呼吸系統(tǒng)課件

呼吸第一節(jié)呼吸器一、幼蟲呼吸器幼蟲的呼吸器包括氣門和氣管兩部分。氣門是氣管在體壁上的開口，是氣體交換的門戶。氣管是氣門向內(nèi)發(fā)出的分支。(一)氣門1.位置：分別位于1～8腹節(jié)兩側(cè)。此外2、3交界處還有一對退化氣門，呈三角形細(xì)孔，極難觀察。該氣門已失去呼吸作用，僅起支撐縱走氣管和蛻皮時(shí)由此脫出2、3的氣管內(nèi)膜。2.形態(tài)：橢圓形，其周緣有一圈黑褐色的骨質(zhì)化的氣門片，也稱氣門輪。由氣門輪的內(nèi)緣生出淡褐色的骨質(zhì)片稱篩板。篩板是由氣門片前緣、和后緣的兩側(cè)，分別向氣門中央延伸，會合形成的淡黃色的骨質(zhì)片，在會合處形成一條縱的細(xì)縫。3.篩板的構(gòu)造5令篩板橫斷面，厚約57μm。(1)篩板一般可區(qū)分為4～5層，各層均由許多表面密生針狀小突起的平行枝組成，平行枝呈中空的細(xì)管狀。

(2)平行枝之間及各層之間由針狀小突起相互聯(lián)結(jié)，這樣就構(gòu)成了無數(shù)小孔隙。

(3)各層之間，各平行枝之間大致呈平行狀態(tài)。篩板的這種構(gòu)造，對空氣有高度的過濾作用，可防止灰塵、病原體等異物的侵入。小蠶期，尤其是一令期，篩板構(gòu)造較為簡單，僅由許多骨質(zhì)的平行枝構(gòu)成。隨蠶令的增加，各平行板逐步分支，形成復(fù)雜的樹枝狀，直至5令的結(jié)構(gòu)。篩板結(jié)構(gòu)4.氣門開閉裝置及其作用氣門與氣管叢之間著生有氣門開閉裝置，以調(diào)節(jié)氣體、水分進(jìn)出蠶體。氣門開閉裝置由前膜、后膜、次后膜、閉桿、閉弓、開閉肌肉構(gòu)成。氣門開閉裝置（氣門）(1)前膜：由氣門室前半圓周的內(nèi)緣與內(nèi)后方生出的瓣膜。(2)第一閉弓：前膜的后緣連于氣管口的前半圓周上，聯(lián)接處骨質(zhì)化，稱第一閉弓。(3)后膜：由氣門室后半圓周的內(nèi)緣向前內(nèi)方生出的一片瓣膜。(4)次后膜：后膜向后方折回的部分。(5)第二閉弓：次后膜的后緣與氣管口后半圓周的聯(lián)接處骨質(zhì)化，第二閉弓。(6)閉桿：后膜與次后膜的交界處骨質(zhì)化，并由中下部生出一條骨質(zhì)棒，合稱閉桿?？刂茪忾T開閉的肌肉有兩組：(1)氣管口肌：較粗大，著生于氣管口下方(底部)，另一端著生于氣門稍前方的腹面。該肌肉對氣門開閉僅起輔助作用。(2)克氏肌或開張肌：一端著生于氣門稍后方的背面體壁上，當(dāng)向下行至氣門附近時(shí)又分為兩條：a、包被于閉桿上的一條，稱開肌。b、附著于第二閉弓的底部，稱閉肌。氣門開閉過程：當(dāng)閉肌收縮，氣管口肌收縮，開肌松弛時(shí)，閉桿帶動次后膜，后膜向第一閉弓靠攏，氣管口關(guān)閉。當(dāng)氣管口肌、閉肌松弛，開肌收縮時(shí)，閉桿帶動后膜，次后膜遠(yuǎn)離第一閉弓，氣管口開放。說明：(1)腹面的氣門開閉裝置完全相同，但第一腹節(jié)的氣門開閉前后位置相反。(2)氣門一般以1、8、9對較大，第4對最小，但3～8對氣門生長較快。(二)氣管：氣管是體內(nèi)氣體交換的通道，呈紫褐色，富彈性，其橫切面呈圓形1.氣管叢：氣門內(nèi)面向周圍放射狀的分出若干氣管分支。氣管叢共10對，即：每對氣門內(nèi)側(cè)各有一對，加上退化氣門內(nèi)側(cè)的退化氣管叢。2.縱走氣管：指縱向聯(lián)接兩氣管叢之間的粗大氣管。3.橫走氣管：指橫向聯(lián)接兩氣管叢之間的粗大氣管。但Ⅰ、Ⅲ節(jié)內(nèi)還有交叉的“＋”字形氣管。最后一對氣管叢無橫走氣管。4.灰白部：聯(lián)接兩氣管叢的粗大氣管中間的灰白色膨大部分?；野撞績?nèi)膜的刺狀突起5.微氣管：由氣管叢分出的氣管不斷分支(縱走除外)，一分再分，當(dāng)分至2～5μm時(shí)，伸入一掌狀的端細(xì)胞內(nèi)，再由此分出直徑小于1μm的氣管。端細(xì)胞相互聯(lián)結(jié)成網(wǎng)狀系統(tǒng)，包于內(nèi)部器官表面，再由微氣管分布到細(xì)胞間。二、成蟲呼吸器與幼蟲類似，也由氣門、氣管兩部分構(gòu)成。(一)氣門1.氣門共8對，尾部少一對。2.氣門形狀變?yōu)閺澢男窃滦?，篩板消失，以鮮片代之。3.氣門片也變成細(xì)的骨質(zhì)線。4.開閉裝置缺少前膜和后膜。(二)氣管：灰白部消失，胸部特別發(fā)達(dá)。三、氣管的組織構(gòu)造由外胚層內(nèi)陷而成，故與體壁層次相反。1.底膜：最外層，為非細(xì)胞結(jié)構(gòu)薄而透明的薄膜。2.細(xì)胞層：由扁平而多角形的細(xì)胞構(gòu)成，核呈球形，質(zhì)內(nèi)含少量褐色色素粒。3.內(nèi)膜：由細(xì)胞層分泌而成，每令眠中均更新，富含幾丁質(zhì)。內(nèi)膜以內(nèi)折加厚的形式，形成螺旋絲狀構(gòu)造，其先端著色，使氣管表現(xiàn)顏色。螺旋絲富彈性，能使氣管保持圓形，難以壓癟，以承受血液、組織及外來物壓力?；野撞糠值膬?nèi)膜無螺旋絲構(gòu)造，故不著色，呈毛刺狀突起，蛻皮時(shí)，舊內(nèi)膜由此裂開，從所在環(huán)節(jié)的氣門脫出。第二節(jié)呼吸運(yùn)動及其控制我們把生物體同外界進(jìn)行氣體交換的過程，稱呼吸。即生物體吸入氧氣，呼出CO2的過程。一、氣門呼吸運(yùn)動呼吸運(yùn)動時(shí)，由于氣門內(nèi)運(yùn)動膜前后擺動振幅的大小及運(yùn)動膜擺動速度的快慢，使氣門的開度及氣門在每分鐘的開閉次數(shù)不同，從而調(diào)節(jié)氣門呼氣及吸氣時(shí)的氣體量。氣門的開度是指運(yùn)動膜的前緣與第一閉弓之間的距離。氣門開度的大小和單位時(shí)間開閉次數(shù)，反映呼吸的強(qiáng)弱。5齡蠶氣門的開度與開閉次數(shù)如下表所示：氣門位置胸1腹1—6腹7、8開時(shí)開度(μm)30—9870—182140—210開閉次數(shù)／分19—27多數(shù)個(gè)體開放不動3—20由上表看出：5齡第6天幼蟲通常第Ⅰ胸節(jié)氣門開時(shí)及閉時(shí)的開度都較小，但每分鐘的開閉次數(shù)卻較多，第7、第8腹節(jié)氣門開度最大，但每分鐘的開閉次數(shù)較少，第1—6腹節(jié)氣門開度介于前后氣門之間，多數(shù)個(gè)體氣門開放不動。五齡蠶初期氣門運(yùn)動狀態(tài)與盛食期也不同，5齡初期氣門開閉頻繁，到5齡第四天有的氣門已開放不動，到5齡第五天氣門幾乎全部開放不動，但到熟蠶期第Ⅰ胸節(jié)氣門開度又復(fù)縮小。這與5齡中期以后，食桑量增大和絲腺迅速生長需要充足供氧有密切關(guān)系。氣門開度及氣門每分鐘的開閉次數(shù)，不僅由于所在氣門部位及蠶的發(fā)育時(shí)期而不同，還由于蠶品種、飼育季節(jié)不同以及飼育環(huán)境的溫度、CO2濃度、濕度等不同而異，總之，氣門開度及氣門每分鐘的開閉次數(shù)與呼吸強(qiáng)度和呼吸的難易程度有關(guān)。上堂課要點(diǎn)、難點(diǎn)回顧：氣門及篩板結(jié)構(gòu)氣門的開閉裝置氣管的構(gòu)造灰白部氣門及篩板結(jié)構(gòu)篩板結(jié)構(gòu)氣門開閉裝置（氣門）氣門的開閉裝置氣門的開閉裝置氣管的構(gòu)造氣管灰白部灰白部內(nèi)膜的刺狀突起第二節(jié)呼吸運(yùn)動及其控制我們把生物體同外界進(jìn)行氣體交換的過程，稱呼吸。即生物體吸入氧氣，呼出CO2的過程。一、氣門呼吸運(yùn)動呼吸運(yùn)動時(shí)，由于氣門內(nèi)運(yùn)動膜前后擺動振幅的大小及運(yùn)動膜擺動速度的快慢，使氣門的開度及氣門在每分鐘的開閉次數(shù)不同，從而調(diào)節(jié)氣門呼氣及吸氣時(shí)的氣體量。氣門的開度是指運(yùn)動膜的前緣與第一閉弓之間的距離。氣門開度的大小和單位時(shí)間開閉次數(shù)，反映呼吸的強(qiáng)弱。5齡蠶氣門的開度與開閉次數(shù)如下表所示：氣門位置胸1腹1—6腹7、8開時(shí)開度(μm)30—9870—182140—210開閉次數(shù)／分19—27多數(shù)個(gè)體開放不動3—20由上表看出：5齡第6天幼蟲通常第Ⅰ胸節(jié)氣門開時(shí)及閉時(shí)的開度都較小，但每分鐘的開閉次數(shù)卻較多，第7、第8腹節(jié)氣門開度最大，但每分鐘的開閉次數(shù)較少，第1—6腹節(jié)氣門開度介于前后氣門之間，多數(shù)個(gè)體氣門開放不動。五齡蠶初期氣門運(yùn)動狀態(tài)與盛食期也不同，5齡初期氣門開閉頻繁，到5齡第四天有的氣門已開放不動，到5齡第五天氣門幾乎全部開放不動，但到熟蠶期氣門開度又復(fù)縮小。這與5齡中期以后，食桑量增大和絲腺迅速生長需要充足供氧有密切關(guān)系。氣門開度及氣門每分鐘的開閉次數(shù)，不僅由于所在氣門部位及蠶的發(fā)育時(shí)期而不同，還由于蠶品種、飼育季節(jié)不同以及飼育環(huán)境的溫度、CO2濃度、濕度等不同而異，總之，氣門開度及氣門每分鐘的開閉次數(shù)與呼吸強(qiáng)度和呼吸的難易程度有關(guān)。二、氣管系統(tǒng)的氣體交換桑蠶的呼吸是一種特殊的呼吸方法，它主要靠氣管的通風(fēng)和擴(kuò)散作用，以及微氣管的滲透作用，并以氣管系統(tǒng)輸送氣體，將氧氣直接運(yùn)送到組織間或細(xì)胞內(nèi)，我們將這種呼吸方式稱之為氣管呼吸。而不象高等動物那樣用肺呼吸，需要血液來攜帶氧氣，由氧與細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白結(jié)合成氧合血紅蛋白。(一)氣體擴(kuò)散作用：氣體的擴(kuò)散可分為三個(gè)階段：1.經(jīng)由氣門擴(kuò)散入大氣管的階段，受到氣門開閉的控制。2.經(jīng)由大氣管擴(kuò)散入氣管分支或微氣管。3.自微氣管擴(kuò)散入組織中。以上一系列的擴(kuò)散過程取決于大氣與氣管及組織中氧氣和CO2分壓差的大小和氣管的直徑與長度。蠶由于生活在大氣中，故呼出氣體和吸入氣體的總壓力相同，都是一個(gè)大氣壓(760mmHg)。但各種氣體的含量和分壓發(fā)生了變化，那么為什么吸入和呼出氣體的組成會發(fā)生變化呢？因?yàn)闅夤芗敖M織中氧氣的分壓低于大氣，而CO2分壓又高于大氣的緣故。同學(xué)們都知道，混合氣體中任何一種氣體的分子總是由分壓高的部位向分壓低部位擴(kuò)散。而蠶體組織內(nèi)，由于氧氣不斷被消耗，使組織內(nèi)及微氣管內(nèi)的氧氣分壓低于大氣管及外界的氧氣分壓，因此使外界的氧氣通過氣門→大氣管→氣管分支→進(jìn)入微氣管及組織內(nèi)。代謝愈旺盛，消耗氧氣愈多，產(chǎn)生的分壓差越大，以擴(kuò)散方式進(jìn)入微氣管的氧氣量就越多。相反，微氣管內(nèi)的CO2分壓由于組織代謝的結(jié)果，不斷升高，從而微氣管及組織內(nèi)的CO2不斷擴(kuò)散至大氣管和外界。另外，從氣體分壓差來看，由于大氣CO2的分壓極低，故體內(nèi)CO2以擴(kuò)散方式排出比氧氣的吸入更為容易。氣體的擴(kuò)散作用除與氣體的分壓差有密切關(guān)系外，還與氣管的長度和粗細(xì)有關(guān)系。在粗的氣管內(nèi)容易擴(kuò)散，而氣管長度越長，氣體擴(kuò)散越困難。由于蠶體內(nèi)氣管系的分布面很廣，幾乎所有的器官組織均有氣管分布，這種氣管分布的廣泛程度相應(yīng)地增加了微氣管末梢的橫斷面積，從而為氧氣以擴(kuò)散方式進(jìn)入組織細(xì)胞以及組織細(xì)胞內(nèi)所產(chǎn)生的CO2及時(shí)排出提供了有效保證。(二)氣管通風(fēng)作用通風(fēng)作用是機(jī)械的、物理的作用。氣管本身無肌肉組織，依靠自身的力量不能收縮和擴(kuò)散，故氣管本身是不能造成通風(fēng)的。那么，氣管是怎樣實(shí)現(xiàn)通風(fēng)的呢？氣管的通風(fēng)作用主要是依靠氣門的開閉作用和蠶體的伸縮運(yùn)動引起的。此外，背血管的搏動，消化管的蠕動對氣管的通風(fēng)也有影響。由于以上運(yùn)動的結(jié)果，使氣管的長度，容積得到改變。據(jù)統(tǒng)計(jì)，氣管長度和斷面形狀的一次改變，可使氣管容積變化20～30%。下面我們看一下通風(fēng)的過程：1.當(dāng)體壁肌肉松弛，氣門開放時(shí)，由于體壁的彈性，使氣管容積變大，氣管內(nèi)壓小于大氣壓力，從而使空氣經(jīng)氣門進(jìn)入氣管。2.當(dāng)空氣進(jìn)入氣管后，氣門關(guān)閉，體壁肌肉收縮，氣管內(nèi)壓升高(內(nèi)腔變小)，空氣被推向氣管。3.隨后，氣門開放(此時(shí)，體軀肌肉仍處于收縮狀態(tài))，由于氣管內(nèi)壓高于大氣壓力，內(nèi)部的CO2被排出體外。如此周期性的重復(fù)上述過程，腹部肌肉有規(guī)律的收縮，使蠶體進(jìn)行呼吸。蠶體通風(fēng)作用的強(qiáng)度，主要取決于蠶體活動的強(qiáng)度。另外，與發(fā)育時(shí)期也有一定的關(guān)系。通風(fēng)作用只能發(fā)生在較粗大的氣管內(nèi)，在較細(xì)的氣管中，特別是微氣管中，通風(fēng)作用是極其微弱的，那么，氣管系統(tǒng)是怎樣實(shí)現(xiàn)與器官組織內(nèi)進(jìn)行氣體交換的呢？那還要依靠擴(kuò)散作用。綜上所述：在整個(gè)呼吸過程中，擴(kuò)散作用是主要的，而機(jī)械通風(fēng)作用僅起輔助作用。因通風(fēng)作用只能實(shí)現(xiàn)大氣與較粗大氣管進(jìn)行氣體交換，而對較中細(xì)氣管和微氣管內(nèi)的氣體交換則幾乎不起作用，只能依靠擴(kuò)散作用來完成。(三)微氣管與組織間的氣體交換氣管與組織間的氣體交換，主要通過微氣管末梢所在組織的滲透壓力來控制。微氣管末梢部分的薄壁不僅能透過氣體，而且能透過液體。當(dāng)蠶體在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，可以看見微氣管的末梢被液體所充滿，因此氣管中的空氣不能達(dá)到氣管末梢。據(jù)調(diào)查，微氣管的直徑在1微米以下時(shí)，其毛細(xì)管壓力大約為10個(gè)大氣壓，所以組織液必須在大于10個(gè)大氣壓的情況下，才能使微氣管內(nèi)的液柱下降。當(dāng)組織細(xì)胞內(nèi)缺氧或蠶體由于肌肉收縮和加強(qiáng)代謝等原因，使組織內(nèi)代謝中間產(chǎn)物積累時(shí)，可使組織內(nèi)滲透壓增高，使微氣管末端的液體向周圍的細(xì)胞或組織滲出，同時(shí)空氣進(jìn)入末梢部分，并通過微氣管壁向組織中擴(kuò)散。當(dāng)氧氣進(jìn)入組織氧化了中間代謝產(chǎn)物或者代謝強(qiáng)度減低時(shí)，組織內(nèi)滲透壓下降，液體重新充滿氣管末梢，使空氣柱又向后退縮，使污濁空氣排出。當(dāng)氧氣被消耗或代謝加強(qiáng)時(shí)，微氣管末端的液體又向周圍的細(xì)胞或組織滲出，新鮮的空氣又進(jìn)入微氣管末梢，與組織細(xì)胞進(jìn)行氣體交換?？傊?，組織細(xì)胞內(nèi)滲透壓的變化，使氣管與組織間實(shí)現(xiàn)氣體交換。（四）蠶的血液能溶解少量O2和大量CO2據(jù)調(diào)查：100ml血液中O2的溶解量僅0.44ml，CO2為4—12ml。由于CO2在液體中的擴(kuò)散速度較O2大，使CO2容易通過氣管或體壁自由排出，這對于氣管呼吸是必要的補(bǔ)充。因次，排出CO2比吸入O2更加容易。據(jù)調(diào)查，約有1／4～1／3的CO2是通過體壁而不是通過氣門排出直接排出體外的。(五)呼吸的控制和調(diào)節(jié)蠶體氣門的開閉運(yùn)動受神經(jīng)控制，胸腹部各環(huán)節(jié)的氣門開閉運(yùn)動均受到分布到該環(huán)節(jié)的交感神經(jīng)控制，當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，神經(jīng)中樞首先受到刺激而引起興奮，然后傳導(dǎo)到分布在氣門開閉肌肉的神經(jīng)而引起氣門的開閉。例如：當(dāng)蠶體缺氧氣和CO2過多時(shí)，由于酸性產(chǎn)物的積累，使血液PH值和導(dǎo)電度下降，從而刺激神經(jīng)引起氣門的開放。而空氣中CO2濃度過大時(shí)，氣門開閉次數(shù)減少，開度增大，甚至經(jīng)常開放。神經(jīng)系統(tǒng)具有2個(gè)呼吸中心：1.第一中心配置在各環(huán)節(jié)的神經(jīng)節(jié)中(Ⅰ除外)，主要調(diào)節(jié)本環(huán)節(jié)的呼吸運(yùn)動，對環(huán)境氣體成分反應(yīng)不敏感，其興奮閾值相當(dāng)于10～15％的CO2濃度，其中又以5、8神經(jīng)節(jié)反應(yīng)較敏感。2.第二呼吸中心配置在1胸節(jié)的神經(jīng)節(jié)中，控制全部氣門的開閉運(yùn)動。對周圍氣體成分的感應(yīng)性顯著高，其閾值為第一中心的1/5～1/4，即興奮閾值相當(dāng)于2～3％的CO2濃度。養(yǎng)蠶生產(chǎn)中，2～3％的CO2濃度是存在的。例如：第三節(jié)呼吸量呼吸量一般用單位時(shí)間內(nèi)呼出CO2的數(shù)量表示。有時(shí)也用單位時(shí)間內(nèi)吸入氧氣的數(shù)量表示。單位：ml／頭.小時(shí)，是絕對呼吸強(qiáng)度的單位。ml／克.小時(shí)，是相對呼吸強(qiáng)度的單位。蠶兒呼吸強(qiáng)度的大小，反應(yīng)了蠶體的代謝情況，呼吸量越大，說明蠶體代謝越旺盛。一、不同發(fā)育階段的呼吸量(一)蠶卵呼吸量1.越年卵的呼吸：

(1)胚胎形成期

(2)滯育期

(3)春季發(fā)育期2.不越年卵的呼吸(二)幼蟲呼吸量由P99～100表中可以看出：(1)絕對呼吸量隨蠶令迅速加大，5令是1令的227倍(2)相對呼吸量則隨蠶令而迅速變小(40％)。這說明蠶令越小，代謝作用愈旺盛，相對呼吸強(qiáng)度越大。同一令中，絕對呼吸量：盛食>初眠>中食>起蠶；相對呼吸量：中食>盛食＝起蠶>初眠。同一令期內(nèi)，呼吸量以盛食蠶最大，眠中最小。對同一條蠶來說，以第5對氣門為中心，后部呼吸量是前部的1.7～2.0倍。(三)蛹和成蟲呼吸量蛹的呼吸量，無論以個(gè)體為單位或以體重為單位，均較幼蟲為低。成蟲呼吸量在交配前有高的傾向，交配后顯著減少。二、環(huán)境條件對呼吸量的影響(一)外界環(huán)境與呼吸量1.溫度與呼吸：在適溫范圍內(nèi)(20～30℃)，呼吸量均以30℃為最高，但若>30℃，其呼吸量反而降低。2.濕度與呼吸：(1)絕對呼吸量隨濕度增大而加大，因氣門開度加大。(2)相對呼吸量相反，因濕區(qū)體重增加的速度大于呼吸量的增加速度。(長期飼育)3.氣流強(qiáng)度與呼吸：在一定范圍內(nèi)，氣流速度越大，呼吸量也越大。此外，光線及營養(yǎng)對呼吸