После поступления свежего воздуха в альвеолы начинается следующий этап дыхательного процесса: диффузия кислорода из альвеол в кровь и диффузия двуокиси углерода в обратном направлении — из крови в альвеолы. Процесс диффузии представляет собой беспорядочное движение молекул, прокладывающих себе дорогу через дыхательную мембрану и жидкости во всех направлениях. Однако в физиологии дыхания нас интересуют не только основные механизмы диффузии, но и ее скорость, что представляет собой намного более сложную проблему и потребует более глубоких знаний в области физики диффузии и обмена газов.
Физические основы диффузии и парциальные давления газов
Все газы, представляющие интерес для физиологии дыхания, являются простыми молекулами, которые свободно перемещаются в смеси. Этот процесс называют диффузией. Это справедливо и для газов, растворенных в жидкостях и тканях тела.
Для процесса диффузии необходимо наличие источника энергии. Энергия производится кинетическим движением самих молекул. При температуре выше абсолютного нуля молекулы находятся в постоянном движении. Это значит, что свободные молекулы, не связанные с другими молекулами, двигаются линейно на высокой скорости до встречи с другими молекулами. После столкновения их движение получит новое направление — до следующего столкновения. Таким образом, молекулы находятся в быстром и случайном движении среди себе подобных.
а) Диффузия газа одном направлении. Влияние градиента концентрации. Если в емкости или в растворе концентрация одного газа в одной зоне высокая, а в другой — низкая (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже), то суммарная диффузия газа будет направлена от зоны с высокой концентрацией в зону с низкой концентрацией: на рисунке в зоне А находится больше молекул, способных двигаться в направлении зоны Б, чем молекул, которые могут переместиться в обратном направлении, поэтому диффузия в каждом из направлений пропорциональна концентрации молекул, что на рисунке демонстрирует длина стрелок.
Диффузия кислорода из одной зоны (А) в другую (Б). Разница в длине стрелок представляет величину конечной диффузии
б) Давление газов в газовой смеси. Парциальные давления отдельных газов. Давление создается множественными ударами движущихся молекул о поверхность, поэтому давление газа на поверхности дыхательных ходов и альвеол пропорционально суммарной силе ударов о поверхность всех молекул данного газа в данный момент, т.е. давление газа прямо пропорционально концентрации молекул газа.
В физиологии дыхания мы имеем дело со смесями газов, состоящих главным образом из кислорода, азота и двуокиси углерода. Скорость диффузии каждого из них прямо пропорциональна давлению, создаваемому только этим газом, и это давление называют парциальным давлением данного газа. Далее приводим объяснение концепции парциального давления.
Воздух состоит примерно из 79% азота и 21% кислорода. Общее давление этой смеси на уровне моря равно 760 мм рт. ст. Из приведенного ранее объяснения молекулярных основ возникновения давления ясно, что доля каждого газа в давлении их смеси находится в прямой пропорции с его концентрацией, поэтому 79% из 760 мм рт. ст. давления воздуха создается азотом (600 мм рт. ст.) и 21% — кислородом (160 мм рт. ст.). Таким образом, парциальное давление азота в смеси составляет 600 мм рт. ст., парциальное давление кислорода — 160 мм рт.ст., а общее давление (760 мм рт. ст.) является суммой отдельных парциальных давлений. Парциальное давление отдельных газов обозначают PCO2, PO2, PN2, PH2O, PHe и т.д.
Читайте также: Испанские ткани для штор касабланка
Видео физиология газообмена в легких и транспорта газов кровью — профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Тема урока: «Газообмен в легких и тканях. Дыхательные движения». 8-й класс
Презентация к уроку
Задачи урока:
- Образовательные
- углубить знания о газообмене в легких и тканях, о физиологической связи кровеносной и дыхательных систем.
- доказать значение легких в постоянстве внутренней среды организма.
- дать понятие о механизме вдоха и выдоха.
- формировать умения учащихся в проведении эксперимента;
- развивать логические умения в нахождении причинно-следственных связей, формулировании выводов;
- Развивать умения проводить опыты по самонаблюдению;
- развивать творческое мышление и речь учащихся;
- продолжить формирование навыков самостоятельной работы с источником информации, навыков работы в группе и паре.
- расширение кругозора учащихся и формирование интереса к предмету;
- развитие коммуникативных способностей.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний с элементами проблемного обучения.
Методы обучения:
- метод эвристической беседы (решение проблемных вопросов),
- частично-поисковый лабораторный метод (обсуждение результатов опыта),
- метод работы с дидактическим материалом.
1. Актуализация знаний.
2. Изучение нового материала:
а) демонстрационный эксперимент: состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха (беседа)
б) газообмен в легких (анимация)
в) газообмен в тканях.
г) дыхательные движения (демонстрационный эксперимент, видеоролик, модель Дондерса) 3.Закрепление (работа с тестом на слайде, в рабочем листе)
4. Рефлексия
5. Подведение итогов урока.
6. Домашнее заданиеI. Организационный момент
Учитель: Вспомните, 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».
1. Биологический диктант
2. Выберите правильные ответы.
3. Вставьте пропущенные слова:
4. Расположите последовательно органы, образующие воздухоносные пути, начиная с носовой полости.По окончании работы учащиеся осуществляют взаимопроверку, оценивают работы.
Проверяем работу учеников у доски (проверяет ученик, комментирует правильность выполнения задания)III. Изучение нового материала
Определение проблемы и цели урока, которая может быть поставлена на основании проведения опыта по обнаружению углекислого газа в выдыхаемом воздухе.
Задание. В пробирки налейте известковую воду и опустите в неё стеклянную трубку. В одну из пробирок сделайте несколько выдохов через эту трубку, а в другую продувайте воздух через «грушу». Пронаблюдайте, что произойдет с известковой водой. Сделайте вывод о том, какой газ содержится в выдыхаемом воздухе.
Эвристическая беседа:
– Как изменилась вода в пробирках? (В одной из пробирок она стала мутной).
– В какой пробирке вода помутнела? (В которую попадал выдыхаемый воздух).
– Какой можно сделать вывод? (В выдыхаемом воздухе содержится вещество, которое вступило в реакцию с известковой водой.)
– Как вы думаете, что это за вещество? (Углекислый газ).
– Куда исчез кислород? (Проник в кровь)Задание: изучив текст учебника, сравните состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и заполните таблицу. Сделайте вывод, о том, что же произошло с воздухом в легких?
Учитель: Каково процентное содержание кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе?
– Как количественно изменяется состав выдыхаемого и вдыхаемого воздуха?
Читайте также: Иммобилизация при растяжении мягких тканей
– Проанализируйте данные таблицы, сравните, сделайте вывод о составе вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.
Учащиеся: Из таблицы видно, что в выдыхаемом воздухе увеличивается количество углекислого газа почти на 4%, а во вдыхаемом воздухе увеличивается количество кислорода почти на 5%.
Учитель: Как вы считаете, какова цель нашего урока? (Как происходит газообмен в организме человека и его механизмы?)
Сообщение темы: «Газообмен в легких и тканях. Дыхательные движения»
Учитель: Как же это происходит? Почему в выдыхаемом воздухе увеличивается количество углекислого газа и уменьшается количество кислорода? (Проблемный вопрос)
Ответить на этот вопрос вы сможете, когда познакомитесь с тем, как осуществляется газообмен в организме.Видео-ролик «Газообмен в легких и тканях»
Учитель: Какое физическое явление лежит в основе газообмена? Что называется диффузией? (Диффузия – физическое явление, когда молекулы любого газа, если их концентрация велика, стремятся проникнуть сквозь проницаемые для них оболочки туда, где их концентрация мала.)
Учитель: Как же протекает процесс газообмена в легких и тканях? Об этом вы узнаете, поработав с текстом.
Работа в группах с текстом:
1 группа: «Газообмен в легких»
2 группа: «Газообмен в тканях»Газообмен в легких
Прочитайте статью в учебнике «Газообмен в легких» и заполните таблицу (прием «Бортовой журнал»).
1. Какой физический процесс лежит в основе газообмена?
2. Где происходит легочный газообмен?
3. Какая кровь поступает в легочные капилляры?
4. Что происходит с кровью в легочных капиллярах?
5. Какая кровь покидает легочные капилляры?
6. Почему со временем падает интенсивность диффузии?
Запишите вывод:
При газообмене в легких кровь в капиллярах легких малого круга кровообращения насыщается ___________________ и отдает ____________________, из __________________ превращается в _________________________ .
– Выполните задание, осуществите самоконтроль. Запишите результат «+» или «–».
Обсуждение результатов работы. Ученики, правильно ответившие на вопросы, получают бонусы.
Учитель: Результатом газообмена в легких стало превращение венозной крови в артериальную. А для чего нужен кислород нашему организму? (Для обмена веществ)
Чтобы в нашем организме проходили реакции обмена веществ, кислород с током крови должен попасть в каждую клетку нашего тела. Этому способствует газообмен в тканяхГазообмен в тканях
Прочитайте статью в учебнике «Газообмен в тканях» и заполните таблицу (прием «Бортовой журнал»)
1. Благодаря чему осуществляется тканевое дыхание?
2. Почему в тканях мало кислорода?
3. Почему в тканях много углекислого газа?
В тканях много углекислого газа потому что, потому что…
4. Что происходит с кровью при тканевом дыхании?
Запишите вывод:
При тканевом дыхании кровь в капиллярах тканей большого круга кровообращения насыщается ___________________ и отдает ____________________, из __________________ превращается в _________________________ .
Осуществите самоконтроль, отметив результат «+» или «–».
Обсуждение результатов работы. По ходу обсуждения ученики заполняют таблицу
1. В чем сходство и в чем отличие процесса газообмена в легких и тканях?
Сходство заключается в том, что в обоих случаях газообмен осуществляется через стенки капилляров за счет диффузии. Отличие заключается в том, что во время газообмена в тканях гемоглобин отдает кислород клеткам, забирает углекислый газ, и кровь становится венозной, а в легких происходит обратный процесс – углекислый газ из венозной крови через стенки альвеол попадает в дыхательные пути и внешнюю среду, а кислород тем же путем поступает в кровь, которая становится артериальной и вступает в соединение с гемоглобином.Читайте также: Как сложить ткань для выкройки мелкой детали
2. Какие системы внутренних органов связаны между собой? (Дыхательная и кровеносная)
Обобщаем сказанное, записываем выводы в тетрадь.
1. В основе газообмена в легких и тканях лежит процесс диффузии. (Газы перемещаются из области большей концентрации в область меньшей концентрации)
2. Кислорода много в альвеолах и мало в капиллярах, углекислого газа, наоборот, мало в альвеолах и много в капиллярах.
3. В легких кислород через тонкие стенки альвеол и капилляров поступает из воздуха в кровь, а углекислый газ из крови в воздух. Кровь становится артериальной (малый круг кровообращения).
4. В тканях кислород поступает из крови в тканевую жидкость, затем в клетки, а углекислый газ из тканей переходит в кровь. Кровь становится венозной (большой круг кровообращения).Работа по определению изменений объема грудной клетки при вдохе и выдохе. Для выполнения работы учитель вызывает к доске двух учеников, которые выполняют задание по следующему плану:
1. Измерьте окружность груди при спокойном и глубоком вдохе и выдохе, внесите эти данные в таблицу на доске (учащиеся класса делают соответствующие записи в рабочих тетрадях).
Изменения объема грудной клетки при вдохе и выдохе.Объясните, почему изменяется объем грудной клетки при спокойном и глубоком дыхании?
2. Сделайте выводы из наблюдений.
Учащиеся легко делают выводы о том, что при вдохе меняется окружность грудной клетки и большие изменения происходят при глубоком вдохе.
3. Просмотр видеоролика о дыхательных движениях, модель Дондерса – беседа.
Задание. Заполните обобщающую таблицу.
Регуляция дыхания: работа со слайдами
IV. Закрепление
– А сейчас, ребята, для закрепления темы, вы выполните задания
1. Тест на закрепление – работа со слайдом
2. Задание в рабочем листеРасположите перечисленные ниже процессы в логической последовательности.
а) поступление кислорода к клеткам тела;
б) поступление кислорода в тканевую жидкость;
в) поступление воздуха в лёгкие;
г) удаление воздуха из лёгких;
д) поступление углекислого газа из клеток в тканевую жидкость;
е) поступление углекислого газа в капилляры тканей;
ж) перенос углекислого газа от тканей к лёгким, осуществляемый кровью;
з) диффузия кислорода в капиллярах, расположенные в лёгких;
и) перенос кислорода от лёгких к тканям, осуществляемый кровью.Для выполнения задания вы можете пользоваться текстом учебника. На выполнение задания даётся 5 минут. (Ответ зачитывает ученик первым правильно выполнивший это задание. Правильный ответ: в, з, и, б, а, д, е, ж, г).
V. Рефлексия
Оцените свою работу на уроке:
1. Удовлетворены ли вы результатом своей работы на уроке?
2. Появился ли интерес к содержанию урока?
3. Возникла ли на уроке атмосфера сотрудничества?VI. Домашнее задание
Тема «Газообмен в легких и тканях. Дыхательные движения»
Темы сообщений (опережающее задание)
1. Невидимые враги в воздухе.
2. Влияние курения на органы дыхания.
3. Окружающая среда и здоровье человека.- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом