Légzés

1.) külső légzés: a szervezet és környezete közötti gázcsere 2.) belső légzés: légzési gázok (O2, CO2) kicserélődése a testfolyadék (pl. vér) és különböző szövetek között 3.) sejtlégzés

A sejtlégzés (biológiai oxidáció): azoknak a mitokondriumokban lejátszódó az oxidációs és redukciós biokémia folyamatoknak az összessége, amelyek során az életfolyamatokhoz szükséges energia szabadul fel. Aszerint, hogy a szubsztrátumokról származó hidrogénnek mi a végső akceptora beszélünk: az aerob- és anaerob légzésről, valamint erjedésről. 1. Aerob légzés (eukariótáknál): a légköri molekuláris oxigén (O2) szerepel H-akceptorként. A lebontó folyamatokban felszabaduló energia nagy része ATP-szintézisre használódik fel. 2. Anaerob légzés (egyes baktériumoknál): légköri oxigén hiányában a hidrogén akceptorául szervetlen vegyületekből származó szabad oxigén szolgál. - Pl. denitrifikáló baktériumok (Pseudomonas) a nitrátokat (NO3-) redukálják nitritekké (NO2), ammóniává, dinitrogén-oxiddá (N2O) vagy dinitrogénné (N2) és így jutnak szabad oxigénhez. - Clostridium tetani (tetánusz vagy merevgörcs okozója): mélyebb sebekben, oxigénmentes környezetben szaporodhat el - tetanospasmin toxint termel. 3. Erjedés (fermentáció): egyes mikroorganizmusok esetében a szerves anyagok lebontási folyamatai szabad oxigén távollétében történnek. - a hidrogén végső akceptora egy szerves vegyület. 3.1. Alkoholos erjedés: Saccharomyces cerevisiae sörélesztő gomba C6H12O6 2 CH3–CH2OH + 2 CO2 + 234 kJ/mol glükóz Etil-alkohol 3.2. Tejsavas erjedés: a tejsavas baktériumok (Streptococcus lactis, Lactobacillus bulgaricus stb.) a tejcukrot (laktózt – C12H22O11) tejsavvá erjesztik. (kefir, joghurt, sajtok előállítása). 3.3. Vajsavas erjedés: Clostridium ssp. C6H12O6 CH3–CH2–CH2–COOH + 2 CO2 + 2H2 + 264 kJ/mol vajsav Clostridium pectinovorum: pektin erjesztése kender- és lenáztatáskor cellulózrostok szabaddá válása. 3.4. Ecetsavas erjedés: aerob folyamat, „oxidatív erjedés”Acetobacter acetiecetsavbaktérium CH3–CH2OH + O2 CH3–COOH + H2O + 456 kJ/mol Etil-alkohol ecetsav

A LÉGZÉS FORMÁI AZ ÁLLATVILÁGBAN a) a légzőszerv nélkül lélegzők (szivacsok, csalánozók, laposférgek): a vízben oldott oxigént az egész testfelületükön keresztül veszik fel, diffúzióval. b) bőrlégzés, béllégzés c) speciális légzőszervekkel való légzés: tracheák, kopoltyúk, tüdők (2. ábra).

I. KOPOLTYÚLÉGZÉS: a vízben oldott oxigén felvételére szolgál. - a kopoltyúk a testfelület nyúlványai, alattuk erek futnak Eredetűk szerint lehetnek: 1.) hám eredetűek kopoltyúk: gyűrűsférgeknél, rákoknál, egyes puhatestűeknél, rákoknál és tüskésbőrűeknél (pl. tengeri csillagok). 2.) előbél eredetű kopoltyúk: halaknál és egyes kétéltűek lárváinál. 1. ábra A hám eredetű kopoltyúkat: vékony laphámsejtek borítják, amelyek sérülékenyek. Így gyakran védett helyen vannak.

3. ábra: Csontos hal kopoltyúja Közvetlenül a bőr alatt futnak a véredények – bőrlégzés. A bőrfelületből ujjszerű nyúlványok emelkednek ki, belsejükben vannak a véredények – ezt figyelhetjük meg a halak kopoltyúin. Az állat testén van egy nyílás, amely egy kamrába vezet – ezt nevezzük tüdőnek. 2. ábra

Hydropsyche sp. tegzes lárvája, ágas-bogas tracheakopoltyúkkal. Leányszitakötő lárvája levél alakú kopoltyúuszonnyal (potrohfüggelék).

a) tengeri csillagok kopoltyúi: egyszerű henger alakú testfal kitüremkedések.(1. ábra) b) A kagylók (puhatestűek) kopoltyúi: a köpenyüregben találhatók (belső kopoltyú), bonyolultabbak, fenyőághoz hasonló fonalas képletek. A kopoltyúlemezkék egy-két sorban fésűszerűen helyezkednek el fésűkopoltyúk. - a kagylóknál a kopoltyúk szűrőkészülékké alakultak. c) Polipok: a köpenyüregbe a harántrés alakú nyíláson – a köpenyrésen – jut be a víz, és köpenyből kinyúló tölcséren át távozik. - a vízáramlást a kamra izmos falának mozgása tartja fenn. A rákok fésűkopoltyúi: a lábak tövénél a kopoltyúüregben, amelyet a fejtor hátpajzsának terjedelmes oldallebenye borít. e) Egyes rovarlárvák (pl. tegzes-, kérész-, álkérész-, szitakötő lárvák) tracheakopoltyúkkal rendelkeznek, amelyeket tracheák sűrűn behálóznak. A csontos halak (pl. ponty) fésűkopoltyúit a kopoltyúfedő borítja. A kopoltyúkat a kopoltyúív, valamint a rajta ülő kopoltyúlemezek és kopoltyúlemezkék alkotják, amelyeket vérerek szőnek át. (3, 4. ábra) g) A porcos halaknak (cápák, ráják) nincs kopoltyúfedőjük. A kopoltyúüregben elhelyezkedő kopoltyúk a kopoltyúréseken keresztül közlekednek a külvilággal. Óriás cetcápa: a kopoltyúkon sorakozó szarunyúlvány-rostélyok kiszűrik a planktont a vízből. Kétéltűek lárváinak (ebihal) kopoltyúi általában a fej rostos függelékei.

II. TRACHEALÉGZÉS - a szárazföldi ízeltlábúak légzőszervei a tracheák vagy légcsövek. - a tracheák a kültakaró betüremkedései. Hosszú csövek, amelyeket belül spirálrugóra emlékeztető kitinfonál bélel.

behálózzák a testet: tracheák tracheolák (tracheakapillárisok, Ø 0,001 mm) - a külvilággal légzőnyílásokkal (stigma) közlekednek (általában a közép- és utótor, valamint a potrohszelvények két oldalán nyílnak – ált. 10 pár). - A sztigmák előterét egy szűrőapparátus (szennyeződés visszatartása) és egy zárószerkezet szabályozza. - az oxigén eljuttatják a szövetekig, sejtekig. A testfolyadék légzési gázt nem szállít (vérfestékhiány). - egyes szúnyoglárváknak (Culicidae) egyetlen sztigmapáruk van a potroh végén. Rendszeresen feljönnek levegőért. - vannak tracheanélküli rovarok: a félrovarok (Protura) és az ugróvillások (Collembola) többsége. Ezek a vékony kutikulán keresztül veszik fel az oxigént – bőrlégzés.

III. TÜDŐLÉGZÉS 1) Tüdőscsigák (Pulmonata) „tüdeje” módosult köpenyrész. Köpenyüregük boltozatának vérerekkel dúsan ellátott részével a légköri levegőből veszik fel az oxigént (pl. kis vízicsiga, Galba truncatula - a májmétely köztesgazdája). 2) Skorpiók és egyes pókok tracheatüdői: a kültakaró betüremkedései (akárcsak a légcsövek). Párhuzamos szövetlemezek (lemezes tüdő), amelyeket testnedv hálóz be. A légköri levegő a sztigmákon keresztül hatol be. 3. Kétéltűek, hüllők, madarak, emlősök légzése a tüdő tipikus formája a szárazföldi gerinceseknél található meg. kialakul az orrjárat (levegő felvétele), tüdőn kívüli (gége, légcső stb.) és belüli légútak (hörgők, hörgőcskék). a tüdőben végbemenő gázcserét a légzőmozgások (ki és belégzés) biztosítják A tüdő belsejében légzőfelületet növelő képződmények alakultak ki: redők, kamrák, hólyagok.

3.1. Kétéltűek légzése: a lárvális kopoltyúlégzést a kifejlett egyedeknél a tüdőlégzés váltja fel. - tüdejük egyszerű, zsákformájú szerv, amelynek belső felületét sövények tagolják kamrácskákra. - nincsenek bordáik, mellkasuk – nincs légzőmozgás A szájfenék mozgatásával kerül a levegő - a nyitott orrnyíláson keresztül - szájgaratüregbe. Gázcsere történik a nyálkahártyán keresztül - toroklégzés A tüdőből a hasizmok által kisajtolt CO2-ot tartalmazó levegő összekeveredik a torokban lévő oxigéndús levegővel, majd az összekevert levegőt lenyelik - tüdőlégzés - a torok és tüdőlégzést a bőrlégzés egészíti ki. A bőr vékony, nyálkás, vérerekben gazdag.

3.2. Hüllők légzése: - a tüdő fejlettebb, légzőfelületüket tüdőzsákok, redők, sőt egyes esetben léghólyagocskák növelik. Megjelenik a mellkas, amelynek falához simul a tüdő. Nincsen rekeszizmuk. - van légzőmozgás (be- és kilégzés): bordaközti izmok összehúzódása illetve elernyedése mellkas térfogatának növekedése illetve csökkenése tüdők kitágulása illetve elernyedése. - a kígyóknak csak jobb oldali tüdejük van - A teknősöknél a bordák összenőnek a hátpáncéllal – nincs mellkas. A be- és kilégzés aktív, a végtagok és hasizmok mozgatása révén történik. 3.3. Madarak légzése - a legtökéletesebb tüdőtípussal rendelkeznek - a tüdőkhöz 9 pár légzacskó kapcsolódik hörgők révén. - légzéskor a tüdő térfogata gyakorlatilag állandó marad, a levegő a légzsákokba jut, amelyek beszívják-kifújják a tüdőn keresztül a levegőt, amely így a kétszer halad keresztül tüdőn: ki- és belégzéskor egyaránt. Levegő útja: orrnyílás légcső felső gége alsó gége 2 főhörgő hasi- és háti hörgők, amelyek hálózatát sok párhuzamosan futó csövecske a tüdősípok (légzőkapillárisok) tömege köti össze. - nincsenek tüdőhólyagocskák. A be- és kilégzés is aktív, nincsen rekeszizom.

3.3. Emlősök légzése: A belégzés aktív, a kilégzés passzív. - a légzőmozgások a külső és belső bordaközti izmok és a rekeszizom hatására mennek végbe. Belégzéskor: külső bordaközti izmok összehúzódása bordák emelkedése; Rekeszizom összehúzódása boltozatának lelapulása Mellkas és a tüdő térfogatának növekedése.

1. ábra: Légzőkészülék az embernél 2. ábra: A léghólyagocskák falát vékony légzőhám alkotja, benne gazdag hajszálérhálózattal gázcsere