Біологія. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (Н54.1–Н54.2). Частина 1. 8 клас. Соболь

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті частина 1, частина 2.

Цей підручник (частина 2) на сайті History | Твоя електронна бібліотека тут.

Кисень - це вісь, навколо якої обертається вся земна хімія.

Й. Я. Берцеліус

§ 26. Дихальні рухи. Нейрогуморальна регуляція дихальних рухів. Газообмін у легенях і тканинах

Основні поняття й ключові терміни: Дихальні рухи. Газообмін у легенях. Газообмін у тканинах.

Пригадайте! Що таке дихання?

Поміркуйте!

Іл. 46. Склад атмосферного повітря

Повітря - природна суміш газів, із яких складається атмосфера Землі. Основними компонентами повітря є азот (78,09 % за об’ємом) і кисень (20,95 %), а також вуглекислий газ, водяна пара та інертні гази (аргон, неон тощо). Чому саме кисень використовується для дихання, а не азот, якого у повітрі набагато більше?

ЗМІСТ

Як відбувається вентиляція легень?

Дихальні рухи - ритмічні процеси, що забезпечують обмін повітря між зовнішнім середовищем й альвеолами легень. Оскільки легені не мають власних м’язів, то їхню вентиляцію у людини здійснюють: а) грудна клітка із зовнішніми та внутрішніми міжреберними м’язами, які приводять її в рух; б) діафрагма; в) додаткові інспіраторні (вдихаючі) м’язи (грудні, трапецієподібний); г) додаткові експіраторні (видихаючі) м’язи (черевні). В альвеоли легень атмосферне повітря потрапляє завдяки вдиху, а виходить із них зі зміненим складом за допомогою видиху.

Вдих - активний процес, що забезпечує збільшення грудної клітки. Під час спокійного вдиху міжреберні зовнішні м’язи скорочуються й піднімають ребра, діафрагма скорочується, стає більш плоскою та опускається донизу. При цьому об’єм грудної порожнини збільшується, тиск у легенях стає меншим за атмосферний і повітря потрапляє до легень. Під час глибокого вдиху відбувається одночасне скорочення міжреберних м’язів, діафрагми, а також деяких м’язів грудної клітки та плечового поясу.

Видих - пасивний процес, який приводить до зменшення грудної клітки. Під час спокійного видиху міжреберні зовнішні м’язи розслаблюються і ребра опускаються донизу, діафрагма розслаблюється та стає опуклою. Завдяки цьому об’єм грудної клітки зменшується, тиск у легенях стає більшим за атмосферний і повітря виходить з легень. Під час глибокого видиху відбувається скорочення внутрішніх міжреберних м’язів і м’язів черевної стінки (іл. 48).

Іл. 47. Дихальні рухи людини: 1 - вдих; 2 - видих

Отже, вентиляція легень здійснюється завдяки дихальним рухам - вдиху і видиху що постійно та ритмічно змінюють один одного.

Як відбувається нейрогуморальна регуляція дихальних рухів?

Основними механізмами регуляції дихання людини є нервовий та гуморальний. Нервова регуляція здійснюється за допомогою дихального центру, що розміщений у довгастому мозку та складається з кількох відділів. До дихального центру надходять імпульси від рецепторів легень, міжреберних м’язів, діафрагми. Залежно від цієї інформації дихальний центр прискорює або сповільнює дихання, впливаючи на дихальні рухи (іл. 48).

Іл. 48. Нервова регуляція дихання: 1 - кора півкуль; 2 - дихальний центр; 3 - нервові шляхи до діафрагми; 4 - нервові шляхи до міжреберних м’язів; 5 - діафрагма; 6 - міжреберні м’язи; 7 - нервові шляхи від міжреберних м’язів, діафрагми і легень

Виділяють мимовільну та довільну нервову регуляцію дихальних рухів. Мимовільна нервова регуляція відбувається завдяки автоматії дихального центру, який забезпечує ритмічну безумовно-рефлекторну діяльність, а довільна нервова регуляція зумовлена нервовими імпульсами, які надходять до дихального центру з кори півкуль.

Гуморальна регуляція залежить від кількості СО2. Якщо в крові, що омиває дихальний центр, є надлишок СО2, збудливість дихального центру зростає, і дихання стає частішим і глибшим. Якщо вміст СО2 в крові є низьким, то дихання сповільнюється.

Велику роль у зміні дихальних рухів відіграють захисні безумовні дихальні рефлекси. Під час подразнення рецепторів слизової оболонки повітроносних шляхів пилом, слизом тощо спостерігаються чхання і кашель - захисні рефлекси, що перешкоджають потраплянню цих речовин до дихальних шляхів. Центри чхання і кашлю також знаходяться в довгастому мозку.

Отже, дихання як одна з найважливіших функцій організму передбачає наявність надійних нейрогуморальних механізмів регуляції дихальних рухів.

Чим відрізняється обмін газів у легенях від газообміну в тканинах?

Вдихуване повітря містить майже 21 % кисню, приблизно 0,03 % вуглекислого газу й близько 79 % азоту, воду та інертні гази. Після газообміну в легенях і тканинах склад видихуваного повітря вже буде іншим: кисню - 16,3 %, вуглекислого газу - 4 % і 79,7 % - азоту, води та інертних газів. Різний вміст кисню і вуглекислого газу у вдихуваному й видихуваному повітрі пояснюється обміном газів у легенях і тканинах (іл. 49).

Іл. 49. Газообмін в альвеолах легень і в клітинах тіла

Газообмін у легенях - обмін О2 і СО2 шляхом дифузії між альвеолярним повітрям і венозною кров’ю. Ці процеси відбуваються в альвеолах і найближчих до них бронхіолах. У повітрі, що його вдихає людина, кисню міститься більше, ніж у венозній крові, що надійшла в легеневі капіляри. Тому кисень у результаті дифузії вільно проникає крізь стінки альвеол і капілярів у кров. Водночас вуглекислий газ у результаті дифузії проникає із венозної крові в альвеолярне повітря й під час видиху виводиться з організму.

Отже, у процесі газообміну в легенях венозна кров позбавляється вуглекислого газу й насичується киснем, перетворюючись із венозної в артеріальну.

Газообмін у тканинах - обмін О2 і СО2 шляхом дифузії між артеріальною кров’ю капілярів і тканинною рідиною. Він відбувається у тканинах також внаслідок дифузії. В артеріальній крові капілярів кров містить більше кисню, ніж тканинна рідина. Тому кисень у результаті дифузії вільно проникає крізь стінки капілярів у рідину, із якої проникає до клітин і одразу вступає в реакції окиснення. Водночас вуглекислий газ, що при цьому утворюється, у результаті дифузії проникає з клітин у тканинну рідину й далі в кров.

Отже, у процесі газообміну в тканинах артеріальна кров постачає киснем клітини і позбавляє їх від вуглекислого газу перетворюючись на венозну.

ДІЯЛЬНІСТЬ

САМОСТІЙНА РОБОТА З ТАБЛИЦЕЮ

Різниця складу повітря, що вдихається й видихається

Порівняйте склад вдихуваного та видихуваного повітря і дайте відповідь на запитання:

  • Чому вміст кисню у видихуваному повітрі зменшився?
  • Чому вміст вуглекислого газу у видихуваному повітрі збільшився?
  • Чому вміст азоту у видихуваному повітрі майже не змінився?

Повітря

Вміст газів, %

кисень

вуглекислий газ

азот, вода, інертні гази

Вдихуване

21,00

0,03

79,03

Видихуване

16,30

4,00

79,70

РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ВПРАВ

Під час спокійного вдиху до легень надійшло 0,5 л повітря. Визначте, скільки кисню (у мілілітрах) при цьому надійшло з легень у венозну кров і скільки вуглекислого газу надійшло з венозної крові у легені.

БІОЛОГІЯ + ЗДОРОВ’Я

Аромотерапія та регуляція дихальних рухів

Здавна помітили, що приємні запахи в людини викликають позитивні емоції та відповідні фізіологічні реакції - поглиблення дихання, зниження артеріального тиску, розслаблення м’язів тощо. Історія використання ароматних трав, ефірних олій, деяких препаратів тваринного походження (мускус) з лікувальною метою веде до глибокої давнини. Що таке аромотерапія? Поясніть, яким чином запахи можуть впливати на дихання.

РЕЗУЛЬТАТ

1-6 балів • 1. Що таке дихальні рухи? 2. Назвіть дихальні рухи людини. 3. Назвіть основні механізми регуляції дихальних рухів. 4. Яка сполука є основним гуморальним чинником у регуляції дихання? 5. Що таке газообмін у легенях? 6. Що таке газообмін у тканинах?

7-9 балів • 7. Як відбувається вентиляція легень? 8. Як відбувається нейрогуморальна регуляція дихальних рухів? 9. Чим відрізняється обмін газів у легенях від газообміну в тканинах?

10-12 балів • 10. Доведіть на конкретних прикладах вплив навколишнього середовища на дихальну систему.