Тыныс алу — жасушада органикалық заттардың тотығып, тіршілікке қажетті энергияның бөлінуі. Дененің беткі бөлігі жабыны немесе тыныс алу мүшелері арқылы организмнің оттекті сіңіруі мен көмірқышқыл газын бөліп шығаруы газ алмасу деп аталады. Тыныс алуға қажетті оттек өсімдікке лептесік, жасымықшалар, ағаш қабығындағы жарықтар арқылы енсе, жануарларда терісі арқылы (мысалы, шұбалшаңдар), тыныс алу мүшелері арқылы (жәндіктерде демтүтік, балықтарда желбезек, құрлық жануарлары мен адамда өкпе арқылы) жүзеге асады.
[toc]
Тыныс алу мүшелерінің бейімделуі, мысалы, сүтқоректі жануарлар мен адамда оттекті сіңіру мен көмірқышқыл газының шығарылуы өкпенің ұлғаюы есебінен жүзеге асады. Өкпеде көпіршіктер көп, олар қантамырлармен шырмалған, осы арқылы қан мен ауаның жанасу беті артады, оның есебінен газ алмасу қарқынды жүреді. Көптеген жануарларда, адамда оттектің тасымалдануы, оның түрлі мүшелер мен ұлпалар жасушасына таралуы қан арқылы жүзеге асады. Тыныс алудың екі түрін ажыратады: сыртқы (өкпелік) тыныс алу кезінде газ алмасу атмосфералық ауа мен қан арасында жүреді, ал ішкі (ұлпалық) тыныс алу қан мен ұлпа арасындағы оттектің сіңірілуі мен көмірқышқыл газының шығарылуы арқылы жүзеге асады.
Қарапайымдар мен ішекқуыстыларда тыныс алу суда еріген оттекті бүкіл денесімен сіңіру арқылы жүзеге асады. Өсімдіктер де атмосфералық оттекпен тыныс алады, көмірқышқыл газын бөліп шығарады. Құрлық өсімдіктерінде лептесік жапырақ тақтасының астыңғы жағында, ал суда өсетін өсімдіктерде үстіңгі жағында орналасады. Тропиктік және жапырақтары тік орналасқан өсімдіктерде лептесік жапырақтың үстіңгі және астыңғы қабығында орналасады. Сырты қабықпен немесе тозбен қапталған ағаштарға, бұталарға ауа саңылаулар — жасымықша тесіктері арқылы енеді. Қайыңдарда жасымықшалар ірі және жіңішке күңгірт көлденең жолақтар түрінде жақсы көрінеді.
Өсімдіктердің тыныс алуы
Белсенді өсу кезінде өсімдіктердің жас ұлпалары мен мүшелері салыстырмалы түрде қарқынды тыныс алады. Өсімдіктердегі тыныс алудың қарқындылығы жасуша құрамындағы суға тәуелді болады. Тыныс алу — кез келген организмнің маңызды қызметінің бірі. Адам ұзақ уақыт бойы тамақсыз, сусыз, жарықсыз өмір сүре алғанмен, оттексіз үш минут та өмір сүре алмайды.
Тыныс алудың анаэробты және аэробты типтері
Анаэробты (грек. «an» — кері мағына беретін бөлігі, «aer» -ауа және «bios» — тіршілік) тыныс алу типі бос оттек болмайтын ортада тіршілік етіп, дамитын организмдерге тән. «Анаэробты» ұғымын 1861 жылы Луи Пастер ашыту майқышқылды бактериясын анықтағаннан кейін енгізді. Оттексіз ортаға екінші рет бейімделген организмдердің азғана түрлері — бұл адамдарда ауру тудыратың ашытқылар, кейбір қарапайымдар: дизентерия амебасы, лямблия, лейшмания. Көпжасушалылардың ішінде анаэробтыларға ішек паразиттері жатады, мысалы: аскарида, таспақұрт, жұмырқұрт, анкилостомалар.
Анаэробты бактерияларды екі топқа ажыратады: майқышқылды және сүтқышқылды. Аэробты организмдер оттекті толықтай қолданатын ортада дамиды, мысалы: ағын суда, батпақта. Аэробты организмдер микробиологияда, спирт алу үшін органикалық қышқылдар өндірісінде, ағын суды тазартуда кең пайдаланылады. Олардың кейбірі қауіпті аурулар тудырады (сіреспе, газды іріңді жара).
Аэробты организмдерге тіршілік иелерінің көптеген түрлері жатады: барлық өсімдіктер, барлық дерлік жануарлар, саңырауқұлақтар және көптеген бактериялар. Аэробты организмдердің пайда болуын жер бетінде алғашқы фотосинтездеуші организмдердің пайда болуымен байланыстырады. Олардан бөлінген оттек атмосферада бос күйінде жиналып, барлық аэробты организмдердің дамуына жағдай жасады.
Цианобактерия және теңіз балдырлары
Аэробты организмдер арасында ерекше орын алатын фотосинтездеуге қабілетті организмдер — цианобактериялар, балдырлар, жоғары сатыдағы өсімдіктер. Олар бөліп шығаратын оттек барлық аэробты организмдердің дамуын қамтамасыз етеді. Азотты бактериялар мен басқа да аэробты организмдердің әрекеті өсімдіктердің қоректенуін жақсартып, олардың өнімділігінің артуына әсер етеді. Аэробты тыныс алу тәсілі анаэробты тыныс алу тәсіліне қарағанда тиімділеу, өйткені кез келген тыныс алу тәсілінде міндетті түрде әрбір тірі организмде болатын глюкоза молекулаларының тотығу процесі жүреді, тек оттектің қатысуында бұл процесс әлдеқайда тиімді өтеді.
Өсімдіктердің тыныс алуы
Өсімдіктің тыныс алу процесі жануарлардың тыныс алу процесіне сәйкес және жануарлардағыдай жүреді: күндіз және түнде. Өсімдік тыныс алғанда атмосфералық оттекті сіңіріп, көмірқышқыл газын бөліп шығарады, ал көмірқышқыл газын фотосинтез процесінде пайдаланады. Тыныс алуда босап шыққан энергия организмнің әртүрлі қажеттіліктеріне жұмсалады. Тыныс алу тоқтаса, өсімдіктің тіршілігі де тоқтайды.
Өсімдіктердің тыныс алуы жылықанды жануарларға қарағанда сонша қарқынды емес, бірақ оны суыққанды жануарлардың тыныс алуымен салыстыруға болады. Жасыл жапырақтың тыныс алу энергиясын анықтау (және жалпы хлорофилді мүшелерде) жарықта, әсіресе өте жарықта белгілі қиындықтар туғызады. Тыныс алу энергиясы өсу құбылысымен тығыз байланысты. Өсімдік неғұрлым тез өссе, соғұрлым көп оттекті сіңіріп және көмірқышқыл газын бөледі. Өсімдіктердің жарықта да, қараңғыда да тыныс алатынын білеміз. Дегенмен жарық өсімдіктердің тыныс алуына әсер етеді. Жарық өсімдік температурасын жоғарылатады да, өсімдіктің тыныс алу қарқындылығы күшейе түседі. Жарықсүйгіш өсімдіктерде көлеңкесүйгіш өсімдіктерге қарағанда тыныс алу қарқынды жүреді. Тұқымнан өнген балғын өсімдіктерде тыныс алу белсенді түрде жүреді және сонымен қатар біршама органикалық заттар жұмсалады. Тұқым өну кезінде тыныс алу қарқынды жүреді. Сенімді болу үшін бақылау жүргізуге болады.
Фотосинтез және тыныс алу процестері
Екі банкаға бұршақтың тұқымын салып, оның біреуінде тұқымды сулаймыз, ал екіншісінде құрғақ қалдырамыз. Екі банканы қақпақпен жабамыз. Тұқымды сулаған банкада тұқымның өне бастағанын байқаған кезде кезекпен жанған шырпыны енгіміз. Сендер бір банкада шырпының сөнгенін, екіншісінде жанған күйінде қалғанын көресіңдер. Өнген тұқым тыныштық күйіндегіге қарағанда қарқынды тыныс алады. Қараңғыда ұзақ немесе аз уақыт өнгенде барлық органикалық заттың жартысынан көбі бұзылады. Мұндай бұзылу мен жану балғын өсімдікке қажет энергияны босатып шығарады.
Ішкі жағдай тек тыныс алу қарқындылығына ғана әсер етіп қоймай, көмірқышқыл газы мен судың қатынасын өзгертіп, сапасына да әсерін тигізеді. Кейбір жағдайда тыныс алу кезінде босап шыққан энергия сәуле (флуоресценция) түрінде байқалады. Мұндай сәулелену кейбір жоғары сатыдағы өсімдіктердің жапырағында және төменгі сатыдағы өсімдіктерде (саңырауқүлақ, бактерияларда) байқалған.
Омыртқасыз және омыртқалы жануарлардың тыныс алу мүшелерінің құрылысы
Омыртқасыздардың тыныс алу мүшелері. Төменгі сатыдағы омыртқасыздардың арнайы тыныс алу мүшесі болмайды, газ алмасу жабын арқылы жүзеге асады — диффузды тыныс алу (ішекқуыстылар, жалпақ және жұмыр құрттар). Буылтық құрттардың терісі капиллярларға бай, оларға атмосфералық ауадан оттек түсіп отырады. Диффузды тыныс алу сонымен қатар ұсақ буынаяқтыларда кездеседі, олардың хитиндері жұқа және денесінің беткі қабаты салыстырмалы түрде үлкен болып келеді.
Бұл жануарларда энергия алмасу төмен қарқындылығымен ерекшеленеді. Көптеген омыртқасыздарда беткейлік тыныс алуды ұлғайтатын бейімделген жергілікті тыныс алу мүшесі пайда болды. Суда тіршілік ететін жануарларда тыныс алу мүшесі — желбезек, ал құрлықта тіршілік ететін жануарларда — өкпе мен демтүтік (трахея). Алғаш эпителийдің өсіндісінен қалыптасқан қантамырларға бай желбезек көпқылтанды құрттарда пайда болды. Көптеген түрлерде диффузды тыныс алу да сақталған. Өрмекшітәрізділерде жапырақ тәрізді өкпе, жәндіктерде демтүтік, шаяндарда желбезек пайда болған. Қосжақтаулы ұлулар желбезекпен, бауыраяқтылар өкпемен тыныс алады.
Омыртқалы жануарлардың тыныс алу мүшелері екі типті: желбезек және өкпе. Желбезек аппараты жұп жүйе болып табылады. Әдетте, желбезектер симметриялы орналасып, желбезек қақпағымен жабылады. Омыртқалылардың біраз түрлерінде тері тыныс алуда маңызды орын алады. Теріде тығыз мүйізді немесе сүйекті қабыршақтар болмаған жағдайда тыныс алуға қатысады. Мысалы: қосмекенділер, тікентерілі балықтар. Амфибиялар (қосмекенділер) көбіне өкпелерімен емес, терілерімен тыныс алады. Мысалы: тоғандық көлбақада бұл — негізгі тәсіл. Ол тері арқылы өзіне қажет оттектің жартысынан көбін алады. Амфибиялар терісінің көмірқышқыл газын шығаруда да маңызы зор.
Жерде тіршілік ететін омыртқалылардың тыныс алу мүшесі — өкпе. Сызбанұсқа бойынша өкпе — көмей саңылауы арқылы жұтқыншаққа ашылатын жұп қапшық. Құстардың тыныс алу жүйесі омыртқалы жануарлардың ішінде ең жетілгені болмаса да, өте күрделісі. Құстардың тыныс алу жүйесіндегі ерекшелік — өкпе арқылы өтіп кеңейген бронхылардан түзілген дененің екі жағында орналасқан ауа қапшықтарының болуы. Тыныс алғанда ауа қапшықтары жұтылған ауамен толтырылып, тыныс шығарғанда оттекке бай ауа өкпе арқылы өтіп, газ алмасуды қамтамасыз етеді. Бұл — қосарлы тыныс алу. Газ алмасу тыныс алу және тыныс шығару кезінде де жүзеге асады.
Адамның тыныс алу мүшелерінің құрылыс ерекшеліктері
Тыныс алудың маңызы. Тыныс алу жүйесі өте маңызды -газ алмасу қызметін атқарады, ал газ алмасусыз тіршіліқ ету мүмкін емес. Организм мен сыртқы орта арасында оттектің еніп, көмірқышқыл газының шығарылуымен байланысты жүретін газ алмасу процесі тыныс алу деп аталады. Оттек органикалық заттарды тотықтыруға және ыдыратуға қажет, осы кезде энергия бөлініп, көмірқышқыл газы мен су түзіледі. Босап шыққан энергия организмнің тіршілік әрекетінің барлық процестеріне жұмсалады. Оттектің ұлпаға еніп, көмірқышқыл газының шығарылуы қан арқылы қамтамасыз етіледі. Қан мен атмосфералық ауа арасындағы газ алмасу тыныс алу мүшелерінде жүреді.
Тыныс алу мүшелерінің құрылысы. Тыныс алу мүшелеріне мұрын қуысы, аңқа, көмей (көмекей), кеңірдек және бронхылар жатады. Бұлар ауа тасымалдайтын жолдар. Тыныс алудың негізгі мүшесі -өкпе. Өкпеде газ алмасу жүреді. Танау тесіктері арқылы ауа сүйек-шеміршек қалқасымен екіге бөлінген мұрын қуысына өтеді. Әр бөліктегі қалқада мұрын қуысының ішкі бетін ұлғайтатын үш мұрын қалқаны орналасады. Мұрын қуысының барлық ішкі беті шамамен 100 см2. Ол тербелмелі эпителийлі сілемейлі қабықпен жабылған және қантамырларына бай келеді. Тамырлармен аққан қан тыныс алу кезіндегі жұтқан ауаны дене температурасына дейін жылытады. Сілемейлі қабық бөлетін сілемей ауаны ылғалдайды және шаң-тозаң мен микробтарды ұстап қалады.
Сілемейде тұтылған микробтарды лейкоциттер фагоцитоздайды (грек. — жеу), содан кейін эпителий кірпікшелерінің тербелісі арқылы шаң-тозаңмен бірге сыртқа шығарылады. Мүрын қуысының сілемейлі қабығында иісті қабылдайтын иіс сезу жүйкелерінің ұшы орналасады. Мұрын қуысынан жылытылған, ылғалданған және тазартылған ауа аңқа мен жұтқыншақ арқылы көмейге өтеді. Жұтылған ас тыныс жолдарына түспеуі үшін көмейге кіреберіс жер — шеміршекті көмей қақпашығымен жабылады.
Көмей ауаны жұтқыншақтан кеңірдекке өткізеді. Көмей — іші қуыс түтік, ол мойынның алдыңғы бөлігінде орналасқан. Көмейдің қабырғасы сіңір және бұлшықеттермен жалғанған бірнеше шеміршектен түрады. Ең ірі шеміршек — мойынның алдыңғы бетіне шығып тұратын қалқанша шеміршегі.
Көмейдің дыбыс сіңірлері мен көмей қақпашығынан басқа бөлігінің ішкі беті тербелмелі эпителийлі сілемейлі қабықпен қапталған. Көмей шеміршектері арасында екі дыбыс сіңірін түзетін сілемейлі қатпарлар болады. Олардың арасындағы кеңістік дыбыс саңылауы деп аталады. Адам тыныс шығарған кезде дыбыс сіңірлерінің тербелісі нәтижесінде дыбыс пайда болады. Дыбыс пен айқын сөздің толық қалыптасуы тіл, ерін, сондай-ақ жұмсақ таңдай мен тістің қатысында жүзеге асады.
Адамның тыныс алу жолдары
Көмейге ас бөлшектері немесе басқа заттар түскенде, сонымен қатар қабыну процестерінде адам жөтеледі де, терең дем шығарылады. Бұл көмейдің тазартылуына әсер етіп, тыныс мүшелерінің төменгі бөлімдеріне зиянды заттардың енуіне кедергі келтіреді.
Кеңірдек (трахея) — ұзындығы 9 — 13 см, диаметрі 15 мм, өңештің алдында орналасқан түтік. Кеңірдектің қабырғасы оның қабысып қалуына кедергі келтіретін шеміршекті жартылай сақиналардан тұрады. Кеңірдектің артқы жұмсақ қабырғасы өңешке жанасады да, астың өңешпен еркін жылжуына мүмкіндік береді.
Бронхылар оң және сол жақ өкпеге кіреді, содан кейін өкпеде тармақталады да, «бронхы ағашын» түзеді. Ең ұшындағы жіңішке бұтақшалары бронхиолалар деп аталады да, алъвеолалармен (өкпе көпіршіктерімен) аяқталады. Кеңірдек және бронхылар да сілемей бөлетін тербелмелі эпителиймен астарланған. Кірпікшелердің қозғалысы сілемей мен микробтарды жұтқыншаққа бағыттайды да, сонда жұтылады.
Өкпе — кеуде қуысында орналасқан шымыр, кеуекті жұп мүшелер. Оң жақ өкпе жүлгелермен бө-лінген үш бөліктен, ал сол жақ өкпе екі бөліктен тұрады. Өкпенің сырты жұқа қабықшамен — екі жапырақшадан тұратын екпеқаппен (плевра) жабылған. Өкпеқаптың сыртқы жапырақшасы кеуде қуысының ішін астарлайды, ал ішкі жапырақшасы бүкіл өкпені қаптайды. Екі жапырақша арасында өкпеқап қуысы бар. Мұнда аз мөлшерде өкпеқап сұйықтығы болады. Сұйықтық өкпенің тыныс қозғалысы кезінде жапырақшалардың үйкелісін азайтады.
Альвеолалар — диаметрі 0,2 — 0,3 мм, тереңдігі 0,06 — 0,3 мм ауаға толы өкпе көпіршіктері. Өкпе көпіршіктерінің қабырғасы бір қабатты эпителийден тұрады, сырты капиллярлардың қалың торымен шырмалған. Капиллярлар мен өкпе көпіршіктерінің жұқа қабырғасы арқылы газ алмасу жүреді. Адам өкпесінде шамамен 700 млн өкпе көпіршіктері бар, олардың жалпы беті 120 м2-ге дейін болады. Өкпе көпіршіктерінің ішкі беті эпителий жасушаларынан түзілген жұқа қабықшамен астарланған. Осы қабықшаға байланысты көпіршіктер қабысып қалмайды, тұрақты көлемі сақталады. Қабықша микробтардан да қорғайды, соңынан өзі де қорытылады немесе қақырық түрінде сыртқа шығарылады.