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AP Notes Circ resp 0809

AP Notes Circ resp 0809 - Respiration and Gas Exchange Why...

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Respiration and Gas Exchange Why do we need a respiratory system? Need O2 in for aerobic cellular respiration make ATP Need CO2 out waste product from Krebs cycle Things Needed for Optimizing Gas Exchange     need moist membrane maximizing rate of gas exchange CO2 & O2 move across cell membrane by diffusion rate of diffusion proportional to surface area need high surface area moisture maintains cell membrane structure gases diffuse only dissolved in water Evolution of gas exchange structures Aquatic organisms:  external systems with lots of surface area exposed to aquatic environment Terrestrial organisms:  moist internal respiratory tissues with lots of surface area Gas Exchange in Water:  Gills Counter current exchange system Water carrying gas flows in one direction, blood flows in opposite direction maintains diffusion gradient over whole length of gill capillary maximizing O2 transfer from water to blood Gas Exchange on Land Advantages of terrestrial life  air has many advantages over water higher concentration of O2 O2 & CO2 diffuse much faster through air  respiratory surfaces exposed to air do not have to be ventilated as  thoroughly as gills air is much lighter than water & therefore much easier to pump expend less energy  moving air in & out Disadvantages of terrestrial life keeping large respiratory surface moist causes high water loss reduce water loss by keeping lungs internal Terrestrial adaptations  Trachea air tubes branching throughout body 1
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gas exchanged by diffusion across moist cells lining terminal ends, not  through open  circulatory system Cutaneous Respiration = Frogs Air Sacs = birds Gas exchange occurs in the alveoli of the lungs.  Oxygen and carbon dioxide are carried by the blood to and from the alveoli. oxygen diffuses from alveoli into capillary  oxygen binds to hemoglobin in red blood cells  carbon dioxide diffuses from capillary into alveoli Breathing is regulated by the brain stem.    Negative pressure breathing Breathing due to changing pressures in lungs  air flows from higher pressure to lower pressure pulling air      instead of pushing it  Exhalation  (Expiration) Diaphragm relaxes Lungs return to normal Air is expelled Inhalation  (Inspiration) Diaphragm contracts Lungs expand Fill with air Mechanics of breathing  o Air enters nostrils filtered by hairs, warmed & humidified sampled for odors  o Pharynx   glottis   larynx (vocal cords)   trachea (windpipe)   bronchi   bronchioles   air 
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