呼吸運動是人教版七年級生物學下冊第四單元第三章節(jié)第二節(jié)的重要知識點。《義務教育生物學課程標準》要求初中生在知識上要獲得有關人體結構、功能以及衛(wèi)生保健的知識,促進生理和心理的健康發(fā)展。呼吸運動是發(fā)生在肺內的氣體交換的重要知識,也是難點知識。以下這塊內容是學生比較容易混亂的部分。
一、區(qū)分呼吸、呼吸作用、呼吸運動
這三個概念相互聯(lián)系又相互區(qū)別。
我們通常所說的呼吸是指氣體呼吸,包括外界與肺的氣體交換和血液與肺泡的氣體交換兩個過程。
呼吸運動特指外界與肺的氣體交換過程,是通過胸廓的有節(jié)律的擴張和收縮從而完成吸氣和呼氣的過程。
呼吸作用又稱細胞呼吸,是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解,生成二氧化碳和其他產物,釋放能量的過程。包括有氧呼吸和無氧呼吸。
這三個概念的正確理解可以讓學生對后來線粒體以及細胞呼吸的學習更加清晰明確。
二、呼吸運動的具體過程
肌肉具有收縮和舒張的特性。在神經系統(tǒng)的支配下肌肉的收縮與舒張牽拉骨骼使得運動得以完成。就初中生而言,掌握呼吸運動中肋間肌與膈肌的變化即可。
氣壓這個概念對初一年級學生而言理解比較困難。如果把氣體分子比喻成在一個密閉的空間里學生在各個方向推墻壁從而對外產生壓力。相同的人數(shù)在空間大的地方受到了各個墻面的壓力就小,在空間小的地方壓力就大。
呼吸運動分為吸氣與呼氣兩個過程。
簡單記的口訣就是“吸氣收縮大大小,呼氣舒張小小大”即,吸氣時肋間肌和膈肌收縮,胸廓體積變大,肺擴張體積變大,肺內壓小于外界氣壓吸氣;呼氣時肋間肌和膈肌舒張,胸廓體積變小,肺收縮體積變小,肺內壓大于外界氣壓呼氣。
三、例題解析
1.下圖是某人在一次平靜呼吸中肺內氣壓的變化曲線,試分析曲線BC段的變化,胸廓的前后徑和左右徑的變化,正確的是
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A.前后徑增大,左右徑縮小
B.前后徑縮小,左右徑增大
C.前后徑和左右徑均增大
D.前后徑和左右徑均減小
2.下圖是人體在平靜呼吸時肺內氣體容量變化曲線,由B到C的過程表示( ")
A.吸氣,膈肌收縮,膈頂下降
B.呼氣,膈肌收縮,膈頂下降
C.吸氣,膈肌舒張,膈頂上升
D.呼氣,膈肌舒張,膈頂上升
在解答這類型圖形題時關鍵要看清楚橫坐標與縱坐標的變量,變量不同,結果當然不同。不可以憑借經驗以前做過,不看變量一味沖動,造成錯誤。
在第1題中縱軸為肺內壓與外界氣壓的差,縱軸數(shù)值=肺內壓-外界氣壓,在AB段縱軸數(shù)值為負值。此時肺內壓lt;外界氣壓,外界氣體進入肺,此時吸氣,肋間肌和膈肌收縮,胸廓的前后徑和左右徑增大,上下徑增大。在BC段縱軸數(shù)值為負值。此時肺內壓gt;外界氣壓,肺內氣體出肺,此時呼氣,肋間肌和膈肌舒張,胸廓的前后徑和左右徑減小,上下徑減小。同時要注意肋間肌與膈肌的收縮狀態(tài)是一致的,胸廓的前后左右上下徑變化也是一致的。本題答案為D。
在第2題中縱軸為肺容量,其中A和C點表示肺容量的最小值,在B和D點表示肺容量最大值。因此有A到B肺容量由小變大,肺體積擴大,肺內壓減小,使得肺內壓小于外界氣壓,而是氣體進入肺,吸氣。因A到B,表示吸氣,膈肌收縮,膈頂處于下降狀態(tài)。C到D相同。而在B到C,由最大值到最小值,肺容量由大變小,肺內壓增大,使得肺內壓大于外界氣壓,于是氣體從肺內壓出,呼氣。由B到C,表示呼氣,膈肌舒張,膈頂處于上升狀態(tài)。此題答案為D。
四、氣體交換的過程與原理
氣體交換主要是人體獲得氧氣排出二氧化碳的過程。氣體交換分為肺泡與血液的氣體交換和血液與組織細胞的氣體交換。
氣體交換的原理是擴散原理,在這里可以解釋為氧氣由濃度高的地方流向濃度低的地方,二氧化碳由濃度高的地方流向濃度低的地方。同時要注意的是在得到氧氣的同時給出二氧化碳,這兩種氣體的流動同時進行,才可以稱之為交換。
通過呼吸運動氣體由外界進入肺,這一步靠的是氣壓。在肺泡與血液的氣體交換中此時肺泡內是剛得到的新鮮空氣,氧氣濃度比較高,而血液為氧氣濃度低的靜脈血,于是氧氣由濃度比較高的肺泡流向血管。在同一時刻,此時的血液二氧化碳濃度高,肺泡內二氧化碳濃度較低,二氧化碳由濃度高的血液流向肺泡,肺泡內的二氧化碳通過呼氣排除。這樣血液得到了氧氣,排除了二氧化碳,完成了氣體交換,含氧量少的靜脈血變成了含氧量豐富的動脈血。
動脈血流向全身的組織細胞完成血液與組織細胞的氣體交換。組織細胞要進行呼吸作用消耗氧氣產生二氧化碳。在組織細胞中氧氣濃度低,二氧化碳濃度高,而此時的血液中氧氣濃度高,二氧化碳濃度低,氧氣由濃度高的血液進入組織細胞,而二氧化碳由濃度高的組織細胞進入血液,血液由含氧量高的動脈血變成含氧量低的靜脈血。
五、擴展知識點
1.細胞進行有氧呼吸產生能量的細胞器是“能量轉化站”——線粒體。
2.植物進行光合作用的細胞器是“動力車間”——葉綠體。
3.無論是植物還是動物都具有線粒體,因為它們都要進行細胞呼吸。
4.運輸氧氣主要是靠紅細胞,紅細胞中的血紅蛋白可以在氧氣濃度高的地方與氧結合,在氧濃度低的地方與氧分離。注意血紅蛋白還可以與一氧化碳結合,結合能力大于氧氣。運輸二氧化碳主要是靠血漿。
作者簡介:田華穎,女,1991年出生,山西臨汾人,陜西師范大學研究生,研究方向:生物學科教學。聯(lián)系地址:陜西師范大學(長安校區(qū))。