Урок биологии в 8 классе "Газообмен. Механизм дыхания и его регуляция. Л.Р. №9 «Дыхательные функциональные пробы с задержкой дыхания»

Урок №36 биологии в 8 кл. Газообмен. Механизм дыхания и его регуляция. Л.Р. №9 «Дыхательные функциональные пробы с задержкой дыхания»

Цель: ознакомить учащихся с особенностями строения легких; механизмом газообмена в легких и тканях; дать понятие о жизненной емкости легких, сущности дыхательных движений, регулировании вдоха и выдоха.

Задачи: Формировать умения: самостоятельно работать с текстом и рисунками, данными в учебнике;

 извлекать нужную информацию быстро и качественно; логически мыслить и оформлять результаты мыслительных операций в устной и письменной форме;

 характеризовать изменения состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, гигиенические требования к его составу.

Оборудование: модель гортани; таблицы «Органы дыхания, гортань, органы полости рта при дыхании и глотании».

Ход уроков

I. Организационный момент.

II. Проверка домашнего задания.

 
   Часть учащихся выполняет задания по карточкам, выполняя письменную тестовую работу (см сборник «Текущий и итоговый контроль по курсу «Биология» 8 класс).
   В это время с классом проводится беседа по вопросам:
   1. В чем значение дыхания в организме человека?

   2. Объясните взаимосвязь строения и функций носовой полости.
   (В носовой полости осуществляется согревание и увлажнение вдыхаемого воздуха, задерживание и удаление пыли, уничтожение микроорганизмов, распознавание запахов, рефлекторное чихание. Для реализации этих функций в каждой половине носовой полости имеются три носовые раковины, увеличивающие поверхность слизистой оболочки; слизистая обильно снабжена кровеносными сосудами и покрыта мерцательным эпителием, реснички которого удаляют пылевые частицы, а слизь обладает бактерицидным действием. В полости носа имеются обонятельные рецепторы.)

   3. Перечислите основные хрящи, входящие в состав гортани. Каковы функции гортани?
   (Щитовидный хрящ, надгортанник. Надгортанник защищает вход в гортань при глотании пищи. Гортань участвует в образовании звуков, ее слизистая обладает бактерицидными свойствами, при попадании пыли в гортань осуществляется рефлекторный кашель)

   4. От чего зависит сила, высота и тембр голоса?
   (От длины, эластичности и особенностей строения голосовых связок, а это, в свою очередь, зависит от возраста, пола и индивидуальных особенностей. У женщин голос выше, чем у мужчин, т. к. голосовые связки короче. Тембр голоса формируется по окончании периода полового созревания.)
   

5. Каковы особенности строения трахеи? С чем это связано?
   (Трубка длиной 10–12 см, состоит из хрящевых полуколец. Благодаря такому строению стенки трахеи не смыкаются, а пища свободно может проходить по пищеводу. Трахея растет равномерно вместе с туловищем, наиболее интенсивно в первый год жизни и в период полового созревания.)
 

  6. Как устроены альвеолы легких? Какова их функция?
   (Альвеолы – многочисленные тончайшие пузырьки, образованные однослойным эпителием, оплетенные густой сетью капилляров. Часть эпителиальных клеток выделяет особое вещество – суфрактант, препятствующее слипанию альвеол и обладающее антибактериальным действием. Через стенки альвеолярных капилляров происходит газообмен за счет диффузии газов)

7.  Каково строение легкого? Как это связано с его функциями?

Основной орган дыхательной системы – легкие. Здесь происходит газообмен между воздухом и кровью.

Ткань легких состоит из тончайших разветвлений бронхов и тонкостенных легочных пузырьков – альвеол. В легких насчитывают до 700 млн альвеол, их общая поверхность составляет 60–120 м², что в 40–70 раз больше общей поверхности тела человека. Такая огромная поверхность легких обеспечивает более полный контакт кислорода с кровью, что способствует быстрому насыщению крови кислородом, а значит, и активную доставку его к органам и тканям.

Кроме того, стенки легочных пузырьков образованы одним слоем эпителиальных клеток и густо оплетены сеткой капилляров, что также обеспечивает быстрое протекание газообмена.

Эпителиальные клетки легочных пузырьков выделяют биологически активные вещества, которые в виде тонкой пленки выстилают их внутреннюю поверхность. Эта пленка поддерживает постоянный объем пузырьков и не дает им смыкаться. Кроме того, вещества пленки обезвреживают микроорганизмы, проникающие в легкие с воздухом. «Отработанная» пленка выводится через воздухоносные пути в виде мокроты или переваривается легочными фагоцитами.

Снаружи каждое легкое покрыто гладкой блестящей оболочкой из соединительной ткани – легочной плеврой. Внутренняя стенка грудной клетки выстлана пристеночной плеврой. Находящаяся между ними герметичная плевральная полость увлажнена и совсем не содержит воздуха. Поэтому легкие всегда тесно прижаты к стенке грудной полости и их объем всегда изменяется вслед за изменением объема грудной полости, а небольшое количество жидкости, содержащееся в плевральной полости, уменьшает трение при движениях легких.

III. Изучение нового материала.

1. Самостоятельное знакомство учащихся с текстом и рисунками на с. 171–176 учебника.

2. Обсуждение прочитанного под руководством учителя.

– Как изменяется состав воздуха во время дыхания?

(Вдыхает человек воздух, содержащий 21 % кислорода и 0,03–0,04 % углекислого газа. Выдыхает воздух, содержащий 16 % кислорода и 4–4,5 % углекислого газа.)  

Таким образом, выдыхаемый воздух отличается по составу от атмосферного. В нем уменьшается количество кислорода и увеличивается количество углекислого газа и паров воды. Количество азота почти не меняется. Это следствие газообмена, происходящего в организме.

– Как происходит газообмен в легких?

(Легкие состоят из легочных пузырьков (альвеол), густо оплетенных капиллярами.

Согласно законам осмоса и диффузии, кислород из альвеол устремляется в кровь, а углекислый газ из крови – в альвеолы (этому способствуют тонкие стенки альвеол и капилляров).

В насыщении крови кислородом имеется одна важная особенность. Кислород, растворившийся в крови, благодаря диффузии проникает внутрь эритроцитов и вступает там в соединение с гемоглобином. В результате образуется оксигемоглобин. Каждая молекула гемоглобина способна удержать четыре атома кислорода. Благодаря этому каждые 100 мл крови, прошедшие через легкие, уносят с собой 20 мл кислорода. Обогащенная кислородом кровь возвращается в сердце, а оттуда направляется во все органы и ткани.)

– Как проходит газообмен в тканях?

(Кислород из крови переходит в тканевую жидкость, а из нее – в клетки.

Углекислый газ из клеток направляется в тканевую жидкость, а оттуда – в кровь.

Свободного кислорода в крови немного. Основная его часть входит в состав молекул оксигемоглобина. Оксигемоглобин – вещество непрочное. Он способен сохраняться только тогда, когда в окружающей среде много свободного кислорода. Поэтому во время движения крови по крупным сосудам оксигемоглобин не разрушается. Но, как только кровь достигает капилляров и растворенный в ней кислород станет переходить в ткани, начинается распад оксигемоглобина на гемоглобин и кислород. Этот процесс идет тем сильнее, чем быстрее кислород покидает капилляры, и продолжается до полного распада всех молекул оксигемоглобина.

В плазме крови углекислого газа может быть растворено совсем немного. Однако он вступает здесь в химические реакции с различными молекулами, образуя легкорастворимые в крови и весьма неустойчивые вещества. Оказавшись в легочных капиллярах, эти вещества распадаются, и образовавшийся при этом углекислый газ покидает кровяное русло, а затем удаляется из организма.)

– Какие изменения происходят с легкими, мышцами, диафрагмой при вдохе и выдохе?

Отразим эти изменения в форме таблицы.

Дыхательное движение	Состояние дыхательных мышц	Состояние диафрагмы	Состояние легких
1	2	3	4
Вдох	Наружные межреберные мышцы сокращаются и поднимают ребра	Диафрагма сокращается и становится плоской	 Грудная полость увеличивается;  легкие расширяются;  давление в легких становится ниже атмосферного;  воздух устремляется в легкие
Выдох	Внутренние межреберные мышцы сокращаются и опускают ребра	Диафрагма расслабляется и становится выпуклой	 Ребра опускаются;  грудная полость возвращается в исходное положение;  уменьшается объем легких;  давление в легких увеличивается;  воздух выталкивается из легких наружу

– Что такое жизненная емкость легких?

(Жизненная емкость легких – это наибольший объем воздуха, который может выдохнуть человек после самого глубокого вдоха.)

ЖЁЛ – это важный показатель дыхания, который измеряют с помощью прибора – спирометра (рис.113 на стр 175). ЖЁЛ зависит от возраста человека, пола, роста, развития мускулатуры и у разных людей составляет от 2500 до 6000 см³ .

Беседа о влиянии физического труда и спорта на развитие дыхательной системы.

– Как регулируется дыхание?

( В состоянии покоя человек обычно совершает 15 дыхательных движений в минуту. Деятельностью дыхательной системы управляет дыхательный центр продолговатого мозга.)

Учитель. Русским физиологом Н. А. Миславским было установлено, что в продолговатом мозге имеется группа клеток, разрушение которых ведет к остановке дыхания. Так было положено начало изучению дыхательного центра. Дыхательный центр – сложное образование, состоящее из центра вдоха и центра выдоха. Позже удалось показать, что дыхательный центр имеет более сложную структуру и в процессах регуляции дыхания принимают участие также и вышележащие отделы центральной нервной системы, которые обеспечивают приспособительные изменения в системе органов дыхания к различной деятельности организма. Важная роль в регуляции дыхания принадлежит коре больших полушарий.

Дыхательный центр находится в состоянии активности: в нем ритмически возникают импульсы возбуждения. Эти импульсы возникают автоматически. Автоматизм дыхательного центра связывают с процессом обмена веществ в нем. Ритмические импульсы передаются из дыхательного центра по исполнительным нейронам к дыхательным мышцам и диафрагме, обеспечивая чередование вдоха и выдоха.

Возбуждение дыхательного центра могут вызвать также следующие факторы:

 химический состав крови;

 термические рецепторы кожи;

 обонятельные рецепторы и т. д.

Если в результате случайных загрязнений в воздухе оказываются посторонние вещества, то, попав в легкие, они разносятся кровью по всему организму. Вредные вещества способны образовывать в организме химические соединения. Поэтому они могут накапливаться в значительных количествах. Вот почему тяжесть отравления зависит не только от количества вредных веществ в атмосфере, но и от продолжительности пребывания в ней человека.

Если образующиеся при этом соединения оказываются прочными, они надолго задерживаются в тканях организма.

Чтобы от таких веществ избавиться, бывает недостаточно просто покинуть опасную зону. Приходится использовать лекарства, чтобы разрушить эти вещества и удалить их из организма.

Источниками загрязнения воздуха могут явиться выбросы промышленных предприятий, выхлопные газы автотранспорта, в быту – летучие вещества, содержащиеся в лаках и красках, бытовой и угарный газы.

3. Заслушивание сообщения учащегося на тему «Как надо дышать?».

Как правильно дышать? Ответить на этот вопрос можно очень коротко – ритмично и без задержки. Однако в движениях часто нарушается ритм и бывает необходима задержка дыхания. Обычно выдох несколько продолжительнее вдоха. Заметим, что у певцов выдох длится в 30–50 раз дольше вдоха.

Ритмичность дыхания поддерживается ритмичностью движения. Всякое движение, при котором уменьшается объем грудной клетки, должно совпадать с выдохом, а вдох – когда движение способствует увеличению объема грудной клетки. Этим достигается глубина вдоха и выдоха. Поэтому при выполнении гимнастических упражнений необходимо делать вдох, когда разводите руки в стороны, разгибаете ноги или туловище, а выдох – когда сводите руки, сгибаете туловище и ноги.

С выдохом совпадают наиболее сильные, резкие, быстрые движения. Сила движения меньше в момент вдоха.

По возможности следует избегать задержки дыхания в момент мышечного усилия. При задержке дыхания снижается газообмен в легких, нарушается ритм дыхания, повышается давление в легких и кровеносных сосудах, возникает застой крови, ухудшается кровоснабжение всех органов, особенно сердца.

Тренировкой удается мышечное напряжение производить в момент выдоха. Например, опытный боксер удар делает на выдохе, а начинающий – на задержке дыхания. Для пловца особенно важно научиться момент гребка сочетать не с выдохом, а с задержкой дыхания.

Велика роль дыхательной гимнастики. Малая подвижность организма приводит к недостаточному дыханию тканей. Кислородное голодание сердечной мышцы вызывает болевые ощущения в области сердца. Особенно чувствительна к недостатку кислорода нервная ткань. Слабый приток его к мозгу может вызвать головные боли, головокружения. При большой физической нагрузке увеличивается вентиляция легких до 40 л в минуту, а при покое она равна 5–9 л.

Правильное дыхание и движения удлиняют молодость человека.

Вопросы докладчика для слушателей:

1) Чем поддерживается ритмичность дыхания?

2) Когда следует избегать задержки дыхания?

3) Какими симптомами сопровождается кислородное голодание сердечной мышцы?

IV. Закрепление знаний.  1.Беседа по вопросам, предложенным в рубрике «Проверьте свои знания» на стр 176-177.

2. Подумайте:

  1. Перед тем, как нырнуть в воду, профессиональные ныряльщики делают несколько глубоких вдохов и выдохов. Как вы думаете, для чего?
   (Для лучшей вентиляции легких и увеличения ЖЕЛ и, соответственно, более глубокого и длительного погружения.)
   2. При сквозном ранении в грудную полость человек может погибнуть от удушья, даже если легкие не сильно повреждены. Почему так происходит?
   (При повреждении грудной клетки и плевры давление в плевральной полости становится равным атмосферному, и исчезает присасывающая сила грудной клетки, то есть легкие не могут нормально вентилироваться при вдохе, а недостаток кислорода вызывает нарушение работы дыхательного центра.)

3. Л.Р. №9 «Дыхательные функциональные пробы с задержкой дыхания»

V. Задание на дом: изучить текст учебника на с. 171- 177; выполнить задания рубрик; желающим подготовить сообщения о болезнях органов дыхания.

Итоги урока

Рефлексия

Что нового узнал….

Что меня заинтересовало, хочу узнать больше….

Что удивило….

ФИ…………………………………………………………………Дата: 24.01.2017 г.

Л.Р. №9 «Дыхательные функциональные пробы с задержкой дыхания»

Цель:изучить влияние изменения ритма дыхания на дыхательные движения человека.

Оборудование:секундомер

Ход работы

№ п/п	Действия	Наблюдения, рисунки, выводы
1	Сядьте и расслабьтесь в течение нескольких минут. Работая в паре, подсчитайте количество вдохов в течение 1 минуты. Результат запишите в таблицу.	Количество вдохов в течение 1 минуты …………………………………………..
2	По команде сделайте глубокий вдох и задержите дыхание. Определите время задержки дыхания. Результат запишите в таблицу.	Время задержки дыхания………………………………
3.	Восстановите дыхание. Сделайте несколько глубоких вдохов/выдохов, после чего по команде задержите дыхание. Определите время задержки дыхания. Результат запишите в таблицу.	Время задержки дыхания………………………………
4.	Восстановите дыхание. Сделайте 20 приседаний в быстром темпе, сядьте, подсчитайтеколичество вдохов в течение 1 минуты. Сравните с результатом, полученным в пункте 1. Результат запишите в таблицу.	Количество вдохов в 1 минуту после  нагрузки: …………………………………………..
5	Сразу по истечении 1 минуты сделайте глубокий вдох, по команде  задержите дыхание. Определите время задержки дыхания. Сравните с результатом, полученным в пункте 2. Результат запишите в таблицу.	Время задержки дыхания………………………………
6	Сделайте выводы

Задание 1. Составьте схему механизма вдоха и выдоха.

Задание 2. Вставьте в предложения пропущенные слова.

1. Атмосферный воздух, которым дышит человек, содержит примерно…..% кислорода, 0,03 % …………………………….., 79% азота и ………………………

2. В выдыхаемом воздухе почти не изменяется количество ……………., а количество…………………  …….и ……..  ….. увеличивается.

3. Количество кислорода в выдыхаемом воздухе по сравнению с атмосферным снижается на ….%.

4. В капиллярах легких ……………… кровь насыщается …………….. и освобождается от …………   ……….

5.  Богатая кислородом ………………………кровь из сердца выбрасывается в …………….круг кровообращения и распространяется по организму.

Задание 3. Проверьте свои знания.

1^*. Сравните кашель и чихание, найдите сходство и различие в этих процессах.

2*. Почему биологически невыгодно дышать поверхностно?

3^*. На каком физическом законе основаны процессы газообмена в организме человека?

4 **. Используя рис. 110 в учебнике, объясните, чем отличается газообмен в легких от газообмена в тканях организма человека.

5**.Что выгоднее для ныряльщика: перед погружением сделать несколько глубоких вдохов/выдохов или вдохнуть как можно больше воздуха?

4. Заслушивание сообщения учащегося на тему «Гигиена воздуха».

О целительной силе чистого воздуха очень убедительно говорит врач Комов в романе Павленко «Счастье»: «…ваша болезнь требует простого лекарства – воздуха. Побольше его – и наяву и во сне. Нужно насквозь продуть себя, омыть каждую клетку свою свежим воздухом. Есть на открытом воздухе, а спать непременно… Итак, начните принимать воздух в самых неограниченных дозах. Научитесь дышать. Привыкайте относиться к воздуху, как к пище, пережевывайте его носоглоткой, ощущайте на вкус, на запах, наслаждайтесь им, как гурман… Держитесь в своей болезни политики открытых дверей».

Загрязнение воздуха дымом способствует заболеванию бронхов легких. Вреден для организма спертый воздух душных помещений: в нем может быть много ядовитых газов, пыли, микробов. Нужно следить за чистотой воздуха в помещениях. Это гигиеническое правило Владимир Владимирович Маяковский выразил так:

                                      Нельзя человека

                                                           закупорить в ящик.

                                      Жилище проветривай

                                                           лучше и чаще.

Мы всегда окружены невидимым облаком пыли. Она портит жилище, одежду, продукты. Но главное – пыль в воздухе вредна для здоровья человека. При помощи ультрамикроскопа подсчитали количество пылинок в воздухе. В 1 см³ городского воздуха много сотен тысяч пылинок. В крупных промышленных городах ежегодно на 1 км² оседает до 1500 т пыли.

Особенно вредна производственная пыль. Еще Михаил Васильевич Ломоносов писал о вредности «каменной и земляной пыли». И только спустя 100 лет было исследовано вредное влияние пыли на организм рабочего.

Каторжные условия труда описал Эмиль Золя в романе «Жерминаль», где он рассказывает о рабочих, которые, откашливаясь, выплевывают угольную черную мокроту.

Оздоровление условий труда – важная задача производства.

Вместе с пылью в воздухе всегда есть бактерии. Они оседают на пылинки и, как на парашютах, долго находятся во взвешенном состоянии.

Там, где много пыли в воздухе, много и микробов. В жилом помещении в 1 м² воздуха их 15–20, на улице до 5 тысяч.

Подсчитано, что количество микробов в 1 м³ воздуха школьного класса до начала занятий 2600, а к концу занятий первой смены достигает 13 500!

Из одной бактерии при температуре +30С через каждые 30 минут образуется две, при температуре + 20 С – их деление замедляется в 2 раза, а при температуре +10 С – в 20 раз. Прекращают размножаться микробы при +3–4 С. В зимнем морозном воздухе почти нет микробов.

Губительно действуют на микробы солнечные лучи. «Куда не проглядывает солнечный луч, туда часто заходит врач», – гласит итальянская поговорка.

Вопросы докладчика для слушателей:

1) Заболевания каких органов вызывает загрязненный дымом воздух?

2) Сколько пыли оседает ежегодно на 1 км² в крупных промышленных городах?

3) Как изменятся число микробов в 1 м³ воздуха школьного класса к концу занятий по сравнению с началом?