呼吸系统课件

呼吸第一节呼吸器一、幼虫呼吸器幼虫的呼吸器包括气门和气管两部分。气门是气管在体壁上的开口，是气体交换的门户。气管是气门向内发出的分支。(一)气门1.位置：分别位于1～8腹节两侧。此外2、3交界处还有一对退化气门，呈三角形细孔，极难观察。该气门已失去呼吸作用，仅起支撑纵走气管和蜕皮时由此脱出2、3的气管内膜。2.形态：椭圆形，其周缘有一圈黑褐色的骨质化的气门片，也称气门轮。由气门轮的内缘生出淡褐色的骨质片称筛板。筛板是由气门片前缘、和后缘的两侧，分别向气门中央延伸，会合形成的淡黄色的骨质片，在会合处形成一条纵的细缝。3.筛板的构造5令筛板横断面，厚约57μm。(1)筛板一般可区分为4～5层，各层均由许多表面密生针状小突起的平行枝组成，平行枝呈中空的细管状。

(2)平行枝之间及各层之间由针状小突起相互联结，这样就构成了无数小孔隙。

(3)各层之间，各平行枝之间大致呈平行状态。筛板的这种构造，对空气有高度的过滤作用，可防止灰尘、病原体等异物的侵入。小蚕期，尤其是一令期，筛板构造较为简单，仅由许多骨质的平行枝构成。随蚕令的增加，各平行板逐步分支，形成复杂的树枝状，直至5令的结构。筛板结构4.气门开闭装置及其作用气门与气管丛之间着生有气门开闭装置，以调节气体、水分进出蚕体。气门开闭装置由前膜、后膜、次后膜、闭杆、闭弓、开闭肌肉构成。气门开闭装置（气门）(1)前膜：由气门室前半圆周的内缘与内后方生出的瓣膜。(2)第一闭弓：前膜的后缘连于气管口的前半圆周上，联接处骨质化，称第一闭弓。(3)后膜：由气门室后半圆周的内缘向前内方生出的一片瓣膜。(4)次后膜：后膜向后方折回的部分。(5)第二闭弓：次后膜的后缘与气管口后半圆周的联接处骨质化，第二闭弓。(6)闭杆：后膜与次后膜的交界处骨质化，并由中下部生出一条骨质棒，合称闭杆。控制气门开闭的肌肉有两组：(1)气管口肌：较粗大，着生于气管口下方(底部)，另一端着生于气门稍前方的腹面。该肌肉对气门开闭仅起辅助作用。(2)克氏肌或开张肌：一端着生于气门稍后方的背面体壁上，当向下行至气门附近时又分为两条：a、包被于闭杆上的一条，称开肌。b、附着于第二闭弓的底部，称闭肌。气门开闭过程：当闭肌收缩，气管口肌收缩，开肌松弛时，闭杆带动次后膜，后膜向第一闭弓靠拢，气管口关闭。当气管口肌、闭肌松弛，开肌收缩时，闭杆带动后膜，次后膜远离第一闭弓，气管口开放。说明：(1)腹面的气门开闭装置完全相同，但第一腹节的气门开闭前后位置相反。(2)气门一般以1、8、9对较大，第4对最小，但3～8对气门生长较快。(二)气管：气管是体内气体交换的通道，呈紫褐色，富弹性，其横切面呈圆形1.气管丛：气门内面向周围放射状的分出若干气管分支。气管丛共10对，即：每对气门内侧各有一对，加上退化气门内侧的退化气管丛。2.纵走气管：指纵向联接两气管丛之间的粗大气管。3.横走气管：指横向联接两气管丛之间的粗大气管。但Ⅰ、Ⅲ节内还有交叉的“＋”字形气管。最后一对气管丛无横走气管。4.灰白部：联接两气管丛的粗大气管中间的灰白色膨大部分。灰白部内膜的刺状突起5.微气管：由气管丛分出的气管不断分支(纵走除外)，一分再分，当分至2～5μm时，伸入一掌状的端细胞内，再由此分出直径小于1μm的气管。端细胞相互联结成网状系统，包于内部器官表面，再由微气管分布到细胞间。二、成虫呼吸器与幼虫类似，也由气门、气管两部分构成。(一)气门1.气门共8对，尾部少一对。2.气门形状变为弯曲的星月形，筛板消失，以鲜片代之。3.气门片也变成细的骨质线。4.开闭装置缺少前膜和后膜。(二)气管：灰白部消失，胸部特别发达。三、气管的组织构造由外胚层内陷而成，故与体壁层次相反。1.底膜：最外层，为非细胞结构薄而透明的薄膜。2.细胞层：由扁平而多角形的细胞构成，核呈球形，质内含少量褐色色素粒。3.内膜：由细胞层分泌而成，每令眠中均更新，富含几丁质。内膜以内折加厚的形式，形成螺旋丝状构造，其先端着色，使气管表现颜色。螺旋丝富弹性，能使气管保持圆形，难以压瘪，以承受血液、组织及外来物压力。灰白部分的内膜无螺旋丝构造，故不着色，呈毛刺状突起，蜕皮时，旧内膜由此裂开，从所在环节的气门脱出。第二节呼吸运动及其控制我们把生物体同外界进行气体交换的过程，称呼吸。即生物体吸入氧气，呼出CO2的过程。一、气门呼吸运动呼吸运动时，由于气门内运动膜前后摆动振幅的大小及运动膜摆动速度的快慢，使气门的开度及气门在每分钟的开闭次数不同，从而调节气门呼气及吸气时的气体量。气门的开度是指运动膜的前缘与第一闭弓之间的距离。气门开度的大小和单位时间开闭次数，反映呼吸的强弱。5龄蚕气门的开度与开闭次数如下表所示：气门位置胸1腹1—6腹7、8开时开度(μm)30—9870—182140—210开闭次数／分19—27多数个体开放不动3—20由上表看出：5龄第6天幼虫通常第Ⅰ胸节气门开时及闭时的开度都较小，但每分钟的开闭次数却较多，第7、第8腹节气门开度最大，但每分钟的开闭次数较少，第1—6腹节气门开度介于前后气门之间，多数个体气门开放不动。五龄蚕初期气门运动状态与盛食期也不同，5龄初期气门开闭频繁，到5龄第四天有的气门已开放不动，到5龄第五天气门几乎全部开放不动，但到熟蚕期第Ⅰ胸节气门开度又复缩小。这与5龄中期以后，食桑量增大和丝腺迅速生长需要充足供氧有密切关系。气门开度及气门每分钟的开闭次数，不仅由于所在气门部位及蚕的发育时期而不同，还由于蚕品种、饲育季节不同以及饲育环境的温度、CO2浓度、湿度等不同而异，总之，气门开度及气门每分钟的开闭次数与呼吸强度和呼吸的难易程度有关。上堂课要点、难点回顾：气门及筛板结构气门的开闭装置气管的构造灰白部气门及筛板结构筛板结构气门开闭装置（气门）气门的开闭装置气门的开闭装置气管的构造气管灰白部灰白部内膜的刺状突起第二节呼吸运动及其控制我们把生物体同外界进行气体交换的过程，称呼吸。即生物体吸入氧气，呼出CO2的过程。一、气门呼吸运动呼吸运动时，由于气门内运动膜前后摆动振幅的大小及运动膜摆动速度的快慢，使气门的开度及气门在每分钟的开闭次数不同，从而调节气门呼气及吸气时的气体量。气门的开度是指运动膜的前缘与第一闭弓之间的距离。气门开度的大小和单位时间开闭次数，反映呼吸的强弱。5龄蚕气门的开度与开闭次数如下表所示：气门位置胸1腹1—6腹7、8开时开度(μm)30—9870—182140—210开闭次数／分19—27多数个体开放不动3—20由上表看出：5龄第6天幼虫通常第Ⅰ胸节气门开时及闭时的开度都较小，但每分钟的开闭次数却较多，第7、第8腹节气门开度最大，但每分钟的开闭次数较少，第1—6腹节气门开度介于前后气门之间，多数个体气门开放不动。五龄蚕初期气门运动状态与盛食期也不同，5龄初期气门开闭频繁，到5龄第四天有的气门已开放不动，到5龄第五天气门几乎全部开放不动，但到熟蚕期气门开度又复缩小。这与5龄中期以后，食桑量增大和丝腺迅速生长需要充足供氧有密切关系。气门开度及气门每分钟的开闭次数，不仅由于所在气门部位及蚕的发育时期而不同，还由于蚕品种、饲育季节不同以及饲育环境的温度、CO2浓度、湿度等不同而异，总之，气门开度及气门每分钟的开闭次数与呼吸强度和呼吸的难易程度有关。二、气管系统的气体交换桑蚕的呼吸是一种特殊的呼吸方法，它主要靠气管的通风和扩散作用，以及微气管的渗透作用，并以气管系统输送气体，将氧气直接运送到组织间或细胞内，我们将这种呼吸方式称之为气管呼吸。而不象高等动物那样用肺呼吸，需要血液来携带氧气，由氧与细胞内的血红蛋白结合成氧合血红蛋白。(一)气体扩散作用：气体的扩散可分为三个阶段：1.经由气门扩散入大气管的阶段，受到气门开闭的控制。2.经由大气管扩散入气管分支或微气管。3.自微气管扩散入组织中。以上一系列的扩散过程取决于大气与气管及组织中氧气和CO2分压差的大小和气管的直径与长度。蚕由于生活在大气中，故呼出气体和吸入气体的总压力相同，都是一个大气压(760mmHg)。但各种气体的含量和分压发生了变化，那么为什么吸入和呼出气体的组成会发生变化呢？因为气管及组织中氧气的分压低于大气，而CO2分压又高于大气的缘故。同学们都知道，混合气体中任何一种气体的分子总是由分压高的部位向分压低部位扩散。而蚕体组织内，由于氧气不断被消耗，使组织内及微气管内的氧气分压低于大气管及外界的氧气分压，因此使外界的氧气通过气门→大气管→气管分支→进入微气管及组织内。代谢愈旺盛，消耗氧气愈多，产生的分压差越大，以扩散方式进入微气管的氧气量就越多。相反，微气管内的CO2分压由于组织代谢的结果，不断升高，从而微气管及组织内的CO2不断扩散至大气管和外界。另外，从气体分压差来看，由于大气CO2的分压极低，故体内CO2以扩散方式排出比氧气的吸入更为容易。气体的扩散作用除与气体的分压差有密切关系外，还与气管的长度和粗细有关系。在粗的气管内容易扩散，而气管长度越长，气体扩散越困难。由于蚕体内气管系的分布面很广，几乎所有的器官组织均有气管分布，这种气管分布的广泛程度相应地增加了微气管末梢的横断面积，从而为氧气以扩散方式进入组织细胞以及组织细胞内所产生的CO2及时排出提供了有效保证。(二)气管通风作用通风作用是机械的、物理的作用。气管本身无肌肉组织，依靠自身的力量不能收缩和扩散，故气管本身是不能造成通风的。那么，气管是怎样实现通风的呢？气管的通风作用主要是依靠气门的开闭作用和蚕体的伸缩运动引起的。此外，背血管的搏动，消化管的蠕动对气管的通风也有影响。由于以上运动的结果，使气管的长度，容积得到改变。据统计，气管长度和断面形状的一次改变，可使气管容积变化20～30%。下面我们看一下通风的过程：1.当体壁肌肉松弛，气门开放时，由于体壁的弹性，使气管容积变大，气管内压小于大气压力，从而使空气经气门进入气管。2.当空气进入气管后，气门关闭，体壁肌肉收缩，气管内压升高(内腔变小)，空气被推向气管。3.随后，气门开放(此时，体躯肌肉仍处于收缩状态)，由于气管内压高于大气压力，内部的CO2被排出体外。如此周期性的重复上述过程，腹部肌肉有规律的收缩，使蚕体进行呼吸。蚕体通风作用的强度，主要取决于蚕体活动的强度。另外，与发育时期也有一定的关系。通风作用只能发生在较粗大的气管内，在较细的气管中，特别是微气管中，通风作用是极其微弱的，那么，气管系统是怎样实现与器官组织内进行气体交换的呢？那还要依靠扩散作用。综上所述：在整个呼吸过程中，扩散作用是主要的，而机械通风作用仅起辅助作用。因通风作用只能实现大气与较粗大气管进行气体交换，而对较中细气管和微气管内的气体交换则几乎不起作用，只能依靠扩散作用来完成。(三)微气管与组织间的气体交换气管与组织间的气体交换，主要通过微气管末梢所在组织的渗透压力来控制。微气管末梢部分的薄壁不仅能透过气体，而且能透过液体。当蚕体在静止状态时，可以看见微气管的末梢被液体所充满，因此气管中的空气不能达到气管末梢。据调查，微气管的直径在1微米以下时，其毛细管压力大约为10个大气压，所以组织液必须在大于10个大气压的情况下，才能使微气管内的液柱下降。当组织细胞内缺氧或蚕体由于肌肉收缩和加强代谢等原因，使组织内代谢中间产物积累时，可使组织内渗透压增高，使微气管末端的液体向周围的细胞或组织渗出，同时空气进入末梢部分，并通过微气管壁向组织中扩散。当氧气进入组织氧化了中间代谢产物或者代谢强度减低时，组织内渗透压下降，液体重新充满气管末梢，使空气柱又向后退缩，使污浊空气排出。当氧气被消耗或代谢加强时，微气管末端的液体又向周围的细胞或组织渗出，新鲜的空气又进入微气管末梢，与组织细胞进行气体交换。总之，组织细胞内渗透压的变化，使气管与组织间实现气体交换。（四）蚕的血液能溶解少量O2和大量CO2据调查：100ml血液中O2的溶解量仅0.44ml，CO2为4—12ml。由于CO2在液体中的扩散速度较O2大，使CO2容易通过气管或体壁自由排出，这对于气管呼吸是必要的补充。因次，排出CO2比吸入O2更加容易。据调查，约有1／4～1／3的CO2是通过体壁而不是通过气门排出直接排出体外的。(五)呼吸的控制和调节蚕体气门的开闭运动受神经控制，胸腹部各环节的气门开闭运动均受到分布到该环节的交感神经控制，当环境条件发生变化时，神经中枢首先受到刺激而引起兴奋，然后传导到分布在气门开闭肌肉的神经而引起气门的开闭。例如：当蚕体缺氧气和CO2过多时，由于酸性产物的积累，使血液PH值和导电度下降，从而刺激神经引起气门的开放。而空气中CO2浓度过大时，气门开闭次数减少，开度增大，甚至经常开放。神经系统具有2个呼吸中心：1.第一中心配置在各环节的神经节中(Ⅰ除外)，主要调节本环节的呼吸运动，对环境气体成分反应不敏感，其兴奋阈值相当于10～15％的CO2浓度，其中又以5、8神经节反应较敏感。2.第二呼吸中心配置在1胸节的神经节中，控制全部气门的开闭运动。对周围气体成分的感应性显著高，其阈值为第一中心的1/5～1/4，即兴奋阈值相当于2～3％的CO2浓度。养蚕生产中，2～3％的CO2浓度是存在的。例如：第三节呼吸量呼吸量一般用单位时间内呼出CO2的数量表示。有时也用单位时间内吸入氧气的数量表示。单位：ml／头.小时，是绝对呼吸强度的单位。ml／克.小时，是相对呼吸强度的单位。蚕儿呼吸强度的大小，反应了蚕体的代谢情况，呼吸量越大，说明蚕体代谢越旺盛。一、不同发育阶段的呼吸量(一)蚕卵呼吸量1.越年卵的呼吸：

(1)胚胎形成期

(2)滞育期

(3)春季发育期2.不越年卵的呼吸(二)幼虫呼吸量由P99～100表中可以看出：(1)绝对呼吸量随蚕令迅速加大，5令是1令的227倍(2)相对呼吸量则随蚕令而迅速变小(40％)。这说明蚕令越小，代谢作用愈旺盛，相对呼吸强度越大。同一令中，绝对呼吸量：盛食>初眠>中食>起蚕；相对呼吸量：中食>盛食＝起蚕>初眠。同一令期内，呼吸量以盛食蚕最大，眠中最小。对同一条蚕来说，以第5对气门为中心，后部呼吸量是前部的1.7～2.0倍。(三)蛹和成虫呼吸量蛹的呼吸量，无论以个体为单位或以体重为单位，均较幼虫为低。成虫呼吸量在交配前有高的倾向，交配后显著减少。二、环境条件对呼吸量的影响(一)外界环境与呼吸量1.温度与呼吸：在适温范围内(20～30℃)，呼吸量均以30℃为最高，但若>30℃，其呼吸量反而降低。2.湿度与呼吸：(1)绝对呼吸量随湿度增大而加大，因气门开度加大。(2)相对呼吸量相反，因湿区体重增加的速度大于呼吸量的增加速度。(长期饲育)3.气流强度与呼吸：在一定范围内，气流速度越大，呼吸量也越大。此外，光线及营养对呼吸