giun tròn, giun dẹp có hình thức hô hấp qua bề mặt cơ thể. - Sự trao đổi khí được thực hiện trực tiếp qua màng tế bào hay bề mặt cơ thể nhờ sự khuếch tán. Ví dụ: giun đất, con đĩa… hô hấp qua da. 2. Hô hấp bằng hệ thống ống khí - Gặp ở côn trùng. Bao gồm nhiều hệ thống ống nhỏ, phân nhánh tiếp xúc với tế bào của cơ thể và thông ra ngoài nhờ các lỗ thở. 3. Hô hấp bằng mang - Mang là cơ quan hô hấp thích nghi với môi trường nước của cá, thân mềm, chân khớp. + Miệng và nắp mang đóng mở nhịp nhàng làm cho dòng nước chảy một chiều và liên tục từ miệng qua khe mang. + Dòng máu trong mao mạch chảy song song và ngược chiều với dòng nước chảy qua mang. 4. Hô hấp bằng phổi - Phổi là cơ quan hô hấp của động vật sống trên cạn: bò sát, chim, thú. + Thú: khoang mũi $ \rightarrow$ hầu $ \rightarrow$ khí quản $ \rightarrow$ phế quản. + Lưỡng cư: hô hấp bằng da và phổi. + Chim: hô hấp bằng phổi và hệ thống túi khí. Page 2 SureLRN
Trao đổi khí là quá trình sinh học mà theo đó các khí di chuyển thụ động bởi sự khuếch tán qua bề mặt. Thông thường, bề mặt này là - hoặc chứa - một màng sinh học tạo thành ranh giới giữa một sinh vật và môi trường ngoại bào của nó.
Các khí liên tục được tiêu thụ và sản sinh ra bởi các phản ứng tế bào và chuyển hóa ở hầu hết sinh vật, vì vậy cần có một hệ thống trao đổi khí hiệu quả giữa các tế bào và môi trường bên ngoài. Các sinh vật nhỏ, đặc biệt là động vật đơn bào, chẳng hạn như vi khuẩn và động vật nguyên sinh, có tỷ lệ diện tích bề mặtso với thể tích cao. Ở những sinh vật này, màng trao đổi khí thường là màng tế bào. Một số sinh vật đa bào nhỏ, như giun dẹp, cũng có thể thực hiện trao đổi khí đầy đủ qua da hoặc lớp biểu bì bao quanh cơ thể của chúng. Tuy nhiên, ở hầu hết các sinh vật lớn hơn, có tỷ lệ diện tích bề mặt nhỏ và khối lượng nhỏ, các cấu trúc đặc biệt có bề mặt phức tạp như mang, phế thải phổi và mesophyll xốp cung cấp diện tích lớn cần thiết cho việc trao đổi khí hiệu quả. Những bề mặt phức tạp này đôi khi có thể được xâm nhập vào cơ thể của sinh vật. Đây là trường hợp các phế nang tạo thành bề mặt bên trong của phổi động vật có vú, mesophyll xốp, được tìm thấy bên trong lá của một số loại thực vật, hoặc mang của những con nhuyễn thể có chúng, được tìm thấy trong lớp vỏ của chúng.
Trong sinh vật hiếu khí, trao đổi khí là đặc biệt quan trọng đối với hô hấp, bao gồm sự hấp thu oxy (O2) và giải phóng CO2 (CO2). Ngược lại, trong các cơ quan quang hợp oxy như hầu hết các cây trồng trên đất, việc hấp thụ carbon dioxide và giải phóng cả oxy và hơi nước là các quá trình trao đổi khí chính xảy ra trong ngày. Các quá trình trao đổi khí khác rất quan trọng trong các sinh vật ít quen thuộc hơn: cacbon dioxide, khí mê-tan và hydrogen được trao đổi qua màng tế bào của vi khuẩn cổ sinh vật. Trong việc cố định đạm bởi các vi khuẩn diazotrophic, và khử Nitơ bởi các vi khuẩn dị dưỡng (như Paracoccus denitrificans và các pseudomonads khác nhau),[1] khí nitơ được trao đổi với môi trường, được lấy đi bởi sinh vậ trước và được giải phóng bởi sinh vật sau, trong khi Giant tube worms, Riftia pachyptila, dựa vào vi khuẩn để oxy hóa hydrogen sulfide chiết xuất từ môi trường nước biển sâu của chúng,[2] sử dụng oxy hòa tan trong nước như là một chất nhận điện tử.
Bề mặt trao đổi khí là nơi thực hiện quá trình trao đổi khí (nhận O2 và giải phóng CO2) giữa cơ thể với môi trường
Các bề mặt trao đổi khí ở động vật gồm có: bề mặt cơ thể, hệ thống ống khí, mang, phổi.
Bề mặt trao đổi khí của cơ quan hô hấp của động vật phải cần đáp ứng được các yêu cầu sau đây
Bộ trao đổi khí ở động vật có vú được hình thành ra phổi, giống như trong hầu hết các động vật trên đất liền lớn hơn. Trao đổi khí xảy ra trong các túi chứa khí gọi là phế nang, nơi có màng rất mỏng (gọi là hàng rào máu-không khí) tách máu trong các mao mạch phế nang (trong các bức tường của phế nang) từ không khí phế nang trong túi. Động vật lưỡng cư có ba bộ phận chính liên quan đến trao đổi khí: phổi, da, và mang, có thể được sử dụng đơn lẻ hoặc trong một loạt các kết hợp khác nhau. Tầm quan trọng tương đối của các cấu trúc này khác nhau theo tuổi, môi trường và loài lưỡng cư. Da của lưỡng cư và ấu trùng của chúng được nâng cao mạch máu, dẫn đến trao đổi khí tương đối hiệu quả khi da ẩm. Ấu trùng của động vật lưỡng cư, chẳng hạn như giai đoạn tiền biến thái Nòng nọc của ếch, cũng có mang bên ngoài. Các mang được hấp thu vào cơ thể trong thời kỳ biến thái hoàn toàn, sau đó phổi sẽ tiếp nhận chức năng. Phổi thường đơn giản hơn so với các động vật có xương sống khác sống trên đất, với ít nội tạng và các phế nang lớn hơn; tuy nhiên, các con cóc sống nhiều hơn trên mặt đất, có bề mặt túi phổi phình to hơn với phổi phát triển hơn. Để tăng tỷ lệ trao đổi khí bằng cách khuếch tán, động vật lưỡng cư duy trì sự chênh lệch nồng độ trên bề mặt hô hấp bằng cách sử dụng một quá trình gọi là "bơm nước bằng miệng" (buccal pumping).[3] Tầng dưới của miệng được di chuyển theo cách "bơm", có thể quan sát bằng mắt thường.
|
