Базовая опора: От носовой полости до альвеолы: путь воздуха и обмен газов
Повторение основы перед углублённым разбором. Проследим, где воздух проводится и очищается, где кислород переходит в кровь и почему тканям нужна непрерывная доставка газов.
Федеральная программа · углублённый уровень · 9 класс
Дыхательная система
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Значение дыхания
- Носовая полость, глотка, гортань, трахея и бронхи
- Лёгкие и альвеолы
- Связь строения воздухоносных путей с функциями
- Газообмен в лёгких
- Газообмен в тканях и перенос газов кровью
Как это устроено
Воздух может входить через нос или рот, затем проходит глотку, гортань, трахею и ветви бронхов к альвеолярным отделам. Носовая слизистая согревает и увлажняет воздух и задерживает часть частиц; слизь и реснички некоторых отделов помогают их удалять. Это защитные механизмы, но они не гарантируют отсутствие инфекций или загрязнений в лёгких. Альвеолы, в отличие от крупных проводящих путей, специализированы для обмена газов с кровью.
У альвеолы и капилляра тонкие стенки и большая суммарная поверхность контакта. Кислород перемещается по градиенту парциального давления из альвеолярного воздуха в кровь, где значительная его часть связывается с гемоглобином эритроцитов. Углекислый газ движется в противоположном направлении. Нельзя объяснять движение тем, что лёгкое «толкает» молекулы прямо в клетки тела: после лёгких нужны кровообращение и обмен в тканях.
В тканевых капиллярах кислород выходит из крови и через тканевую жидкость достигает клеток. Углекислый газ, возникший при обмене веществ, переходит в кровь и разными формами переносится к лёгким. Его перенос не сводится к пузырькам газа внутри сосудов: значительная часть связана с химическими превращениями в крови. Дыхательная и кровеносная системы поэтому работают совместно.
Клеточное дыхание — не синоним вдоха. При аэробном клеточном дыхании вещества преобразуются с использованием кислорода, а энергия становится доступной клетке прежде всего в форме АТФ. Лёгкие доставляют и выводят газы, но энергию для своей работы получает каждая клетка. Снижение поступления кислорода может нарушить работу тканей, однако одна жалоба на усталость не доказывает конкретную дыхательную болезнь.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Дыхание
Совокупность процессов поступления воздуха, обмена кислорода и углекислого газа между средами, их переноса и использования кислорода клетками.
Пример: Вдох доставляет воздух в альвеолы, а кислород затем переходит в кровь и клетки.
Важно: Вдох и выдох — лишь вентиляция, не весь процесс дыхания.
- Воздухоносные пути
Последовательность полостей и трубок, проводящих воздух к газообменным отделам лёгких и помогающих его согревать, увлажнять и очищать.
Пример: Трахея разветвляется на главные бронхи, направляющие воздух к лёгким.
- Носовая полость
Начальный отдел дыхательных путей при носовом дыхании, слизистая которого участвует в увлажнении, согревании и задержке части частиц воздуха.
Пример: Вдыхаемый через нос холодный воздух встречает влажную и хорошо снабжаемую кровью слизистую.
- Гортань
Отдел дыхательных путей между глоткой и трахеей, участвующий в проведении воздуха и образовании голоса.
Пример: Голосовые складки гортани колеблются при голосообразовании.
- Трахея
Воздухоносная трубка от гортани к главным бронхам со стенкой, укреплённой хрящевыми элементами и выстланной слизистой.
Пример: Воздух после гортани идёт по трахее к бронхам.
- Бронхи
Ветвящиеся воздухоносные пути, по которым воздух распределяется внутри лёгких до более мелких бронхиол и альвеолярных отделов.
Пример: Правый и левый главные бронхи отходят от трахеи к двум лёгким.
- Лёгкие
Парные органы грудной полости, содержащие разветвлённые воздухоносные пути, альвеолы и сеть сосудов для газообмена.
Пример: Капилляры вокруг альвеол принимают кислород из воздуха лёгких.
- Альвеола
Микроскопический воздушный пузырёк лёгкого с тонкой стенкой, окружённый капиллярами и участвующий в обмене газов.
Пример: Кислород проходит из воздуха альвеолы через тонкие слои в кровь капилляра.
- Диффузия газов
Перемещение молекул газа из области большего парциального давления в область меньшего, обеспечивающее обмен через тонкие барьеры.
Пример: В лёгких кислород переходит из альвеолярного воздуха в кровь, где его парциальное давление ниже.
- Газообмен в тканях
Переход кислорода из крови через тканевую жидкость к клеткам и углекислого газа в обратном направлении при соответствующих градиентах.
Пример: Работающая мышца использует доставленный кислород, а образующийся углекислый газ поступает в кровь.
- Клеточное дыхание
Совокупность клеточных процессов, при которых энергия органических веществ становится доступной для синтеза АТФ; при аэробном пути используется кислород.
Пример: Клетки мышц используют кислород, доставленный кровью, для получения значительной части АТФ.
Важно: Клеточное дыхание не происходит в полости лёгких.
Пример по шагам
Кислород оказался в альвеоле. Какие границы он пересечёт, прежде чем его сможет использовать клетка мышцы?
- Через стенку альвеолы и капилляра кислород попадёт в кровь и свяжется главным образом с гемоглобином.
- Кровь пройдёт через левую половину сердца и сосуды большого круга к мышце.
- В капилляре мышцы кислород перейдёт через тканевую жидкость в клетку, где может участвовать в аэробном обмене.
Вывод: Вентиляция, лёгочный газообмен, перенос кровью и тканевой обмен — связанные, но разные этапы.
Практическая работа
Соберите маршрут газа на бумажной модели
- Подпишите отделы дыхательных путей на схеме и отделите проводящую часть от альвеолярной.
- Двумя цветами обозначьте направления переноса кислорода и углекислого газа между альвеолой и капилляром, затем между тканевым капилляром и клеткой.
- Укажите, где в маршруте участвуют сердце, эритроцит и тканевая жидкость; отметьте, что схема не показывает парциальные давления численно.
Что можно заключить: Газ должен пройти несколько границ; ни одна стрелка не переносит его из носа прямо в клетку.
Безопасность: Не задерживайте дыхание и не используйте дым, аэрозоли или химические вещества для «проверки» работы лёгких.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.