БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ
Шлях молекули кисню від носової порожнини до нейрона мозку.
- Носова порожнина: кисень із повітрям потрапляє через ніздрі всередину. Тут воно стає теплим, вологим та чистим.
- Дихальні шляхи: далі повітря рухається через носоглотку, гортань, трахею та бронхи.
- Легені: кисень доходить до легеневих пухирців — альвеол, які обплетені дрібними судинами (капілярами).
- Газообмін у легенях: через тонкі стінки альвеол кисень проникає у кров.
- Транспорт кров’ю: у крові кисень з’єднується з гемоглобіном в еритроцитах. Так утворюється оксигемоглобін, а кров стає артеріальною.
- Система кровообігу: серце виштовхує цю кров у велике коло кровообігу. Вона тече через аорту та артерії до всіх частин тіла.
- Газообмін у тканинах: кров доходить до капілярів мозку. Кисень виходить із судин у тканинну рідину, а звідти — до нейронів.
- Нейрон: усередині клітини кисень потрапляє в мітохондрії. Там він допомагає розщеплювати речовини та створювати енергію (АТФ).
🧠 ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ
1. Чому часто чуємо помилкове твердження, що в легенях кисень перетворюється на вуглекислий газ. Аргументовано спростуй його.
Кисень не перетворюється на вуглекислий газ безпосередньо в легенях. У цьому органі відбувається лише обмін: кисень заходить у кров, а вуглекислий газ виходить із неї. Сам вуглекислий газ з’являється пізніше — усередині клітин організму, коли вони розщеплюють поживні речовини для отримання енергії.
2. Для порятунку людини, що зазнала отруєння чадним газом, використовують барокамери, у яких створюється підвищений тиск повітря, насиченого киснем. Як такі пристрої допомагають доправити кисень до клітин?
Чадний газ (CO) міцно “захоплює” гемоглобін, не даючи йому переносити кисень. У барокамері під високим тиском кисень починає розчинятися просто в плазмі крові. Таким чином, плазма бере на себе роль еритроцитів і доставляє кисень до клітин, рятуючи організм від задухи.
❓ ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ
1. Назви етапи дихання і коротко схарактеризуй їх.
- Вентиляція легень: вдих повітря в легені та його видих.
- Газообмін у легенях: перехід кисню в кров, а вуглекислого газу — в альвеоли.
- Транспорт газів: рух кисню до клітин і вуглекислого газу до легень через кровоносну систему.
- Газообмін у тканинах: вихід кисню з крові в клітини та перехід вуглекислого газу в кров.
- Клітинне дихання: використання кисню клітинами для отримання життєвої енергії.
2. Як будова легень пристосована до здійснення газообміну?
- Величезна площа: мільйони альвеол створюють велику поверхню для контакту з повітрям.
- Дуже тонкі оболонки: стінки альвеол і капілярів складаються лише з одного шару клітин, тому гази проходять крізь них миттєво.
- Багато судин: альвеоли щільно вкриті капілярами для постійного оновлення крові.
3. Порівняй газообмін у легенях і тканинах.
| Ознака | Газообмін у легенях | Газообмін у тканинах |
|---|---|---|
| Напрямок руху кисню (O₂) | З альвеол у кров | З крові у клітини тканин |
| Напрямок руху CO₂ | З крові в альвеоли | З клітин тканин у кров |
| Перетворення крові | Венозна кров стає артеріальною (збагачується киснем) | Артеріальна кров стає венозною (віддає кисень) |
| Причина процесу | Вищий тиск кисню в альвеолах і вищий тиск CO₂ у венозній крові | Вищий тиск кисню в артеріальній крові та вищий тиск CO₂ у тканинах |
4. Унаслідок окиснення глюкози у клітинах утворюється вуглекислий газ. Опиши ланцюжок подій, що описує його шлях по організму людини.
Вуглекислий газ з’являється в мітохондріях клітин. Через дифузію він виходить у тканини, а потім — у капіляри. У крові він або з’єднується з гемоглобіном, або пливе в плазмі. Венозна кров несе його до серця (у праву частину), яке качає її до легень. У легеневих капілярах газ виходить в альвеоли й залишає тіло під час видиху.
А ось захоплива історія)
Я народилася у клітині м’яза, коли та отримувала енергію. Звідти мене одразу виштовхнуло у кров’яну річку. Більшість моїх сестер-молекул для зручності перетворилися на гідрокарбонат-іони й попливли з плазмою, інші причепилися до гемоглобіну, а я просто розчинилася у воді плазми.
Течія пронесла нас через гуркотливе серце і доправила до легень. Тут я відчула, що мене тягне назовні. Я вискочила з крові в повітряний мішечок-альвеолу, і потужний потік повітря під час видиху виніс мене у світ. Моя подорож закінчилася.
5. Робота з медіаресурсами. Доведи, що отруєння чадним газом смертельно небезпечне. Скористайся матеріалами в додатку (завдання 35.4). Розкажи, як запобігти отруєнню.
Чадний газ дуже небезпечний, бо він зв’язує гемоглобін у 200-300 разів сильніше за кисень. Утворюється карбоксигемоглобін, який не може дихати. Клітини мозку і серця швидко гинуть без кисню.
Для профілактики слід: регулярно чистити димарі, стежити за справністю плит, провітрювати кімнати з опаленням і ніколи не залишати ввімкненим авто в гаражі.
6. Поміркуй, як змінюється насичення крові киснем із підйомом у гори. Досліди це в додатку (завдання 35.4) за допомогою віртуальної симуляції.
Чим вище в гори, тим нижчий атмосферний тиск. Кисню в повітрі стає “менше” під тиском, тому йому важче потрапляти в кров. Насичення крові падає, що призводить до гірської хвороби, слабкості та болю в голові.
Парціальний тиск кисню
Це тиск, який створює саме кисень у суміші газів. Різниця цього тиску змушує гази рухатися.
Насичення крові киснем (киснева сатурація)
Це показник того, скільки відсотків гемоглобіну в крові зараз тримають кисень.
Завдання 1. Досліди, як змінилося б насичення крові киснем із підйомом у гори, якби не працювали компенсаторні механізми організму людини.
| Висота, м | Парціальний тиск кисню, мм рт. ст. | Рівень насичення O2, % | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| атмосфера | альвеоли | артерії | Тканини | Вени | ||
| 0 | 159,5 | 125,9 | 100,9 | 42,2 | 43 | 97,6 |
| 1000 | 142,5 | 106,3 | 87,5 | 41,2 | 41,9 | 96,5 |
| 3000 | 112,7 | 71,4 | 61,1 | 37,3 | 37,9 | 91,3 |
| 5000 | 88,1 | 42,8 | 37,3 | 28,2 | 28,6 | 73,2 |
Висновки
На висоті 5000 м тиск кисню падає так сильно, що насичення крові знижується до критичних 73,2 %. Це викликає кисневий голод (гіпоксію), що проявляється запамороченням або втратою свідомості.
Завдання 2. Досліди, як певні фізіологічні зміни можуть частково компенсувати зниження парціального тиску кисню в повітрі.
Коли кисню мало, організм починає частіше дихати й швидше качати кров (зростає пульс). Також з часом у крові стає більше гемоглобіну. Це допомагає краще постачати кисень до органів навіть у складних умовах.
🧩 СКЛАДАЮ РЕФЛЕКСИВНУ МОЗАЇКУ
1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.
Я дізнався про п’ять послідовних етапів дихання. Також зрозумів, що кисень подорожує в еритроцитах як оксигемоглобін. Третій факт — смертельна небезпека чадного газу через блокування крові.
2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо…
Я став більш обізнаним щодо складної системи перенесення газів організмом та важливості безпеки при використанні газу.
3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Було важко розрізнити назви сполук газів із гемоглобіном. Я подолав це, уважно вивчивши схеми в підручнику та повторивши терміни кілька разів.
4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Я буду пильнішим до вентиляції вдома та поясню близьким, чому небезпечно перебувати біля працюючого двигуна в закритому просторі.