Sinh hoc

Hệ hô hấp
Hô hấp là sự trao đổi khí liên tục giữa cơ thể sống và môi trường xung quanh. Các phản ứng hóa sinh học đã cung cấp năng lượng cho tất cả các hoạt động của động vật. Bản chất của các phản ứng đó là chuyển hóa các nguyên tử hydro từ một phân tử này sang một phân tử khác. Chất nhận hydro cuối cùng trong sự chuyển hóa ở phần lớn động vật là oxy.
Hệ hô hấp
Hình 1. Các kiểu bề mặt hô hấp ở động vật
A. Da B. Mang
C. Ống khí D. Phổi  
Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
Các động vật đơn bào và một số động vật đa bào nhỏ như thuỷ tức hay giun dẹp chưa có hệ hô hấp chuyên hóa. Sự trao đổi khí thực hiện qua màng tế bào hoặc thành cơ thể theo nguyên tắc khuếch tán.
Một số động vật đa bào có lớp vỏ da mỏng và sống trong điều kiện ẩm ướt, sự trao đổi khí thực hiện qua vỏ da.
Nhìn chung, ở động vật có các cơ quan hô hấp chuyên hóa với 2 dạng hô hấp khác nhau là hô hấp nước và hô hấp cạn.
Hệ hô hấp
Cơ quan hô hấp chủ yếu ở nước là mang gặp ở ôm, cua, thân mềm, cá,..Cấu tạo mang gồm những sợi mảnh cử động linh hoạt gọi là lá mang. Trong lá mạng có hệ mạch máu giúp cho việc trao đổi khí được dễ dàng.
Mang chỉ có thể gồm các lá mang hoặc các lá mang gắn trên vách mang được nâng đỡ bởi cung mang.
Hệ hô hấp
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
1. Hô hấp nước:
Trong mỗi lít không khí chứa 210ml O2, nhưng trong nước ngọt, mỗi lít nước chỉ hòa tan 7ml O2, nước mặn 5ml O2. Vì vậy cấu tạo của mang có những thích nghi đặc biệt để gia tăng hiệu quả hô hấp. Ở cá những thích nghi đó là số lượng lá mang làm tăng chiều dài hệ mao mạch (tăng diện tích tiếp xúc), chiều di chuyển của máu trong mạch ngược chiều dòng nước (tăng thời gian tiếp xúc), cung mang và lá mang cử động linh hoạt, các tuyến trên mang tiết chất nhày giữ nước tiếp xúc với mang lâu hơn,...Thường thì dòng nước qua miệng rồi đến các lá mang, hoặc qua miệng, đến hầu rồi đến các lỗ mang, sau đó đi ra ngoài qua các khe mang.
Hệ hô hấp
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
1. Hô hấp nước:

Hệ hô hấp
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
2. Hô hấp cạn:
Có 2 loại cơ quan hô hấp chính là ống khí và phổi.
a. Ống khí:
Ống khí (trachea) là một hệ thống ống phân nhánh khắp cơ thể côn trùng. (Hình 3). Các ống nhỏ nhất tiếp xúc với bề mặt của hầu hết các tế bào, nơi đây khí được trao đổi bởi sự khuếch tán qua lớp biểu mô ẩm lót ở đầu tận cùng của hệ thống ống khí. Vì tất cả các tế bào của cơ thể đều bộc lộ trong môi trường hô hấp nên hệ tuần hoàn mở của côn trùng không tham gia vào việc vận chuyển O2 và CO2.
Hệ hô hấp
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
2. Hô hấp cạn:
a. Ống khí:
Ở côn trùng và một số loài chân khớp khác cơ quan hô hấp là một hệ thống ống khí thông với bên ngoài qua những lỗ thở nằm trên mỗi đốt cơ thể. Hệ thống ống khí phân nhánh thành các ống nhỏ hơn rồi thành các vi ống khí chứa đầy dịch. Oxy khuếch tán qua thành ống mà không cần hệ mạch.
Các côn trùng có thể hút phồng ống khí đầy không khí nhờ sự co rút của các cơ bụng.
Hình 3. Hệ thống ống khí của côn trùng
Ðối với các côn trùng nhỏ, chỉ riêng sự khuếch tán cũng đủ để chuyển O2 từ không khí vào hệ thống ống khí và thải O2 ra ngoài. Những côn trùng lớn thường cần nhiều năng lượng hơn để thông khí cho hệ thống ống khí nhờ chuyển động nhịp nhàng của cơ thể để đóng và mở các ống khí. Một côn trùng khi bay thường có tốc độ trao đổi chất cao, tiêu thụ O2 gấp 10 đến 100 lần so với lúc nghỉ ngơi vì vậy các tế bào cơ cánh có rất nhiều ti thể.  
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
2. Hô hấp cạn:
a. Ống khí:
Hệ hô hấp
Hô hấp phổi được đảm nhận bởi một hệ hô hấp gồm phổi và một hệ thống ống nối liền môi trường ngoài với nơi xảy ra trao đổi khí (đường hô hấp).
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
2. Hô hấp cạn:
b. Phổi:
Hệ hô hấp
Hình 4. Phổi của động vật có xương sống  
Đường hô hấp:
Từ ngoài vào trong là xoang mũi, xoang mũi - hầu, thanh quản, khí quản, phế quản, phế quản nhỏ
Hình 6 . Các sụn thanh quản
1. Sụn giáp 2. Sụn nhẫn 3. Sụn khí quản
4. Sụn nắp 5. Sụn phễu 6. Sụn nhẫn
Hình 5: Khí quản
1. Khí quản 2. Phế quản chính
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
2. Hô hấp cạn:
b. Phổi:
Hệ hô hấp
Ở cá và ếch nhái phổi chỉ là một túi đơn giản, trong đó mặt trong phân nhánh chia phổi làm nhiều ngăn rồi thành dạng như tổ ong.
- Ở lưỡng cư (Amphibia)
Cấu tạo tương đối đơn giản. Hình trứng, xốp tạo thành nhiều phế nang nhờ các vách ngăn. Phế nang phát triển mạnh ở lưỡng cư không đuôi, còn các nhóm khác thì phế nang mới chỉ có ở một phổi hay nằm ở đáy phổi. Diện tích của phổi còn nhỏ, chỉ chiếm 2/3 diện tích da. Vòng tuần hoàn nhỏ được hình thành theo cách máu từ phổi theo tĩnh mạch phổi về tim. Khí quản của lưỡng cư ngắn, chia làm 2 nhánh vào phổi.
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
2. Hô hấp cạn:
b. Phổi:
Hệ hô hấp
* Ở lưỡng cư (Amphibia)
Do không có lồng ngực nên động tác hô hấp của lưỡng cư là nuốt khí: Khi thềm miệng hạ xuống thì không khí từ ngoài qua lỗ mũi vào miệng, sau đó van mũi khép lại. Thềm miệng nâng lên nhờ cơ gian hàm đẩy không khí vào khe họng và vào phổi. Không khí ra khỏi phổi nhờ tác dụng co của cơ bụng và thành phổi.
Động tác hô hấp (nuốt khí) của ếch (theo Raven)
(bên trái là khi ếch há miệng nuốt khí; bên phải là ếch đóng miệng đưa khí vào phổi): 1. Dòng không khí; 2. Lỗ mũi ngoài; 3.Lưỡi; 4. Khoang miệng; 5. Khí quản đóng; 6. Dạ dày; 7. Hầu; 8. Phổi; 9.Khí quản mở
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
2. Hô hấp cạn:
b. Phổi:
Hệ hô hấp
* Ở bò sát
Ở động vật có xương sống bậc cao từ bò sát trở lên cấu tạo của phổi phức tạp hơn gồm có nhiều thùy ở bên ngoài. Bên trong có nhiều phế nang và phế bào làm tăng diện tích tiếp xúc trong việc trao đổi khí.
Đường hô hấp đã phân hóa rõ ràng gồm có đường  thanh  quản  phát  âm  thanh  (có  sụn  nhẫn  và  sụn  hạt  cau)  và  khí  quản  dài, phân thành 2 phế quản đi vào 2 lá phổi. Phổi tiến hóa hơn lưỡng cư, bên trong có nhiều vách ngăn, chia thành các phế nang, nối với phế quản bằng phế quản phụ (cấp I, II, III), phổi xốp nên diện tích phân bố mao mạch tăng lên, dung tích lớn, đảm nhận được chức năng trao đổi khí.
Cấu tạo nội quan cá sấu (theo Hickman)
1. Thuỳ khứu giác; 2. Bán cầu não; 3. Tuyến yên; 4. Não giữa; 5. Tiểu não; 6. Hành tuỷ; 7. Động mạch cảnh; 8. Phổi; 9. Dạ dày; 10. Động mạch chủ; 11. Lá lách; 12. Ruột; 13. Tuyến tính; 14. Thận; 15. Tĩnh mạch chủ sau; 16. Hầu; 17. Tĩnh mạch cảnh; 18. Phế quản; 19. Cung động mạch; 20. Động mạch phổi; 21. Tĩnh mạch phổi; 22. Tâm thất phải; 23. Tâm thất trái; 24. Gan; 25. Tĩnh mạch gánh gan; 26. Ruột kết; 27. Lỗ huyệt.
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
2. Hô hấp cạn:
b. Phổi:
Hệ hô hấp
* Ở chim:
Phổi của chim nhỏ, là 1 túi xốp, ít giãn nở vì ẩn sâu vào gốc xương sườn, có vô số các vi khí quản. Phổi chim có dung tích lớn, diện tích mao mạch rất lớn có nhiều phế nang và tiểu phế nang.
I.Cấu tạo chung của hệ hô hấp:
2. Hô hấp cạn:
b. Phổi:
Hệ hô hấp
* Ở thú:
Phổi thú có cấu tạo phức tạp, xu thế tiến hóa là làm tăng diện tích phân bố mao mạch và dung tích. Phổi gồm 1 đôi thể xốp, có cấu tạo phân nhánh phức tạp gồm phế quản cấp I, II, III cuối cùng là tiểu phế quản thông với các túi mỏng là phế nang.
Hệ thống hô hấp của người và cấu trúc phổi của thú
1. Khoang mũi; 2. Mũi; 3. Hầu; 4. Thanh môn; 5. Thanh quản; 6. Khí quản; 7. Phổi trái; 8. Phổi phải; 9. Phế 
quản trái; 10. Dòng máu; 11. Cơ trơn; 12. Tĩnh mạch phổi; 13. Động mạch phổi; 14. Túi phổi; 15. Phế nang;  16.Lưới mạch máu trên các phế nang
Một trong những cơ quan hô hấp đặc biệt của động vật ở nước là mang. Mang bảo đảm có diện tích bề mặt lớn và khoảng cách ngắn trong việc trao đổi khí O2 và CO2 giữa máu và môi trường nước. Các tế bào của thành mao mạch và biểu bì mang mỏng nên đã đưa máu đến tiếp xúc tốt với môi trường nước.
Máu tiếp nhận O2 khuếch tán qua một khoảng ngắn từ nước vào các tế bào biểu bì rồi qua thành mao mạch. Khí CO2 thì khuếch tán ngược lại.
II. Chức năng hô hấp:
1. Sự trao đổi khí ở mang và phổi ( hô hấp ngoài):
a. Sự trao đổi khí ở mang:
Hệ hô hấp
Mang cá có sơ đồ cấu tạo đặc biệt, trong đó chiều dòng nước và dòng máu chảy ngược chiều nhau. Cử động của hàm và xương nắp mang hút nước vào khoang miệng, qua hầu, tống qua các khe mang rồi ra ngoài theo lỗ mang. Lúc miệng ngậm, trong khoang hầu, nước đi ra hai bên, ở giữa và phần bên của các lá mang.
Đồng thời, dòng máu trong mao mạch chảy theo hướng ngược lại (từ các phần bên ra giữa). Hai dòng chảy ngược chiều này của nước và máu được ngăn cách bởi một bề mặt khuếch tán chung gọi là hệ thống trao đổi ngược dòng. Hệ thống trao đổi ngược này giúp cho hiệu quả trao đổi O2 tăng lên.
II. Chức năng hô hấp:
1. Sự trao đổi khí ở mang và phổi ( hô hấp ngoài):
a. Sự trao đổi khí ở mang:
Hệ hô hấp
Phổi là những túi rỗng trong đó có hàng nghìn túi nhỏ riêng biệt gọi là phế nang với nhiều phế bào. Thành phế nang ẩm ướt và chứa đầy mạng lưới mao mạch. Thành phế nang rất mỏng cho nên khí dễ dàng khuếch tán qua lại. Các phế nang nằm trong một mạng lưới sợi liên kết đàn hồi nhờ vậy mà phổi có độ đàn hồi và chắc chắn.
II. Chức năng hô hấp:
1. Sự trao đổi khí ở mang và phổi ( hô hấp ngoài):
b.. Sự trao đổi khí ở phổi:
Hệ hô hấp
Máu đến phổi nhường O2 và nhận CO2 ở các tế bào. Ở đây chỉ còn 10-12% thể tích O2 và có 55-57% thể tích CO2.
Máu từ phổi đi ra sau khi trao đổi khí ở phế bào tức là đã thải CO2 và lấy O2.Do đó có thêm 18-20% thể tích O2 và bớt được 50-52% thể tích CO2.
II. Chức năng hô hấp:
2. Sự trao đổi khí ở tổ chức (hô hấp trong):
Hệ hô hấp
Ở nhiệt độ cơ thể và với áp suất trong máu (170mmHg, tương đương áp suất trong phế bào) 100ml máu chỉ hòa tan được 0,31ml O2(0,3%) và 2,5-3ml CO2 (2,5-3%).
Tuy nhiên lượng O2 và CO2 trên thực tế trong máu lại cao hơn nhiều. Do đó cả O2 và CO2 trong máu không chỉ ở dạng hòa tan mà chủ yếu ở dạng kết hợp. Dạng kết hợp này được thực hiện nhờ các homoglobin (Hb) trong hồng cầu.
Hb + O2 HbO2.
II. Chức năng hô hấp:
2. Sự trao đổi khí ở tổ chức (hô hấp trong):
Hệ hô hấp
Trong phân tử Hb, mỗi nguyên tử sắt kết hợp với 4 nguyên tử O2 . Bình thường 100ml máu người chứa 15g Hb nên chuyên chở được gần 20ml O2 .
Hb cũng kết hợp với CO2 theo phản ứng thuận nghịch:
Hb + O2 HbO2.
Chính nhờ sự kết hợp này mà Hb đã giúp cho máu vận chuyển một khối lượng lớn O2 và CO2 từ phổi tới các tế bào và ngược lại đảm bảo cho các hoạt động của cơ thể.
II. Chức năng hô hấp:
2. Sự trao đổi khí ở tổ chức (hô hấp trong):
Hệ hô hấp
III. Sự điều hòa hoạt động hô hấp:

Nhu cầu O2 của cơ thể không giống nhau ở các trạng thái khác nhau của cơ thể. Vì vậy mà tần số hô hấp và độ sâu hô hấp phải thay đổi để thích nghi với điều điện khác nhau đó.
Sự điều hòa hoạt động hô hấp được thực hiện bởi trung khu hô hấp nằm ở hành tủy. Từ trung khu hô hấp này có các dây thần kinh đến điều khiển hoạt động của cơ hoành và cơ liên sườn. Lúc bình thường cử động hô hấp được thực hiện một cách liên tục không cần ý thức. Nhưng khi trung tâm hô hấp hoặc các dây thần kinh đến các cơ hoành hoặc cơ liên sườn bị tổn thương thì sự hô hấp sẽ bị ngừng lại.
Hệ hô hấp
Tuy nhiên, trung khu hô hấp ở hành tủy vẫn bị chi phối bởi trung khu điều hòa hô hấp nằm ở phần trước cầu Varone của não bộ. Trung khu này cùng với trung khu hô hấp tạo nên một cơ chế điều hòa hô hấp bằng thần kinh.
Các xung thần kinh đi từ trung tâm hít vào đến làm co cơ hoành và cơ liên sườn. Các xung khác đi tới trung khu điều hòa hô hấp ở cầu Varone cuối cùng đi tới trung tâm thở ra ở hành tủy. Trung tâm thở ra chuyển xung đến cơ liên sườn làm hạ xương sườn xuống. Các xung động khác đi tới trung tâm hít vào kìm hãm trung tâm này trong chốc lát.

III. Sự điều hòa hoạt động hô hấp:
Hệ hô hấp
Khi các xung động từ trung tâm điều hòa hô hấp mất đi thì động tác hít vào lại bắt đầu và chu kì hô hấp lại lặp lại. Ngoài ra, các dây thần kinh cảm giác từ phổi cũng theo dây phế vi đến kích thích hoặc kìm hãm hoạt động của trung khu hô hấp, tạo nên một mối liên hệ ngược thứ 2 góp phần điều hòa hô hấp.
III. Sự điều hòa hoạt động hô hấp:
Hệ hô hấp