Урок "Газообмін у легенях і тканинах"

Тема. Газообмін у легенях і тканинах.
Мета: з’ясувати фізичні причини газообміну в легенях і тканинах та фізіологічні умови, в яких він відбувається; розкрити взаємозв’язок процесів кровообігу і дихання; формувати вміння і навички орієнтуватися в нестандартних життєвих ситуаціях, спираючись на одержані знання; виховувати бережливе ставлення до власного здоров’я.

Обладнання: таблиці: “Органи дихання”, “Схема газообміну в легенях і тканинах”, “Схема кровообігу”; обладнання для досліду з вапняною водою.
Тип уроку: засвоєння нових знань.

Хід уроку

І. Актуалізація опорних знань
Розгляньте малюнок. Підпишіть назви органів.
1 - носова порожнина;
2 - гортань;
3 - мова;
4 - трахея;
5 - бронхи;
6 - легке;
7 - альвеоли.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності
Прийом "Обговоримо разом" При штучному диханні людина. яка надає допомогу, видихає повітря зі своїх легень у легені постраждалого. Чи може це їй зашкодити? Чи є у видихуваному повітрі кисень, якого потребує постраждалий?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу
      Система органів дихання і кровообігу об’єднуються в єдину функціональну систему для виконання спільної дії – забезпечення кожної клітини організму киснем. 90% кисню переноситься за допомогою гемоглобіну крові. Неймовірна швидкість зв’язування молекули кисню з гемоглобіном – усього 3 мілісекунди!
      Дихальна і кровоносна системи взаємопов’язані функцією забезпечення клітин киснем та здійснення процесів окислення органічних речовин з метою нагромадження клітинної енергії.
       Але в який спосіб наш організм забезпечує клітини киснем і виводить вуглекислий газ? Які механізми цього процесу?

Повідомлення учнів.

    Учень - біолог. Повітря, яке ми вдихаємо, називають вдихуваним. Повітря, яке знаходиться в альвеолах (легеневих пухирцях), називають альвеолярним. Повітря, яке видихається, називають видихуваним.
    У легенях кисень з альвеолярного повітря переходить у кров, а вуглекислий газ із крові переходить у легені завдяки дифузії крізь стінки альвеол і кровоносних капілярів.
    Механізм газообміну в легенях полягає в тому, що під час вдиху атмосферне повітря надходить до легень і в альвеолах змішується з повітрям, яке залишається в них під час видиху (резервний і залишковий об’єми повітря). Залишковий об’єм не дозволяє легеням спадатися навіть за найінтенсивнішого видиху. Повітря, що надходить до легень, відрізняється за своїм складом від повітря в альвеолах. кров із венозної перетворюється на артеріальну.
     По легеневих венах артеріальна кров надходить до лівого передсердя, потім – до лівого шлуночка, звідси – до великого кола кровообігу, яким переноситься до тканин. 
       Вуглекислий газ із венозної крові надходить до легеневих пухирців й під час видиху виводиться з організму.
Учень - хімік. Склад атмосферного повітря постійний. До нього входить приблизно 21% кисню, близько 79% азоту, приблизно 0,03% вуглекислого газу, невелика кількість водяної пари та інертних газів. Для порівняння склад вдихуваного, видихуваного і альвеолярного повітря:

Як перевірити, що ми дійсно видихаємо так багато вуглекислого газу? проведемо невеликий експеримент.
     Дослід - демонстрація: у склянку з вапняною водою учень у вивідну трубку видихає ротом повітря, приблизно 10 повних видихів; спостерігається помутніння вапняної води:
Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О
     Вміст водяної пари у видихуваному повітрі більший, порівняно з вдихуваним. Вміст азоту та інертних газів у видихуваному повітрі залишається майже незмінним.
    Різний вміст кисню і вуглекислого газу у вдихуваному і видихуваному повітрі пояснюється обміном газів у легенях.
     У легенях кисень з альвеолярного повітря переходить у кров. Там молекули кисню взаємодіють із гемоглобіном еритроцитів, утворюючи оксигемоглобін. Так кров із венозної перетворюється на артеріальну.
     Учень - біолог.  Із капілярів великого кола кровообігу кисень потрапляє до тканин. В артеріальній крові, що протікає по капілярах, кисню більше, ніж у клітинах. Згідно із законами дифузій кисень із середовища з вищою концентрацією легко переходить в середовище (тканинну рідину), де його концентрація нижча. Тканинна рідина омиває клітини в тканинах. З тканинної рідини кисень проникає в клітини і відразу вступає в реакції окиснення. В результаті окиснення в клітинах збільшується вміст вуглекислого газу, він аналогічним чином з клітин через тканинну рідину надходить у венозний кінець капіляру. Таким чином артеріальна кров перетворюється на венозну. Венозна кров по венах великого кола кровообігу надходить до правого передсердя, потім – до правого шлуночка серця, а звідти – до легень.
     Учень - історик. У вересні 1862 року у Франції був здійснений підйом трьох чоловік на повітряній кулі "Зеніт" на висоту 11 тис. метрів. На Землю повернулася живою тільки одна людина. Інші загинули. Ніхто не зміг пояснити причину гибелі цих людей, бо ж кисню було достатньо на цій висоті. Знайшов цю причину російський вчений І.М.Сєченов. він встановив, що смерть повітроплавців сталася тому, що їм не вистачило кисню через розрідженість повітря у верхніх шарах атмосфери.
    Учень - лікар. На висоті 5300 м атмосферний тиск удвічі менший, ніж на поверхні Землі, і дорівнює 380 мм рт.ст. Різко знижується і парціальний тиск кисню – він дорівнює 80 мм рт.ст. Це викликає недостатнє насичення крові киснем і, отже, недостатнє постачання його нервовій тканині, м’язам та іншим органам. Настає так зване кисневе голодування. Особливо помітно це при підійманні на гірські вершини або при польотах в літаку на великих висотах, якщо нема спеціальних герметичних кабін з сталою концентрацією кисню, яка забезпечує нормальне дихання людини. Коли кисню не досить, пульс і дихання прискорюються, виникають втома і млявість м'язів, втрачається гострота слуху і зору, з'являється синюшність, а в тяжких випадках навіть нервово-психічні розлади. Такий стан називають висотною або гірською хворобою.
      При кисневій недостатності прискорюється і поглиблюється дихання. При цьому за хвилину через легені проходить більше повітря і насичення крові киснем збільшується, через що зростає число еритроцитів в крові і збільшується кількість гемоглобіну, а значить посилюється зв’язування і перенесення кисню. Серце теж починає за 1 хв. перекачувати більше крові, ніж у звичайних умовах, і, що дуже важливо, стійкість тканин до нестачі кисню підвищується.
Учень - альпініст. Для боротьби з гірською хворобою велике значення має тренування. Воно пристосовує організм до низької концентрації кисню.
Після тренування людина може перебувати на висоті 5000 м і, навіть, підніматися на більшу висоту, не зазнаючи неприємних проявів гірської хвороби. Так, альпіністи тренуваннями добилися того, що без кисневих приладів на Памірі піднялися на 7495 м, а на Джомолунгмі (Евересті) – на 8400 м. Такі великі можливості має організм, коли його правильно тренувати. Навіть тонкі хімічні процеси, що відбуваються в клітинах, можуть пристосуватися до умов життя.
ІV. Закріплення знань учнів.

       Розв’язати задачу: Один грам гемоглобіну реально зв’язує 1.34 мл кисню. В 1 л крові міститься в середньому 150 г гемоглобіну, визначте, скільки кисню міститься в 1 л крові?

V. Підведеннч підсумків уроку. Оцінювання
VІ. Домашнє завдання. Опрацювати матеріал підручника. Підготування повідомлення про частоту дихальних рухів у різних організмів (за бажанням).