Газообмен в лёгких и тканях. Дыхательные движения

Тема. Газообмен в лёгких и тканях. Дыхательные движения.

Цель. Изучить процесс газообмена, механизмы его протекания.

Задачи:

- Образовательные: - изучить особенности строения лёгких в связи с их функциями; - раскрыть особенности газообмена в лёгких и тканях; - показать взаимосвязь знания законов физики, химии и биологии.

- Развивающие: - продолжить формирование основ гигиены (правила гигиены дыхания); -продолжить формирование навыка самонаблюдения.

- Воспитательные: - воспитывать бережное отношение к своему организму.

Тип урока: комбинированный. Методы: беседа, рассказ, демонстрация, эксперимент, самостоятельная работа, работа в группах, решение проблемных вопросов.

Ход урока:

I. Организационный момент.

- Здравствуйте, ребята.

- Давайте вспомним, какую тему вы изучали на предыдущем уроке, с какими понятиями познакомились? (Ответы учащихся)

Сегодня на уроке мы закрепим ваши знания о строении и функциях дыхательной системы, о взаимосвязи строения органов дыхания и их функций и продолжим изучение темы: «Дыхание».

II. Проверка знаний.

Перед тем, как мы начнем изучать новый материал, проверим ваши знания дыхательной системы с помощью биологического диктанта.

Часть А.

Вставьте пропущенные слова.

1. Дыхательные пути состоят:____________________.

2. Наиболее крупный хрящ гортани_______________.

3. У человека имеется ___________ голосовых связок.

3. Продолжением трахеи являются________________.

4. Не пропускает пищу в гортань_________________.

5. Основной орган дыхательной системы__________.

6. Самая длинная часть воздухоносного пути_______.

7. Каждое легкое снаружи покрыто тонкой оболочкой__________.

8. Тонкостенные легочные пузырьки_________________________.

9. Не дают трахее сужаться______________________.

10. Начальная часть воздухоносного пути_______________.

Часть Б.

Подпишите названия органов дыхательной системы

III. Изучение нового материала.

Учитель: Для жизнедеятельности клеток и тканей необходим кислород. Благодаря биологическому окислению органических веществ в клетках освобождается энергия.

Дыхание - жизненно необходимый процесс. За всю жизнь человек вдыхает 380 тысяч м³ воздуха. За 1 час сна - 15 - 20 литров воздуха, при физической работе - 45 - 60 литров воздуха, при тяжелой работе - до 120 литров воздуха. Сегодня на уроке мы должны выяснить, как строение легких обеспечивает данный процесс, как организм освобождается от накопления СО₂ и обогащается О₂, почему человечество должно заботиться о чистоте воздуха.

Сообщение темы: «Газообмен в легких и тканях. Дыхательные движения»

Создание проблемной ситуации:

Проведем небольшой эксперимент. Сожмите губы и пальцами зажмите нос. Несколько мгновений посидите спокойно. Через несколько мин обсуждаем впечатления детей о своих ощущениях.

1. Как вы себя чувствуете?

2. Почему вы почувствовали головокружение, слабость, сухость во рту, потемнение в глазах?

3. Сколько времени мы можем не дышать?

Обычный человек может находиться без воздуха максимум 5 минут, тренированный (фридайвер) - до 9 минут. Потом у человека начинаются конвульсии, наступает смерть. Нерпа может находиться под водой 20-25 мин, в искусственных условиях самое большое время пребывания нерпы под водой - 65 мин.

4. Зачем же мы дышим?

На все эти вопросы вы сможете ответить в конце урока.

Учитель: Сколько этапов можно выделить при дыхании человека? (ответы учащихся)

Внешнее дыхание

1. «Легочная вентиляция»- обмен газов между организмом и внешней средой.

2. «Легочное дыхание» - обмен газов между альвеолами легких и кровью

Перенос газов

Транспорт О₂ и СО₂ в организме кровью.

Внутреннее (тканевое) дыхание

Использование О₂ клетками для окислительных процессов с выделением энергии.

Газообмен в легких.

Учитель: В легких кровь освобождается от углекислого газа и насыщается кислородом.

По артериям малого круга кровообращения в легкие поступает венозная кровь. В воздухе, который вдыхает человек, кислорода содержится значительно больше, чем в венозной крови. Поэтому он в результате диффузии свободно проходит через стенки альвеол и капилляров в кровь. Здесь кислород соединяется с гемоглобином - красным пигментом эритроцитов. Кровь насыщается кислородом и становится артериальной. Одновременно углекислый газ проникает в альвеолы. Благодаря легочному дыханию соотношение кислорода и углекислого газа в воздухе альвеол поддерживается на постоянном уровне, и газообмен между кровью и альвеолярным воздухом идет непрерывно, независимо от того, вдыхаем мы воздух в данный момент или на некоторое время задерживаем дыхание.

- Давайте вспомним из курса физики, что такое диффузия?

Ответы учащихся.

- Каково процентное содержание кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе?

- Как количественно изменяется состав выдыхаемого и вдыхаемого воздуха?

Проблемный вопрос. Почему в выдыхаемом воздухе увеличивается количество углекислого газа и уменьшается количество кислорода? (Ответы учащихся)

Вывод: (формулируется учителем совместно с учениками). Кислород останется в организме - капиллярах малого круга кровообращения; количество углекислого газа в выдыхаемом воздухе увеличивается, он удаляется из организма; содержание азота, почти, не меняется, он организмом не используется.

Механизм газообмена (физический смысл).

1. В легких создаётся своеобразный вакуум, который легко заполняется вдыхаемым воздухом.

2. Процесс диффузии: CO₂ из венозной крови в альвеолы лёгких; O₂ - из альвеол - в кровь (она становится артериальной).

Перенос газов кровью.

- Кровь переносит кислород и углекислый газ. В крови, как и во всякой жидкости, газы могут находиться в двух состояниях: в физически растворенном и химически связанном. И кислород и углекислый газ в очень небольшом количестве растворяются в плазме крови. Большая часть кислорода и углекислого газа переносится в химически связанном виде.

Основной переносчик кислорода - гемоглобин крови. 1 г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода. Гемоглобин обладает способностью вступать в соединение с кислородом, образуя оксигемоглобин. Чем выше парциальное давление кислорода, тем больше образуется оксигемоглобина. В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода 100-110 мм рт. ст. При таких условиях 97% гемоглобина крови связывается с кислородом. Кровь приносит к тканям кислород в виде оксигемоглобина. Здесь парциальное давление кислорода низкое, и оксигемоглобин - соединение непрочное - высвобождает кислород, который используется тканями. На связывание кислорода гемоглобином оказывает влияние и напряжение углекислого газа. Углекислый газ уменьшает способность гемоглобина связывать кислород и способствует диссоциации оксигемоглобина. Повышение температуры также уменьшает возможности связывания гемоглобином кислорода. Известно, что температура в тканях выше, чем в легких. Все эти условия помогают диссоциации оксигемоглобина, в результате чего кровь отдает высвободившийся из химического соединения кислород в тканевую жидкость.

Перенос углекислого газа также связан с гемоглобином. Примерно 10% газа соединяется с этим белком и образует непрочное химическое соединение карбогемоглобин. Остальная часть соединяется с водой и превращается в угольную кислоту. Далее кислота реагирует с ионами натрия и калия в плазме крови.

Обмен газов в тканях.

В тканях кровь отдает кислород и насыщается углекислым газом.

Артериальная кровь по сосудам большого круга кровообращения направляется к органам тела. Содержание кислорода в артериальной крови больше, чем в клетках тканей. Поэтому кислород благодаря диффузии свободно проходит через тонкие стенки капилляров в клетки. Кислород используется для биологического окисления, а выделившаяся энергия идет на процессы жизнедеятельности клетки. При этом образуется углекислый газ, который поступает из клеток тканей в кровь. Кровь из артериальной превращается в венозную. Она возвращается к легким и здесь снова становится артериальной.

Известно, что газы плохо растворяются в теплой воде, еще хуже в теплой и соленой воде. Чем же объяснить, что кислород проникает в кровь, несмотря на то, что кровь - теплая и соленая жидкость? Ответ на этот вопрос кроется в свойствах гемоглобина эритроцитов, которые переносят кислород от органов дыхания к тканям, а от них - углекислый газ к дыхательным органам. Его молекула химически взаимодействует с кислородом: она захватывает 8 атомов кислорода и доставляет их тканям.

Дыхательные движения.

Учитель: Дыхательный цикл складывается из вдоха и выдоха. Они ритмично следуют друг за другом. Объём лёгких то увеличивается, то уменьшается. В лёгких нет мышечной ткани. Лёгкие растягиваются пассивно, следуя за движением стенок грудной полости.

Эти дыхательные движения совершаются с помощью дыхательных мышц - это наружные и внутренние межрёберные мышцы и диафрагмы.

А теперь ребята, пользуясь текстом учебника заполняете таблицу 2.

Учащиеся выполняют задание по учебнику.

При вдохе………….. межрёберные мышцы.

При выдохе………….. межрёберные мышцы.

Рёбра ……….

Рёбра ……….

Диафрагма………. и становится более ……………..

Диафрагма………. и становится более ……………..

Это приводит к ……………………….объёма грудной клетки.

Это приводит к ……………………….объёма грудной клетки.

Лёгкие при этом……………. ……..в объеме,

Лёгкие при этом……………. ………в объеме,

давление в них ………… и становиться ниже атмосферного.

давление в них ………….., становиться чуть выше атмосферного.

Воздух………….. в лёгкие. Происходит вдох.

Воздух………….. из лёгких . Происходит выдох.

Вывод (формируется совместно с учащимися): дыхательные движения (вдох и выдох) обеспечивают смену воздуха в лёгких. Воздух попадает в лёгкие благодаря расширению грудной полости и выходит при её сжатии.

Практическая работа № 6

Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Возьмите два стакана с известковой водой. Рассмотрите эту воду. Какого она цвета, прозрачна ли она?

В один из стаканов опустите стеклянную трубочку и через нее сделайте несколько выдохов. Что происходит с известковой водой? Сделайте вывод из опыта. Опыт надо прекратить при появлении хорошо заметного помутнения раствора. Если продувание известковой воды проводится слишком долго, осадок исчезает из-за образования гидрокарбоната кальция:

Са(ОН)₂ + С0₂ = СаС0₃ + Н₂0

СаС0₃ + С0₂ + Н₂0 = Са(НС0₃)₂

Фазы газообмена

Лёгочная Транспортная Тканевая

О₂------------------------Hb-------------------------HbO₂---------------------Hb-------------------O₂

оксигемоглобин

CO_{2 ------------------------------} Hb ----------------------- HbCO_{2--------------------------} Hb------------------ CO₂

карбоксигемоглобин

Вывод. Движение газов осуществляется за счет разности между парциальным давлением газов в альвеолах и давлением напряжения в крови. Движение газов идет из области высокого давления в область низкого давления. Кислорода много в альвеолах и мало в капиллярах, углекислого газа мало в альвеолах и много в капиллярах.

- А теперь ребята, ответьте, почему без кислорода вы смогли продержаться всего несколько минут, а затем почувствовали головокружение, слабость, сухость во рту, потемнение в глазах?

IV. Закрепление материала.

Работа в группах. Метод мозгового штурма.

1. Газообмен в организме идет всегда при одном условии, каком? (постоянная смена вдоха и выдоха).

2. Где человек реже дышит: на свежем воздухе или в душном помещении?

3. Что лучше, перед тем как нырнуть набрать как можно больше воздуха в легкие или сделать ряд быстрых глубоких вдохов?

4. Почему у человека единственным органом газообмена служат легкие?

5. Какое условие необходимо для газообмена в легких, кроме протекания крови через легкие?

6. Почему, несмотря на постоянное сжигание большого количества топлива и использования кислорода для дыхания, его количество в атмосфере Земли не уменьшается?

7. Почему люди гибнут от недостатка О2 в организме, окруженные самым чистым воздухом.

8. Как организм может приспособиться к пониженному содержанию О2 в атмосферном воздухе?

(углубленное дыхание, увеличение эритроцитов в крови, усиление сердечных сокращений (приведет к увеличению минутного объема крови).

9. У здорового жителя высокогорья обнаружено повышенное содержание эритроцитов в крови. Можете ли вы объяснить причину и предположить, на какой примерно высоте живет данный человек.

10. Чемпионы по нырянию погружаются на глубину до 100 м без акваланга и возвращаются на поверхность за 4-5 минут. Почему у них не возникает кессонная болезнь?

11. Для глубоководных погружений водолазам составляют газовые смеси, которыми они дышат. В этой смеси азот заменяется гелием. Объясните с чем связана такая замена?

V. Домашнее задание. Изучить § 24, стр. 103-105,ответить на вопросы в конце параграфа устно, найти дополнительный материал по данной теме.