Chuyên đề hô hấp ở động vật

CHUYÊN ĐỀ: HÔ HẤP Ở ĐỘNG VẬT PHẦN I - MỞ ĐẦU Sinh lí động vật mơn học giảng dạy trường THPT, nội dung môn học đưa vào nhiều kì thi học sinh giỏi nước quốc tế Khi học sinh nghiên cứu chuyên đề hô hấp động vật gặp nhiều khó khăn chun đề lí thuyết tương đối dài khó Hơ hấp động vật đa dạng, nhiên phạm vi chuyên đề hẹp, tập trung sâu vào số kiến thức trọng tâm câu hỏi, tập vận dụng phần Hô hấp động vật PHẦN II – NỘI DUNG A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM I Khái niệm Hô hấp q trình O2 từ bên ngồi vào ơxi hố chất tế bào, giải phóng lượng cho hoạt động sống, đồng thời thải CO2 - Hơ hấp tế bào: Là q trình chuyển hóa lượng tích chất hữu thành lượng tích phân tử ATP từ ADP Pvc dạng lượng cung cấp cho tất hoạt động sống tế bào thể Quá trình hơ hấp gồm năm giai đoạn : - Thơng khí (khơng khí vào khỏi quan trao đổi khí) - Trao đổi khí quan trao đổi khí (mang, phổi ) - Vận chuyển khí O2 CO2 ( vận chuyển O2 từ quan trao đổi khí đến tế bào vận chuyển CO2 từ tế bào đến quan trao đổi khí thải ngồi) - Trao đổi khí mơ - Hơ hấp tế bào *Hiệu trao đổi khí phụ thuộc vào đặc điểm bề mặt trao đổi khí, là: Diện tích bề mặt rộng Bề mặt ẩm ướt: Bề mặt ẩm ướt cần thiết việc hồ tan chất khí, cho phép chúng qua cách dễ dàng Có lưu thơng khí: tạo chênh lệch cực đại nồng độ hay khuynh độ khuếch tán hai phía bề mặt trao đổi khí Có nhiều mao mạch máu: Ở nhiều lồi động vật máu chảy qua mao mạch mang đioxit cacbon tới quan trao đổi khí nhanh chóng vận chuyển oxy hoà tan khắp thể 5 Các sắc tố hô hấp: Các sắc tố hô hấp kết hợp cách thuận nghịch với oxy Nhờ kết hợp mà oxy tự cịn huyết tương, chênh lệch nồng độ oxy trở nên lớn thuận lợi cho việc khuếch tán oxy vào máu Sắc tố phổ biến hemoglobin, thấy đa số loài động vật có xương sống nhiều lồi động vật không xương sống Các sắc tố tương tự chứa sắt hemerytrin clororuorin thấy vài loài giun đốt, hemocyanin chứa đồng thấy vài loài thân mềm số loài chân khớp II Hướng tiến hố hệ hơ hấp Trao đổi khí qua bề mặt thể Động vật đơn bào hay số động vật đa bào ruột khoang, giun trịn, giun dẹp, giun đốt tiến hành trao đổi khí trực tiếp qua bề mặt cỏ thể qua màng tế bào Chúng thực q trình chúng có diện tích bề mặt trao đổi khí rộng so với thể tích chúng Hơn chất khí hồ tan qua bề mặt trao đổi khí nhờ q trình khuếch tán khuếch tán nhanh tới tất phận bên thể ngược lại từ phận bề mặt khoảng cách chúng nhỏ Trao đổi khí qua hệ thống ống khí Ở sâu bọ, trao đổi khí thực nhờ hệ thống ống khí Các ống khí làm nhiệm vụ dẫn khí, phân nhánh thành ống khí nhỏ nhất, tiếp xúc trực tiếp với tế bào thể thực trao đổi khí Hệ thống ống khí thơng với khơng khí bên ngồi nhờ lỗ thở Sự thơng khí ống khí thực nhờ co dãn phần bụng Trao đổi khí qua mang Sự trao đổi khí động vật nước trai, ốc, cua, cá thực qua mang Trong số lớp cá có hệ thống trao đổi khí hồn hảo Hệ thơng thu lấy 80% oxy từ nước chảy qua Cơ quan trao đổi khí cá cung mang Mỗi bên đầu có cung mang, cung mang ngăn cách với ngau khe cung mang gọi khe mang Mỗi cung mang có trục xương cong gọi xương cung mang cung tạng Chỗ khe mang mở vào hầu, từ xương cung mang phát nhiều gai mang dài cứng trơng hình lược Chúng có tác dụng rào chắn bảo vệ cho mang mềm mại không bị thức ăn hay vật thể khác lọt vào làm hư hại mang Từ xương cung mang phát que xương nhỏ gọi tia mang có chức đệm đỡ cho phiến mang dẹt Phía ngồi mang che phủ nắp mang riềm nhỏ quanh thành sau nắp Riềm mang có tác dụng van điều chỉnh lưu thơng dịng nước qua mang Sự lưu thơng khí: Khi thở vào: hầu hạ xuống, giảm áp lực miệng nước tràn qua miệng lúc nắp mang hai bên phình làm diềm mang khép lại, nước liên tục chảy qua cung mang Khi thở ra: miệng ngậm lại, hầu nâng lên nhanh tạo áp lực mạnh đẩy nước qua khe cung mang, đồng thời nắp mang ép vào, van diềm mang mở đẩy nước Điều đáng ý chiều dòng máu mao mạch phiến mang nhỏ ngược chiều với dòng nước qua mang có hiệu trao đổi khí cao Trao đổi khí phế nang (trong phổi ) * Đối với đa số động vật cạn số động vật nước rắn nước, ba ba, cá heo, cá voi trao đổi khí thực qua bề mặt trao đổi khí phế nang phổi * Ở người, phổi túi lồi từ khu vực hầu ống tiêu hoá với tim, chúng lấp đầy toàn khoảng trống lồng ngực Khí quản có đường kính khoảng cm dài 10 cm Khí quản tăng cường sụn chữ C nằm thành Ở đỉnh khí quản nơi tiếp xúc với hầu quản Phía khí quản chia thành phế quản gốc phải trái, phế quản gốc lại tiếp tục phân chia thành ống nhỏ tăng cường đàn hồi sụn tương tự khí quản Kiểu phân nhánh chia phổi thành thuỳ rõ rệt Trong thuỳ, đường dẫn khí phế quản tiếp tục phân chia cuối đường ống hẹp khơng có sụn bao quanh, đường kính mm Đây phế quản nhỏ, chúng lại tiếp tục phân chia cuối kết thúc túi chứa khí nhỏ gọi phế nang Các phế nang xếp thành chùm giống chùm nho cung cấp nhiều mao mạch, trao đổi khí diễn cách dễ dàng Phổi cấu tạo từ mơ liên kết nên có tính đàn hồi cao Hệ thống trao đổi khí người: khoang mũi, thực quản: có sụn hở hình C giúp tăng thể tích khí ho, thở Đỉnh khí quản, nơi tiếp xúc với hầu quản Từ khí quản phế phân nhánh nhiều kết thúc phế nang Phế nang có nhiều mao mạch bao quanh, khoảng 700 triệu phế nang phổi Mỗi khoang màng phổi gồm phổi Lá thành bám vào lồng ngực tách khỏi phổi Lá tạng bao lấy phổi Giữa phổi có dịch màng phổi giúp khơng dính tạo nên áp suất âm - Sự thơng khí phổi thực nhờ hơ hấp Đối với cử động hơ hấp bình thường, hơ hấp tham gia gồm có: + Cơ hồnh: làm tăng tích lồng ngực theo phương thẳng đứng + Cơ liên sườn ngoài: theo hướng trước sau hai bên Khi hoành liên sườn co, thể tích lồng ngực tăng, thành bám chặt vào thành ngực nên bị tách khỏi phổi dẫn đến áp suất âm có trị số lớn (thơng qua tạng có tác dụng làm phổi bị đẩy căng dẫn đến khơng khí tràn vào phổiKhi hơ hấp co thể tích lồng ngực tăng lên → tạng bị kéo → phổi bị kéo căng → khơng khí tràn vào phổi) Đó cử động hít vào Khi hồnh liên sườn dãn, có tính đàn hồi thể tích lồng ngực giảm phổi tự co lại, khơng khí đẩy ngồi Đó cử động thở Khi thở có khoảng 500ml khí lưu thơng có khoảng 350ml khí trao đổi cịn 150ml khí đọng nằm lại phổi Thở sâu hít thêm 2500ml, thở thêm 1500ml Dung tích sống khoảng 45000ml Có khoảng 1000ml khí cặn phổi * Ở chim, trao đổi khí thực qua ống khí nằm phổi với hệ thống mao mạch bao quanh Sự lưu thông khí qua ống khí thực nhờ co dãn túi khí thơng với ống khí Khơng khí lưu thơng liên tục qua ống khí phổi theo chiều định kể lúc hít vào lúc thở nên khơng có khí đọng ống khí phổi Như vậy, trao đổi khí xảy liên tục máu mao mạch với khơng khí giàu O2 lưu thơng ống khí Q trình hơ hấp 5.1 Thơng khí Khí oxi khuếch tán vào trong, bị đẩy sâu khỏi bề mặt trao đổi khí Sự cung cấp oxi từ mơi trường bên ngồi có hiệu khơng khí hay nước chứa oxi hoà tan thường xuyên thay Các dòng chảy tạo nên điều kiện gọi lưu thơng khí, chúng tạo chênh lệch cực đại nồng độ hay khuynh độ khuếch tán hai phía bề mặt trao đổi khí Tham gia vào lưu thơng khí, thể khác có cấu trúc khác nhau, nhiên thường có tham gia vận động Dịng khí trao đổi liên tục hay ngắt quãng( dòng liên tục thường thấy sinh vật sống nước, dòng ngắt quãng hơ hấp người) 5.2 Trao đổi khí phổi mơ * Ngun lí chung -Ngun lí động học PA= P.V/100 (trong PA: Phân áp riêng khí; P: áp suất hỗn hợp khơng khí khơ; V: % thể tích khí hỗn hợp) Khơng khí Phế nang %CO2 0.04% 6% %O2 210% 13% * Cơ chế - Ở phổi, oxi khuếc tán từ phế nang đến màng phế nang thành mao mạch phổi vận chuyển vào máu CO2 vận chuyển ngược lại - Ở mô, oxi từ mao mạch mô vào dịch gian bào qua màng tế bào vào chất nguyên sinh, CO2 khuếc tán ngược lại 5.3 Vận chuyển O2, CO2 Vận chuyển O2 từ quan hô hấp đến tế bào CO từ tế bào tới quan hô hấp (mang phổi) thực nhờ máu dịch mơ O2 khơng khí hít vào phổi (phế nang hay ống khí) O hoà tan nước qua mang khuếch tán vào máu, kết hợp với hêmôglôbin hêmôxianin (các sắc tố hô hấp) vận chuyển tới tế bào CO2 sản phẩm hô hấp tế bào khuếch tán vào máu vận chuyển tới mang phổi CO2 vận chuyển chủ yếu dạng kết natri bicacbônat (NaHCO 3), sản phẩm dạng hoà tan huyết tương qua phổi mang ngồi 5.4 Hơ hấp tế bào - Hơ hấp tế bào xảy ty thể, cần cung cấp O sản phẩm cuối CO2 cần đào thải Quá trình thu nhận O từ mơi trường ngồi thải CO khỏi thể gọi hơ hấp ngồi - Hơ hấp tế bào có mặt oxi gọi hơ hấp hiếu khí Q trình gồm giai đoạn: Đường phân, chu trình Crep chuỗi truyền electron - Hơ hấp tế bào khơng có mặt oxi gội hơ hấp kị khí Hơ hấp kị khí chi gồm đường phân trình lên men tạo sản phẩm hữu trung gian 5.5 Điều hịa hơ hấp a Điều hồ hoạt động hơ hấp yếu tố thần kinh Hoạt động hơ hấp điều hồ yếu tố thần kinh Đó nhóm tế bào đặc biệt, nằm nửa bên phải nửa bên trái hành tuỷ, tạo thành trung khu hô hấp, bao gồm trung khu hít vào trung khu thở Hai trung khu hoạt động mang tính tự động, lại chịu giám sát trung tâm ức chế nằm cầu não Nếu cắt bỏ khối tế bào bên hành tuỷ gây ngừng cử động hô hấp bên Phần ngoại biên gồm nhánh tận dây thần kinh hướng tâm chuyển hưng phấn não, nằm thành đường hô hấp, đặc biệt phế quản phế nang, hơ hấp ngực bụng Ngồi ra, phản xạ hơ hấp xảy kích thích phần khác quan hơ hấp Chẳng hạn, kích thích niêm mạc đường hơ hấp gây phản xạ hắt ho Sự điều hồ hơ hấp chế thần kinh Não trước Trung khu Phneumotaxic Trung khu Apneutastic Trung khu Hít vào Trung khu Thở Dây thần kinh vận động Dây thần kinh vận động Thụ quan Các hít vào co Phổi Các thở co Giãn bị kích thích Hít vào Thở thụ động Thở chủ động Phổi phồng lên Phổi xẹp xuống Phổi xẹp xuống *Vai trị vỏ não: Ngồi hành tuỷ, phần khác hệ thần kinh trung ương cầu não, vỏ não có ảnh hưởng đến trình hơ hấp, nên thể trạng thái xúc cảm khác nhau, nhịp thở, độ sâu tính nhịp nhàng động tác hơ hấp thay đổi Chính vậy, người ta vào thay đổi để chẩn đốn trạng thái hoạt động tinh thần người b Điều hồ hoạt động hơ hấp yếu tố thể dịch Nhịp hơ hấp cịn chịu ảnh hưởng chất hoà tan máu, đặc biệt CO O2 Các chất tăng hay giảm nguyên nhân gây tăng hay giảm nhịp hô hấp Điều hồ hơ hấp chế thể dịch chủ yếu dựa vào chênh lệch phân áp khí CO O2 máu Thực chất điều chỉnh phân áp CO2 O2 thông qua quan thụ cảm hoá học nằm cung động mạch chủ xoang động mạch cảnh Khi phân áp khí O2 máu giảm kích thích quan thụ cảm hoá học, gây xung thần kinh, truyền tới trung khu hô hấp hành tuỷ, từ làm tăng cường hơ hấp Khi phân áp CO2 máu tăng, kích thích quan thụ cảm hoá học Xung thần kinh truyền tới trung khu hơ hấp, từ làm tăng cường hơ hấp để thải CO2 Người ta thấy rằng, thừa CO làm tăng hơ hấp lên gấp lần so với bình thường Khi CO2 kết hợp với H2O tạo thành axít cacbonic làm nồng độ ion H + máu tăng, kích thích vào trung khu thở, gây thở gấp Sự tích tụ CO2 thiếu O2 máu trẻ sơ sinh lọt khỏi bụng mẹ dây rốn bị cắt đứt, nguyên nhân cử động thở đầu tiên, gây nên tiếng khóc chào đời trẻ B CÂU HỎI, BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: a Thí nghiệm “tuần hoàn chéo” của Frederic tiến hành chó vào năm 1890 chứng minh điều gì? Hãy trình bày thí nghiệm trên? b Cho bảng số liệu: Khí Áp suất phần tính mm thuỷ ngân Khơng Khơng khí Máu động mạch Máu tĩnh mạch O2 khí 159 phế nang 100-110 mạch tới phế nang 40 mạch từ phế nang 102 CO 0.2-0.3 40 47 40 Từ bảng rút điều gì? Tại chênh lệch của khí CO thấp, mà trao đổi khí CO máu và khơng khí phế nang diễn bình thường? HD: a Thí nghiệm chứng minh vai trị CO2 hơ hấp Tiến hành: Dùng ống nối chéo động mạch cổ chó với để máu từ thể chảy lên não ngược lại Sau nối vậy, bịt khí quản chó(chẳng hạn chó A) gây nghẹt thở để làm tăng nồng độ CO máu cho thở khí có nhiều khí CO 2, nhịp hô hấp không tăng chó A mà chó B, chó B thở hổn hển trung khu hô hấp bị máu chó A có nhiều CO kích thích, lúc chó A thở bình thường b Bảng cho thấy: - Liên quan đến trao đổi khí - Chênh lệch O2 CO2 nơi Sự chênh lệch áp suất thành phần khí máu tới phế nang áp suất phần khí khơng khí phế nang: O 100-40=60 đến 110-40=70 mmHg; CO2 47-40=7 mmHg Vì: - Vận tốc khuếch tán CO2 vào khơng khí phế nang lớn O2 25 lần - Bề mặt trao đổi khí rộng, ẩm ướt, thơng khí, giàu mạch máu Câu 2: Các bề mặt trao đổi khí cần đặc điểm để giúp cho trình khuếch tán đạt hiệu cao hơn? - Diện tích bề mặt rộng, khả trao đổi khí thể với mơi trường bên ngồi phụ thuộc trực tiếp vào bề mặt khuếch tán - Bề mặt ẩm ướt cần thiết việc hồ tan chất khí, cho phép chúng qua cách dễ dàng Đối với đa số loài sinh vật sống cạn thực vật động vật bề mặt trao đổi khí tất yếu trở thành bề mặt làm tiêu hao nước - Sự lưu thơng khí Giúp cung cấp khí O2 từ mơi trường hiệu Nếu khơng khí hay nước chứa O2 hoà tan thường xuyên thay Các dòng chảy tạo nên điều kiện gọi lưu thơng khí, chúng tạo chênh lệch cực đại nồng độ hay khuynh độ khuếch tán hai phía bề mặt trao đổi khí - Được cung cấp nhiều mao mạch máu Máu đến phổi nhiều qua đảm bảo cho trao đổi khí nhanh hiệu - Các sắc tố hô hấp kết hợp thuận nghịch với O2 làm tăng khả vận chuyển O nhờ kết hợp mà O2 tự cịn huyết tương, chênh lệch nồng độ O trở nên lớn thuận lợi cho việc khuếch tán vào máu Câu 3: Tại người bình thường có thể thở khơng hề suy nghĩ (kể lúc ngủ)? HD: - Nhờ phản xạ hô hấp: phản xạ không điều kiện mà trung khu nằm khu hành tuỷ - Phản xạ xảy sau: + Phế nang xẹp kích thích quan thụ cảm nằm thành phế nang, làm xuất xung thần kinh Xung thần kinh trung khu hô hấp theo dây ly tâm đến làm co thở, gây nên hít vào + Khi phế nang căng kích thích quan thụ cảm nằm thành phế nang làm xuất xung thần kinh trung khu hơ hấp kìm hãm trung khu hít vào, làm dãn cơ hít vào, đồng thời kích thích trung khu thở ra, làm co thở gây tượng thở Cứ vậy, hít vào thở liên tục diễn Câu 4: Khi huyết áp giảm hoạt đợng hơ hấp sẽ biến đổi thế nào? Tại sao? HD: - Khi huyết áp giảm hoạt động hơ hấp gia tăng - Ngun nhân huyết áp giảm vận tốc máu giảm Nên việc vận chuyển cung cấp O2 loại thải CO2 giảm lượng CO2 máu cao bình thường Sự thay đổi huyết áp hàm lượng CO máu kích thích thụ cảm thể áp lực thụ thể hoá học cung động mạch chủ xoang động mạch cảnh truyền hành tuỷ, trung khu hô hấp tăng cường mức hoạt động, điều khiển hoạt động hơ hấp tích cực để loại thải nhanh CO2 máu Câu 5: a Giải thích cơng nhân làm việc hầm than trường có hiện tượng ngạt thở? b Tại lao đợng nặng, người lụn tập thể lực thường thở gấp và chóng mệt người hay tập luyện? HD: a Do hàm lượng O2 giảm hàm lượng CO, CO2 tăng Hb kết hợp dễ dàng với CO taọ thành cacboxihemoglobin qua phản ứng: Hb + CO -> HbCO HbCO hợp chất bền khó phân tích, mà máu thiếu Hb tự chuyên chở thể thiếu O2 nên có cảm giác ngạt thở b Người thường xuyên luyện tập thể lực, hô hấp phát triển sức co giãn tăng lên làm cho thể tích lồng ngực tăng giảm nhiều - Những người tập luyện phải thở gấp đáp ứng nhu cầu trđk chóng mệt Câu 6: a Tại lại có chênh lệch về tỉ lệ loại khí CO và O2 khơng khí hít vào thở ra? b Mợt số loài cá bụng có bong Bóng để làn gì? HD: a Nguyên nhân dẫn dến trao đổi khí khơng khí phế nang máu mao mạch phổi chênh lệch nồng độ khí( thở nồng độ khí O thấp nồng độ khí CO2 cao so với khơng khí hít vào khí O từ khơng khí phế nag khuếch tán vào máu làm giảm hàm lượng O2 khơng khí phế nang khí CO2 từ máu khuếch tán vào phế nang làm tăng lượng CO2 khơng khí phế nang) b Một số lồi cá bụng có bong có tác dụng: - Không dùng để thở mà để bơi, - Một số lồi có buồng mang phụ để tăng diện tích trao đổi khí Câu 7: Tại người ta lại dùng khí cacbogen (5%CO và 95% O2) để cấp cứu người bị ngất ngạt thở mà là O2 nguyên chất? HD: - CO2 kích thích trung khu hơ hấp nhờ quan thụ cảm CO xoang động mạch cảnh cung động mạch chủ làm tăng phản xạ hô hấp => thở nhanh + Nếu khơng có CO2 => ngừng thở khơng kích thích trung khu hơ hấp + Nếu Pco2 bình thường => trì nhịp thở bình thường + Nếu Pco2 cao => nhiễm độc CO2 => nhức đầu, da tím tái, rối loạn tuần hồn Câu 8: a Cơ chế điều hoà hô hấp diễn thế nào? b Những dẫn chứng về vai trị của CO2 hơ hấp HD: a Cơ chế điều hồ hơ hấp diễn sau: Khi hít vào, phổi bị căng ra, áp lực khí phổi tăng, gây kích thích tác động lên thụ quan thần kinh hướng tâm dây thần kinh phế vị thần kinh giao cảm Xung động truyền trung khu hít vào Trung khu đồng thời gửi luồng xung thần kinh đến thực động tác hít vào luồng xung thần kinh lên trung khu ức chế cầu não Trung khu ức chế gửi lệnh đến trung khu hít vào làm ức chế hít vào, đồng thời gửi luồng xung thần kinh đến trung khu thở để thực động tác thở Các chu kì lặp lại lặp lại, tạo nên nhịp hơ hấp Do nói, hít vào phản xạ thở ngược lại, thở phản xạ hít vào b - Tiếng khóc chào đời: sau lọt lịng, bị cắt đứt mối liên hệ với mẹ qua thai, lượng CO2 sản sinh hoạt động cq bên thể tích lũy ngày nhiều kích thích trung khu hơ hấp phát động hoạt động thở gây nên cử động hô hấp Tiếng khóc chào đời động tác hít vào thở để thải CO2 lấy O2 - Ngáp: động tác hít vào sâu thở từ từ, xảy thể mệt mỏi sau ngày làm việc miệt mài giữ nhịp mức độ hơ hấp bình thường khiến khơng kịp thải CO2, CO2 bị tích lũy nhiều vượt q mức bình thường, trung khu hơ hấp gây tượng ngáp để lấy nhiều O2 thải bớt lượng CO2 - Thí nghiệm tuần hồn chéo Feredrich: Dùng ống nối chéo động mạch cổ chó với để máu từ cổ chó chảy lên não chó ngược lại Sau bịt khí quản A → [CO2] máu tăng lên → kích thích trung khu hơ hấp →con B thở hổn hển, A cung cấp lượng O2 nhiều nên nhịp thở chậm lại Câu 9: Q trình trao đổi khí ở trùng diễn thế nào? Ưu điểm của hình thức trao đổi khí đó? Q trình trao đổi khí trùng - Ưu điểm: + Hệ thống ống khí trùng giảm xuống mức tối thiểu mức hao phí lượng trao đổi khí ống khí trực tiếp đến tế bào thể, không tốn lượng chuyển khí trung gian qua hệ tuần hồn + Hình thức TĐK thích nghi với số nhóm lồi động vật có kích thức nhỏ, hệ tuần hồn hở Câu 10: a Giải thích bề mặt trao đổi khí của chim và thú phát triển bề mặt trao đổi khí của lưỡng cư và bị sát ? Hãy chứng minh trao đổi khí của chim hiệu ở thú ? b Trong thể người có sắc tố hô hấp là hemoglobin và mioglobin Cả loại sắc tố này đều có khả kết hợp và phân li oxi Tại thể không sử dụng mioglobin vào việc vận chuyển và cung cấp oxi cho tất tế bào của thể ? HD: a *Vì nhu cầu trao đổi khí chim thú cao : - Chim thú động vật nhiệt nên cần lượng để giữ cho thân nhiệt ổn định - Hơn nữa, chim thú hoạt động tích cực nên nhu cầu lượng cao *Chứng minh trao đổi khí chim hiệu thú : Sự trao đổi khí chim Sự trao đổi khí thú Sự TĐK xảy liên tục máu mao mạch Sự trao đổi khí gián đoạn với khơng khí giàu oxi lưu thơng ống thở khí Có tượng dịng chảy song song ngược chiều Khơng có khí đọng ống khí phổi Có khí đọng phế nang phổi b Cơ thể không sử dụng mioglobin … : oxi gắn với mioglobin chặt nhiều so với hemoglobin giải phóng nồng độ oxi thấp  sử dụng mioglobin vào việc vận chuyển cung cấp oxi cho tất tế bào thể khơng đáp ứng kịp thời nhu cầu oxi tế bào, khơng đảm bảo cho thể hoạt động bình thường Câu 11: a Vì ở người hít vào gắng sức thể tích khí bổ sung ở phổi khơng lớn 1,5 đến 2,0 lít? Ý nghĩa của hiện tượng này b Áp lực âm của lồng ngực là gì? Nguyên nhân tạo áp lực âm của lồng ngực? Nếu màng phổi bị thủng dẫn đến hậu gì? HD: a Vì: + Khi hít vào gắng sức; lượng khơng khí qua phế quản, tiểu phế quản tăng tác động vào thụ thể căng hô hấp thành phế quản, tiểu phế quản phế nang bị kích thích phát xung thần kinh theo dây sống số X đến trung khu hô hấp thần hít vào, gây cử động thở + Khi thở phế nang co nhỏ lại dây X không bị kích thích, trung khu hít vào khơng bị ức chế lại phát xung thần kinh đến hô hấp gây cử động hít vào - Ý nghĩa: phản xạ bảo vệ tránh cho phế nang bị căng dãn mức b Áp lực âm màng phổi áp lực xoang màng phổi thấp áp suất khí - Ngun nhân: + Phổi có hai màng tạo thành túi chứa khí + Khi hô hấp lồng ngưc giãn nở nhanh kéo phổi nở to dần chậm có xu hướng kéo co làm khoang màng phổi bị tách rộng (Do tính đàn hồi mơ xốp phế nang) - Khi màng phổi thủng làm khơng khí từ khoang mang phổi vào xoang lồng ngực áp lực âm lồng ngực dẫn đến phổi xẹp dần khả cử động hơ hấp Câu 12: a Trình bày mối liên quan hai q trình trao đổi khí ở phổi và trao đổi khí ở mơ? b Đối với số động vật hô hấp phổi (cá voi, hải cẩu,…) nhờ đặc điểm nào có thể giúp chúng lặn lâu nước? HD: a Mối liên quan trình này: - Sự trao đổi khí mơ: giúp tế bào thu nhận oxi thải CO 2, CO2 tích lũy máu kích thích trung khu hơ hấp gây phản xạ hơ hấp Như vậy, trao đổi khí tế bào nguyên nhân bên trao đổi khí phổi - Nhờ có trao đổi khí phổi thường xuyên đủ để cung cấp oxi cho hoạt động sống tế bào thải khí CO2 q trình dị hóa tế bào tạo nên Vậy, trao đổi khí phổi tạo điều kiện cho trao đổi khí tế bào b - Lá lách lớn dự trữ nhiều máu, máu lượng oxi lớn - Hàm lượng mioglobin cao hệ để tích lũy O2 - Để bảo tồn oxi, chúng hoạt động ít, thay đổi độ chìm thể nước cách thụ động - Nhịp tim tốc độ tiêu thụ oxi giảm thời gian lặn, máu cung cấp cho bị hạn chế thời gian lặn Câu 13: a Hb gọi là sắc tố hô hấp nhờ đặc tính nào? b Nhờ đặc tính và chênh lệch áp suất CO và O2, Hb có khả kết hợp với O2 và CO2 nhờ đó cung cấp O2 và lấy CO2 cho tế bào phản ứng: I HbCO2  Hb + CO2 II Hb + 4O2  HbO8 III HbO8  4O2 + Hb IV Hb + CO2  HbCO2 Hãy cho biết phản ứng xảy ở đâu và có vai trị gì? c Giải thích hiệu ứng Borh? HD: a Hb gọi sắc tố hô hấp: - Cấu tạo phân tử: mang phân tử O phân tử CO2 Mỗi phân tử Hb có nhân Hem (chứa Fe2+) phân tử pr globulin - Là hợp chất có độ nhớt định để dễ kết dính phân tử O2 CO2 - Mỗi phân tử globin Hb liên kết với phân tử CO2 b Vị trí vai trò I Xảy máu đến phổi, điều kiện PCO2 phổi thấp II Xảy máu đến phổi, điều kiện PO2 phổi cao III Xảy tế bào, cung cấp oxi cho tế bào IV Lấy CO2 tế bào để chuyển để phổi c Hiệu ứng Borh Sự thay đổi nồng độ CO2 ảnh hưởng đến phân li HbO2 Câu 14: a Phân tích đặc điểm đợc đáo giống về bề mặt trao đổi khí ở cá xương và chim mà ở thú không có giúp cá xương và chim trao đổi khí hiệu với mơi trường sống ? b Tại nồng độ CO2 máu tăng cao dẫn tới tăng nhanh trao đổi O máu ? HD : a Có điểm độc đáo giống : - Có hệ thống mao mạch mang (phổi) xếp song song ngược chiều với dịng nước chảy bên ngồi mao mạch phiến mang (ống khí) tạo nên tượng dịng chảy song song ngược chiều giúp tăng hiệu trao đổi khí mang với dịng nước giàu oxi qua mang - Có thơng khí gần liên tục liên tục qua bề mặt trao đổi khí : + Dòng nước chảy chiều gần liên tục qua mang nhờ hoạt động nhịp nhàng cửa miệng, thềm miệng, nắp mang diềm nắp mang + Q trình hơ hấp phổi chim hơ hấp kép nên hít vào thở chim có dịng khơng khí giàu oxi liên tục qua phổi (khơng có khí đọng thú) b *CO2 tác động lên trung khu hô hấp thông qua hệ thống thụ thể hóa học (trên cung đm chủ xoang động mạch cảnh) mạnh nhiều so với oxi dẫn đến nhanh chóng làm tăng cường phản xạ hơ hấp, từ tăng cường trao đổi oxi *Đặc biệt lên thụ thể hóa học trung ương nằm sát trung khu hô hấp, tác dụng trực tiếp CO2 lên thụ thể hóa học trung ương yếu tác dụng gián tiếp thông qua H + (thụ thể nhạy cảm với H +) lại mạnh thông qua việc CO khuếch tán từ máu vào dịch não tủy, CO2  H2CO3  nồng độ H+ dịch não tủy tăng *Thông qua hiệu ứng Borh : phần lớn CO2 khuếch tán vào hồng cầu kết hợp với nước thành H2CO3 (nhờ xúc tác enzim cacbonic anhidraza) H2CO3 phân li thành HCO3- H+ Các ion H+ tạo bên hồng cầu kết hợp với hemoglobin để tạo axit yếu gọi axit hemoglobinic Phản ứng sử dụng số hemoglobin bên hồng cầu kích thích cho oxyhemoglobin tiếp tục phân li Vì CO thông qua tổng số lượng H+ tăng lên làm tăng lượng oxi giải phóng Câu 15: a Dựa vào hiểu biết về lực của sắc tố hô hấp oxy, hãy cho biết đường cong A, B, C và D ở hình bên đường nào là đường cong phân ly oxy của hemoglobin người lớn, hemoglobin thai nhi, hemoglobin lạc đà sống núi cao và của mioglobin Giải thích b Tại đường cong phân ly của hemoglobin lại có dạng gần giống hình chữ S? HD: a Đường cong A mioglobin, B- hemoglobin lạc đà núi, C- hemoglobin thai nhi, D- hemoglobin người lớn - Ta nhận đường cong B, C D hemoglobin hemoglobin liên kết nhả oxy cách linh hoạt nhiều so với mioglobin để đáp ứng chức vận chuyển oxy, mioglobin có chức dự trữ oxy nên có liên kết chặt với oxy đường cong phân ly phải A - Hemoglobin lạc đà núi phải có lực cao so với lạc hemoglobin người lạc đà sống vùng núi cao nơi có phân áp oxy thấp so với phân áp oxy nơi người Vì phải có lực cao với oxy so với lực loại hemoglobin người - Hemoglobin thai nhi có lực cao so với lực hemoglobin người lớn, có hemoglobin mẹ nhả oxy hemoglobin thai nhi liên kết với oxy mẹ cung cấp b Đường cong phân ly hemoglobin có dạng hình chữ S có phối hợp tiểu đơn vị hemoglobin Khi bốn polipeptit liên kết với oxy biến đổi cầu hình khơng gian lại kích thích phân tử bên cạnh thay đổi cấu hình làm tăng lực liên kết với oxy Như cần gia tăng chút phân áp oxy mơi trường nhanh chóng làm tăng mức độ liên kết với oxy hemoglobin Câu 16: a Ở người, nồng độ CO2 máu tăng hút áp, nhịp và đợ sâu hơ hấp thay đổi thế nào? Tại sao? b Sự tăng lên của nồng độ ion H + hoặc thân nhiệt có ảnh hưởng thế nào đến đường cong phân li của ôxi - hêmôglobin (HbO2)? Liên hệ vấn đề này với tăng cường hoạt động thể lực HD: a.- Nồng độ CO2 máu tăng tác động lên trung khu điều hồ tim mạch hành não thơng qua thụ thể xoang động mạch cảnh gốc động mạch chủ, làm tăng nhịp lực co tim nên làm tăng huyết áp - Đồng thời CO2 tác động lên trung khu hô hấp hành não dạng ion H + làm tăng nhịp độ sâu hô hấp b - Sự tăng ion H+ nhiệt độ máu làm đường cong phân li dịch phía phải nghĩa làm tăng độ phân li HbO2, giải phóng nhiều O2 - Sự tăng giảm ion H+ nhiệt độ máu liên quan đến hoạt động thể Cơ thể hoạt động mạnh sản sinh nhiều CO làm tăng ion H+ tăng nhiệt độ thể làm tăng nhu cầu oxi, nên tăng độ phân li HbO2 giúp giải phóng lượng Câu 17: Để tối ưu hóa hiệu trao đổi khí bề mặt hơ hấp phải có đặc điểm gì? Giải thích đặc điểm cấu tạo quan hô hấp của chim thích nghi với đời sống bay lượn HD: - Đặc điểm bề mặt hô hấp: + Bề mặt hô hấp cần phải mỏng, rộng ẩm ướt để chất khí dễ dàng khuếch tán + Có mạng lưới mao mạch phát triển thường chảy theo hướng ngược chiều với dịng khí vào để làm chênh lệch phân áp chất khí hai phía bề mặt hô hấp - Đặc điểm quan hô hấp chim: + Dòng máu chảy mao mạch thành ống khí ngược chiều với dịng khí qua ống khí + Phổi chim gồm nhiều ống khí song song túi khí co giãn giúp cho việc thơng khí qua phổi theo chiều ln giàu ơxi hít vào thở PHẦN III - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chuyên đề nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên dạy chuyên đề Hô hấp động vật, đặc biệt học sinh lãnh đội tham dự kì thi học sinh giỏi cấp Đây phần kiến thức tương đối khó nên việc nghiên cứu kĩ chuyên đề giúp em nắm kiến thức khái quát chương Tuy nhiên, chuyên đề viết thời gian ngắn, để có tính thực tồn diện cần thời gian định đầu tư nghiên cứu sâu sắc Vì vậy, mong nhận góp ý tham gia đồng nghiệp em học sinh để chuyên đề hoàn chỉnh thêm thực có ích cho cơng tác giảng dạy sinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu giáo khoa chuyên sinh học THPT: Sinh lí động vật – NXB Giáo dục – Lê Đình Tuấn (chủ biên) Bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học sinh học THPT Sinh lí học động vật - NXB Giáo dục – Lê Đình Tuấn Tuyển tập đề thi olympic 30-4 năm 2010, 2011, 2012, 2013 đề thi học sinh giỏi cấp quốc gia – NXB Giáo dục Tuyển tập đề thi HSG Quốc gia Quốc tế năm từ 2008 -2010 -NXB Giáo Dục Campbell biology Tác giả: Trần Thị Loan ... sinh hoạt động cq bên thể tích lũy ngày nhiều kích thích trung khu hơ hấp phát động hoạt động thở gây nên cử động hơ hấp Tiếng khóc chào đời động tác hít vào thở để thải CO2 lấy O2 - Ngáp: động tác... khí qua phổi theo chiều giàu ôxi hít vào thở PHẦN III - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chuyên đề nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên dạy chuyên đề Hô hấp động vật, đặc biệt học sinh lãnh đội tham dự kì... não, nằm thành đường hô hấp, đặc biệt phế quản phế nang, hô hấp ngực bụng Ngồi ra, phản xạ hơ hấp xảy kích thích phần khác quan hơ hấp Chẳng hạn, kích thích niêm mạc đường hô hấp gây phản xạ hắt