Учебник по Биологии. 8 класс. Соболь - Новая программа

Тема 3. ДЫХАНИЕ

Все наследство жизни - знай об этом - дыхание.

Гафиз

§ 13. ДЫХАНИЕ И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ

Основные понятия и ключевые термины: ДЫХАНИЕ. Лёгочное дыхание.

Вспомните! Что такое жаберное, трахейные, кожное, лёгочное дыхание животных?

Подумайте!

На картине «Опыт с воздушным насосом» (1768), автором которой является известный британский художник Джозеф Райт (1734-1797), изображён эксперимент с птицей в закрытой стеклянной посуде, соединённой с воздушным насосом. Этот опыт демонстрирует значение дыхания для жизнедеятельности организмов. Ранее считали, что организмы дышат только для удаления избытка тепла. И только после многих исследований и экспериментов была доказана настоящая роль дыхания. Что же выяснилось?

СОДЕРЖАНИЕ

Какое значение имеет дыхание для организма человека?

Дыхание вместе с питанием и пищеварением является первым этапом обмена веществ, энергии и информации, на котором организм человека получает все необходимые вещества. Пищевые продукты поступают с пищей, сложные питательные соединения расщепляются и всасываются, а кровь и лимфа доставляют их к клеткам. А что дальше? Клеткам для жизнедеятельности необходима ЭНЕРГИЯ. И вот именно на этой стадии и проявляется суть дыхания, основная роль которого заключается в высвобождении энергии питательных веществ с помощью кислорода.

Целостный процесс дыхания условно разделяют на три этапа: внешнее дыхание, транспорт газов и внутреннее дыхание. Внешнее дыхание, или газообмен, - это обмен газов между организмом и окружающей средой. Благодаря физическим процессам на этом этапе организм человека получает кислород и избавляется от CO2. Второй этап - транспорт газов в организме. Его обеспечивают жидкости тела человека - кровь, лимфа и тканевая жидкость. Газы растворяются в плазме или соединяются с гемоглобином крови и транспортируются к клеткам. Внутреннее дыхание происходит уже в клетках. Простые питательные вещества (аминокислоты, жирные кислоты, глюкоза) с помощью ферментов клетки расщепляются до воды и углекислого газа CO2. При этом и высвобождается столь необходимая для жизнедеятельности организма ЭНЕРГИЯ. И именно для этого необходим кислород, участвующий в этих химических реакциях окисления.

Основные этапы дыхания

1. Внешнее дыхание

2. Транспорт газов

3. Внутреннее дыхание

Значение дыхания не ограничивается поставкой кислорода и удалением CO2. Вместе с воздухом из организма удаляется избыток теплоты (терморегуляционная функция), к обонятельным рецепторам носовой полости несут информацию душистые соединения (информативная функция) и т. д.

Итак, ДЫХАНИЕ - совокупность физических и химических процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, его использование клетками для получения энергии и удаления из организма углекислого газа.

Какие процессы являются основой дыхание?

Как вы поняли, дыхание является одним из проявлений обмена веществ, основу которого составляют физические и химические процессы.

Поступление кислорода и выведение СО2 из организма обеспечивают такие основные физические процессы, как диффузия и конвекция. Диффузия - пассивное перемещение молекул дыхательных газов через клеточные мембраны из участков, где их концентрация больше, к участкам с меньшей концентрацией.

Конвекция - активный перенос дыхательных газов средой, что движется. Во время дыхания кислород и углекислый газ переносятся воздухом в лёгкие, а внутри организма - кровью.

В основе дыхания - биологическое окисление, осуществляемое в клетках. Окисление - это химические реакции расщепления соединений с помощью кислорода, сопровождающееся высвобождением энергии. Конечные продукты окисления - вода и углекислый газ. Энергия, высвобождаемая при этом в клетках, аккумулируется в АТФ.

Физические и химические превращения дыхательных газов происходят последовательно:

1) вентиляция лёгких (активное перемещение потока воздуха в лёгкие благодаря конвекции);

2) газообмен в лёгких (пассивное перемещение газов между воздухом и кровью путём диффузии);

Ил. 27. Последовательность процессов дыхания

Основные процессы дыхания

1. Вентиляция лёгких

2. Газообмен в лёгких

3. Перенос газов

4. Газообмен в тканях

5. Клеточное дыхание

3) транспорт дыхательных газов (активное перемещение газов потоком крови благодаря конвекции);

4) газообмен в тканях (пассивное перемещение газов между кровью и тканевой жидкостью путём диффузии);

5) клеточное дыхание (высвобождение энергии из питательных соединений путём окисления).

Итак, ДЫХАНИЕ - совокупность сложных физических и химических процессов, направленных в конечном итоге на получение энергии для жизнедеятельности организма.

В чём заключаются особенности дыхания человека?

Легочное дыхание - это дыхание с помощью внутренних специализированных органов газообмена - лёгких.

В связи с прямохождением грудная клетка у человека сплющена спереди назад, что существенно влияет на лёгочное дыхание. Верхушка лёгких в связи с малой подвижностью верхних ребер вентилируется недостаточно, а нижние доли лёгких благодаря сокращению диафрагмы обеспечиваются воздухом лучше. В связи с этим у человека выделяют три типа дыхания - грудное, брюшное и смешанное.

Ил. 28. Смешанный тип дыхания: вдох обусловлен сокращением межрёберных мышц и диафрагмы, а выдох - их расслаблением

Грудное дыхание является рёберным, брюшное - диафрагмальным, а смешанное обусловлено сокращением межрёберных мышц и диафрагмы. Преобладание того или иного типа дыхания зависит от пола (у женщин в основном грудное), профессии (у людей, занимающихся физическим трудом, преобладает брюшное дыхание). Наиболее благоприятным для вентиляции лёгких является смешанный тип дыхания.

У человека очень хорошо развиты механизмы регуляции дыхания, особенно те, что осуществляются при участии коры большого мозга. Наблюдается взаимосвязь дыхания с положительными и отрицательными эмоциями. Так, глубокое брюшное дыхание успокаивает человека, а гнев или стрессовая ситуация вызывают переход на грудное дыхание.

Итак, дыхание человека может быть грудным, брюшным и смешанным.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Учимся познавать

Демонстрационный опыт

ВЫЯВЛЕНИЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ

Цель: формирование умений обосновывать и применять знания процессов дыхания при пояснении наблюдений.

Теоретические сведения

Известковая вода - это насыщенный раствор кальций гидроксида Са(ОН)2. Углекислый газ, CO2 - это бесцветный газ, не имеющий запаха, тяжелее воздуха и растворимый в воде. Незначительное количество CO2 безвредно и даже необходимо для жизни человека, но при концентрации его в воздухе более 3 % он становится опасным, а 10 % и более - смертельным.

Ход работы

1. Для исследования возьмите известковую воду.

2. В пробирку с известковой водой опустите нижний конец чистой стеклянной трубки, через её верхнюю часть несколько раз выдохните воздух из лёгких.

3. В рабочей тетради опишите результат опыта и запишите уравнение реакции взаимодействия углекислого газа с известковой водой.

Биология + Рекорды

Немецкий фридайвер Том Ситас продержался без воздуха 22 мин и 22 с. В 1991 году 70-летний индийский йог Равиндра Мишра пробыл под водой в состоянии медитации 144 ч 16 мин 22 с. Эти достижения удивляют. Как человек может задержать дыхание на такое длительное время, если известно, что клетки мозга без доступа кислорода погибают уже через 4 мин?

Биология + Медицина

Движения диафрагмы соответствуют количеству вдохов и определяют их глубину. Хотя их в 4-5 раз меньше, чем сердечных сокращений, они проталкивают кровь сильнее, чем сердце. Недаром диафрагму называют вторым сердцем. Если она работает правильно, то происходит обновление 75-80 % объёма воздуха при каждом вдохе. Что такое диафрагма? Какова её роль в организации правильного дыхания?

РЕЗУЛЬТАТ

Оценка

Вопросы для самоконтроля

1-6

1. Что такое дыхание? 2. Назовите этапы дыхания человека. 3. Какие физические и химические процессы являются основой дыхания? 4. Назовите основные процессы дыхания человека. 5. Что такое лёгочное дыхание? 6. Назовите причины особенностей дыхания человека.

7-9

7. Какое значение имеет дыхание для организма человека? 8. Какие процессы являются основой дыхания? 9. Назовите особенности дыхания человека.

10-12

10. Докажите необходимость знаний о диафрагму для сохранения здоровья человека.