Газообмен в легких и тканях. Образовательные Задачи урока:

Газообмен в легких и тканях.
Цель урока: Изучить процесс газообмена, механизмы его протекания.
Задачи урока:
Образовательные


повторить строение и функции верхних и нижних дыхательных, выявить взаимосвязь
строения и функций органов дыхания.
углубить знания о газообмене в легких и тканях, о физиологической связи
кровеносной и дыхательных систем.
Развивающие



формировать у учащихся умение сравнивать,
развивать творческое мышление и речь учащихся.
продолжить формирование навыков самостоятельной работы
Воспитательные


расширение кругозора учащихся и формирование интереса к предмету
развитие коммуникативных способностей.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний с элементами
проблемного обучения.
Методы обучения:


метод эвристической беседы (решение проблемных вопросов)
метод работы с дидактическим материалом
Информационная база: уроки биологии Анатомия. Кирилл и Мефодий. 9 класс, Алас
тела человека.
Применяемые технологии: Информационно-коммуникационные, технология
проблемного обучения.
План урока
1. Актуализация знаний.
2. Изучение нового материала:
а) состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха (беседа)
б) газообмен в легких (анимация)
в) газообмен в тканях
3. Закрепление. (Беседа, выполнение тестирования)
4. Рефлексия
5. Подведение итогов урока.
6. Выставление отметок, сообщение домашнего задания
Базовые понятия и термины: альвеолы; газообмен; диффузия; парциальное давление;
кессонная болезнь; гемоглобин; оксигемоглобин; карбогемоглобин; гипоксия; легочное
дыхание; тканевое дыхание.
Ход урока
I.
Организационный момент
Учитель: Здравствуйте, ребята. Присаживайтесь. Рада видеть вас на сегодняшнем
уроке. Настаиваемся на продуктивную работу и приступаем.
Для начала вспомните, какую тему вы изучали на предыдущем уроке, с какими
понятиями познакомились? (Ответы учащихся)
Сегодня на уроке мы закрепим ваши знания о строении и функциях дыхательной
системы, о взаимосвязи строения органов дыхания и их функций и продолжим
изучение темы: «Дыхание». А тему сегодняшнего урока вы узнаете чуть позже.
II.
Проверка знаний
1)Фронтальный опрос (Работа с терминами (будут необходимы при изучении нового
материала)):
Дыхание (процесс обмена газами между организмом и окружающей средой)
Артерии (кровеносные сосуды, идущие от сердца)
Капилляры (мельчайшие кровеносные сосуды)
Артериальная кровь (кровь, насыщенная кислородом)
Венозная кровь (кровь, насыщенная углекислым газом.)
Альвеолы (легочные пузырьки)
Эритроциты (красные кровяные тельца, содержащие гемоглобин.)
Гемоглобин (белковое вещество, входящее в состав эритроцита).
2) Подпишите названия органов дыхательной системы (самостоятельная работа учащихся
на бланках)
3) Вставьте пропущенные слова:
Дышать нужно через … (1). Носовая полость выстлана … (2), покрыта многочисленными
… (3), которые задерживают … (4). Клетки носовой полости выделяют … (5), которая
задерживают частички пыли и микробы. В задней части носовой полости находятся ….
(6) клетки, воспринимающие запахи. Из носовой полости воздух попадает в …(7), а затем
в глотку, с которой сообщается …. (8) полость.
IV. Изучение нового материала
Учитель: Дыхание – свойство всех живых организмов . Сегодня на уроке мы продолжим
изучение этого процесса , который как и все процессы в живых организмах, подчинен
законам физики . Какова же тема урока вы узнаете разгадав ребус.
,,,
,,
,,
о=е
О𝟐
Сообщение темы: «Газообмен в легких и тканях»
– Как вы считаете, какова цель нашего урока? (Ответы ребят)
Обобщение, сообщение целей и хода урока
Учитель: Сколько можно выделить этапов в дыхании человека? Эта информация уже
известна вам с прошлого урока. (Демонстрация слайда «Этапы дыхания» из ЭОР Атлас
тела человека)
Учащиеся: Молодцы, ребята! Человек дышит атмосферным воздухом, который состоит
из смеси газов. Как вы считаете – одинаков ли состав воздуха, который мы вдыхаем и
состав воздуха, который выдыхаем. (Учащиеся отмечают, что состав вдыхаемого и
выдыхаемого воздуха различен).
Обратите внимание на экран. Каково процентное содержание кислорода и углекислого
газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе?
– Как количественно изменяется состав выдыхаемого и вдыхаемого воздуха?
О2
Вдыхаемый воздух
N2
CО2
Инертные газы
Водяной пар
21% 79% 0,04% Небольшое кол-во Небольшое кол-во
Выдыхаемый воздух 16% 79%
4%
Небольшое кол-во Увеличенное кол-во
Учащиеся: Из таблицы видно, что в выдыхаемом воздухе увеличивается количество
углекислого газа почти на 4%, а количество кислорода уменьшается почти на 5%.
Учитель: Почему в выдыхаемом воздухе увеличивается количество углекислого газа и
уменьшается количество кислорода? (Проблемный вопрос)
Ответить на этот вопрос вы сможете, когда познакомитесь с тем, как осуществляется
газообмен в организме.
В основе газообмена лежит процесс диффузии. Вспомните из курса физики 7 класса, что
такое диффузия?
Учащиеся: Диффузия – физическое явление, когда молекулы любого газа, если их
концентрация велика, стремятся проникнуть сквозь проницаемые для них оболочки туда,
где их концентрация мала.)
Учитель: Совершенно верно. (Демонстрация анимации «Газообмен в легких и тканях»)
(Приложение 4).
Учитель: (Объясняет понятия парциального давления газов и механизмов газообмена в
легких и тканях.)
Воздух представляет собой смесь газов, в которую входят азот, кислород, углекислый
газ, аргон и другие газы. Воздушная масса атмосферы оказывает на нас давление, равное
примерно 760 мм рт. ст.
В смеси газов каждый газ оказывает независимое давление, которое называют
парциальным давлением данного газа. Стенки легочных альвеол человека состоят из
однослойного плоского эпителия, покрытого слизью. Направление и скорость процесса
переноса газов через стенки альвеол определяются разностью парциальных давлений
газа. Согласно законам физики, если над жидкостью находится смесь газов или две
жидкости разделены проницаемой для газов мембраной, то газы будут диффундировать от
места большего давления к месту меньшего до тех пор, пока не установится динамическое
равновесие – равенство прямого и обратного потоков газов. Поскольку парциальное
давление кислорода в альвеолах больше, чем в венозной крови, то кислород
диффундирует из альвеолы в капилляры. Напротив, напряжение углекислого газа больше
в венозной крови, чем в альвеолярном воздухе, поэтому углекислый газ диффундирует в
альвеолы.
Учитель биологии. (Проводит фронтальную беседу с использованием схемы 2.)
Второй этап дыхания человека – перенос газа кровью. В состоянии покоя за 1 мин мы в
среднем потребляем 250 мл кислорода и выделяем 200 мл углекислого газа. Газы,
входящие в состав воздуха, очень слабо растворяются в жидкостях. Однако в крови
имеется удивительное вещество – гемоглобин, – которое способно химически связывать
кислород и углекислый газ, а также поддерживать постоянную реакцию крови.
Схема 2
Кровь, поступив через легочную артерию в легкие, растекается по капиллярам альвеол,
образующих густую сеть, что обеспечивает хороший газообмен. Кислород, переходя из
альвеолярного воздуха в кровь, вступает в непрочное соединение с гемоглобином, образуя
оксигемоглобин. В виде оксигемоглобина кислород от легких кровью переносится к
тканям.
Связывание кислорода в гемоглобине осуществляется с помощью иона железа. Одна
молекула гемоглобина присоединяет четыре молекулы кислорода. При этом гемоглобин
превращается в оксигемоглобин, а кровь из вишневой венозной становится алой
артериальной. Эта реакция обратима. Прямой перенос кислорода плазмой крови
незначителен: в 100 мл артериальной крови растворено 3 мл свободного кислорода и 19
мл связано гемоглобином.
Перенос углекислого газа также связан с гемоглобином. Примерно 10% газа соединяется с
этим белком и образует непрочное химическое соединение карбогемоглобин. Остальная
часть соединяется с водой и превращается в угольную кислоту. Далее кислота реагирует с
ионами натрия и калия в плазме крови.
Учитель: Немного отдохнем. Физкультминутка




Закройте глаза, попытайтесь нарисовать глазами сначала горизонтальную восьмерку 3
раза, затем вертикальную восьмерку 3 раза. Повторите упражнение 2 раза.
Сесть, крепко зажмурить глаза на 3-5 секунд. Затем открыть их на 3-5 с. Повторить 3
раза.
Встать, смотреть прямо перед собой 2-3 с. Затем поставить палец руки на расстояние
25-30 см от глаз, перевести взор на кончик пальца и смотреть на него 3-5 с.
Вдохните побольше воздуха, представьте, как он путешествует по организму.
Медленно выдохните. Повторите 3 раза.
Учитель. Продолжаем работать. Переходим к рассмотрению последнего этапа
газообмена - газообмен в тканях. Он протекает по тем же физическим законам, что и
газообмен в легких. Попытайтесь объяснить этот процесс, используя термины
«гемоглобин»,
«парциальное давление кислорода»,
«парциальное давление углекислого газа»
«оксигемоглобин»
«карбоксигемоглобин»
«диффузия»
Учащиеся (формулируют свои предположения).
Обязательным условием нормального дыхания являются определенные концентрация
кислорода в воздухе и величина атмосферного давления. Эти показатели меняются, если
человек поднимается в горы или опускается под воду.
Сообщения учащихся
Сообщение 1 ученика: «Особенности дыхания в горах»
Родиной древнейших цивилизаций считают благодатную в природном отношении полосу,
простирающуюся от Китая до Средиземноморья. Однако со временем человек стал
осваивать и другие районы планеты. Появились жители и в высокогорных областях.
Много веков тому назад были заселены высокогорные области Тибета и Анд.
Именно в Андах на высоте 4,5 км над уровнем моря впервые (XVI в.) испанские
завоеватели Америки столкнулись с «горной болезнью». У больных появилась резкая
одышка при движениях, общая вялость, головная боль и другие неприятные явления.
Объяснить причины этой болезни смогли лишь только через три века, благодаря работам
французского ученого П.Бера. Он доказал, что «горная болезнь» возникает в результате
низкого парциального давления кислорода в разреженной атмосфере. Ученый отметил,
что развитие болезни начинается именно с 4 тыс. м и нарастает по мере подъема.
Схема 3 демонстрирует парциальное давление кислорода на разных высотах. Под цифрой
I – высота в км, II – парциальное давление кислорода в атмосфере, III – парциальное
давление в альвеолах; А – порог, за которым наступают нарушения физиологических
функций у человека, Б – порог нарушений, опасных для жизни.
Схема 3
Каковы же пределы человеческих возможностей? Где та граница, которую человек не
смог бы перешагнуть, поднимаясь все выше и выше в небо. В настоящее время уже
десятки альпинистов поднимались без кислородного прибора на вершину Эвереста (8848
м над уровнем моря). Итальянец Р.Месснер совершил это восхождение дважды. Однако
самое выдающееся достижение в покорении высоты принадлежит нашему
соотечественнику Ю.Голодову. В ходе подготовки к штурму Эвереста он работал в камере
низкого давления без «кислородного подкрепления» в условиях, соответствующих высоте
в 11 км.
Возможности человеческого организма отнюдь не безграничны. Их можно мобилизовать
путем тренировки, но их границы нельзя расширить, ибо диапазон возможных
приспособительных реакций генетически запрограммирован. Критическим считается
парциальное давление кислорода, приблизительно равное 1 мм рт.ст. на наружной
поверхности клеточной мембраны. При этом давлении нарушается работа цепей переноса
электронов в митохондриях.
Сообщение 2 учащегося: «Особенности дыхания под водой»
Даже кратковременное пребывание под водой требует как специального технического
оснащения, так и соответствующей подготовки человека. Наибольшие трудности в
подводной работе связаны с обеспечением водолаза дыхательной смесью.
Дело в том, что газовая смесь должна поступать в легкие водолаза обязательно под тем же
давлением, которое создает столб воды на данной глубине. При нарушении этого
соотношения внешнее давление просто сдавит грудную клетку, не давая сделать вдох.
При таком дыхании резко увеличивается работа дыхательных мышц. Поэтому опытные
водолазы дышат глубоко, но медленно. Некоторые из них делают всего 3-4 вдоха в
минуту, каждый раз забирая в легкие по 2–2,5 л воздуха.
Огромное значение для глубоководных погружений имеет и состав дыхательной смеси
(схема 3, слева). Если для дыхания под водой применять сжатый воздух, то парциальное
давление кислорода по мере погружения будет расти и на глубине 90 м превысит
нормальное в 10 раз. Между тем кислород, столь необходимый для жизни человека, в
больших концентрациях действует как самый настоящий яд. При длительном вдыхании
как чистого кислорода, так и обычного воздуха под давлением около
3 атм., может возникнуть нарушение функций нервной системы в форме судорожного
припадка. Поэтому с увеличением общего давления процентное содержание кислорода в
дыхательной смеси необходимо уменьшать, чтобы парциальное давление кислорода
оставалось ближе к обычному. На глубине 40 м водолаз получает смесь, содержащую 5%
кислорода, а на глубине 100 метров – всего 2% (вместо обычных 20,9%).
Небезразлично для организма и парциальное давление азота в дыхательной смеси. В
привычной нам атмосфере, где азот составляет почти 79%, этот газ является простым
разбавителем кислорода и ни в каких процессах, протекающих в организме, не участвует.
Однако при высоком давлении азот становится коварным врагом. Он вызывает
наркотическое состояние, похожее на алкогольное опьянение. Поэтому, начиная с
глубины 60 м, водолазам подают азот - кислородную смесь, где азот частично или
полностью заменяют гелием, который физиологически не активен.
IV. Закрепление изученного материала
Учитель: Благодарю вас за подготовленные сообщения.
А теперь, подводя итоги сегодняшнего урока, ответим на вопрос: В чем сходство и в чем
различие процессов газообмена в легких и тканях?
Учащиеся: Сходство заключается в том, что в обоих случаях газообмен осуществляется
через стенки капилляров за счет диффузии. Отличие заключается в том, что во время
газообмена в тканях гемоглобин отдает кислород в клеткам, забирает углекислый газ, и
кровь становится венозной, а в легких происходит обратный процесс – углекислый газ из
венозной крови через стенки альвеол попадает в дыхательные пути и внешнюю среду, а
кислород тем же путем поступает в кровь, которая становится артериальной и вступает в
соединение с гемоглобином.
Учитель: Связь каких систем органов мы доказали на сегодняшнем уроке?
Учащиеся: Дыхательной и кровеносной
Учитель: Сейчас вам предстоит выполнить тестовые задания. На выполнение работы
отводится 10 минут.
Учащиеся: выполняют работу (Приложение 2)
Учитель: Обобщаем сказанное (выводы появляются на слайде.)
Выводы:
1. В основе газообмена в легких и тканях лежит процесс диффузии. (Газы перемещаются
из области большей концентрации в область меньшей концентрации)
2. Кислорода много в альвеолах и мало в капиллярах, углекислого газа, наоборот, мало в
альвеолах и много в капиллярах.
3. В легких кислород через тонкие стенки альвеол и капилляров поступает из воздуха в
кровь, а углекислый газ из крови в воздух. Кровь становится артериальной (малый круг
кровообращения).
4. В тканях кислород поступает из крови в тканевую жидкость, затем в клетки, а
углекислый газ из тканей переходит в кровь. Кровь становится венозной (большой круг
кровообращения).
VI. Подведение итогов урока, выставление отметок за урок, сообщение домашнего
задания.
Учитель: Ребята, наш урок подходит к завершению. Чем каждому из вас понравился
сегодняшний урок? Что нового и интересного вы узнали сегодня?
Учащиеся: Высказывают свое мнение.
Учитель:
Теперь откройте дневники и запишите домашнее задание: § 27, выполнить задания в
рабочей тетради по пройденной теме; Подготовка сообщений на тему:
1. История открытия и борьба с туберкулезом.
2. Влияние курения на органы дыхания и весь организм.
Большое спасибо за вашу активную работу на уроке, падайте дневники для выставления
отметок.
Всего доброго! До встречи на следующем уроке.
Литература
1. Пепеляева О.В., Сунцова И.В. Поурочные разработки к учебным комплектам «Биология.
Человек, 8–9-й класс»; Д.В. Колесова, Р.Д. Маша, И.Н. Беляева «Биология. Человек, 8–9-й
класс»; А.С. Батуева и др. «Биология. Человек, 8–9-й класс»; А.Г. Драгомилова, Р.Д.
Маша «Биология. Человек, 8–9-й класс». – М.: ВАКО, 2005. – 416с.
2. Слайд-альбом «Человек и его здоровье» / В.С. Рохлов, В.И. Сивоглазов. – М.: Центр
Планетариум, 2003. (Серия слайд-альбомов «Мир биологии»).
3. «Анатомия 8-9 классы. Электронный атлас для школьника»