نکات کنکوری فصل ۳ زیست دهم؛ راهنمای جامع تبادلات گازی

ساز و کار دستگاه تنفس در انسان

دستگاه تنفس انسان از مجاری متعددی تشکیل شده است که هر کدام ویژگی های بافتی و عملکردی منحصر به فردی دارند. شناخت دقیق این ویژگی ها برای پاسخ به سوالات ترکیبی کنکور حیاتی است.

بررسی جزء به جزء مجاری تنفسی

• نای: لوله ای غضروفی که دیواره آن از حلقه های غضروفی نا کامل C شکل تشکیل شده است. بخش ناقص این حلقه ها در پشت نای قرار دارد تا فضای لازم برای عبور غذا از مری فراهم شود. پوشش داخلی نای از نوع مژک دار است.
• نایژه ها: نای در انتها به دو نایژه اصلی تقسیم می شود. نایژه اصلی که وارد شش چپ می شود، طول بیشتری نسبت به نایژه اصلی شش راست دارد. با حرکت به سمت پایین، قطر مجاری و مقدار غضروف آن ها کاهش می یابد.
• نایژک ها: وقتی قطر مجاری به حدود یک میلی متر می رسد، نایژک نامیده می شوند. نایژک ها فاقد غضروف هستند و دیواره آن ها از ماهیچه های صاف تشکیل شده است. جالب است بدانید نایژک مبادله ای همچنان دارای مخاط مژک دار است.
• حبابک ها: کیسه های هوایی ریز که محل اصلی تبادل گازها هستند. دیواره حبابک ها از یک لایه سلول سنگفرشی تشکیل شده است. در بین یاخته های دیواره حبابک، یاخته نوع دوم وجود دارد که سنگفرشی نیست اما جزو بافت پوششی محسوب می شود و ماده فعال سطحی ترشح می کند.

پرده جنب و مایع جنب

ریه ها توسط یک پرده دوجداره به نام پرده جنب احاطه شده اند. لایه بیرونی پرده جنب به پیراشامه قلب (بیرونی ترین لایه قلب) نزدیک تر است. فضای بین دو لایه حاوی مایع جنب است که دو وظیفه اصلی دارد: کاهش اصطکاک هنگام حرکت ریه ها و ایجاد چسبندگی ناشی از کشش سطحی برای دنبال کردن حرکات قفسه سینه توسط ریه ها.

تهویه ششی و حجم های تنفسی

تهویه ششی فرایند دم و بازدم است که بر اساس تغییرات حجم و فشار قفسه سینه انجام می شود.

مکانیسم دم و بازدم

• دم: یک فرایند فعال است. انقباض ماهیچه دیافراگم (که باعث پایین آمدن آن می شود) و انقباض ماهیچه های بین دنده ای خارجی، حجم قفسه سینه را افزایش می دهد. در نتیجه فشار داخل ریه کمتر از فشار جو شده و هوا وارد می شود.
• بازدم آرام: یک فرایند غیرفعال است. با شل شدن ماهیچه های دیافراگم و بین دنده ای خارجی، قفسه سینه به حالت اولیه بازگشته و هوا خارج می شود.
• بازدم عمیق: یک فرایند فعال است که در آن ماهیچه های بین دنده ای داخلی و ماهیچه های دیواره شکم منقبض می شوند تا حجم قفسه سینه را به اجبار کاهش دهند.

حجم ها و ظرفیت های تنفسی و مفهوم هوای مرده

شناخت دقیق این حجم ها برای تحلیل نمودارهای اسپیرومتری ضروری است:

• حجم جاری: مقدار هوای مبادله شده در یک دم و بازدم عادی (حدود 500 میلی لیتر).
• حجم ذخیره دمی و بازدمی: حداکثر هوای اضافی که می توان پس از دم یا بازدم عادی، وارد یا خارج کرد.
• حجم باقیمانده: هوایی که حتی پس از بازدم عمیق در ریه باقی می ماند و از روی نمودار اسپیروگرام قابل اندازه گیری مستقیم نیست. این حجم از روی هم خوابیدن حبابک ها جلوگیری می کند.
• ظرفیت حیاتی: مجموع حجم جاری، حجم ذخیره دمی و حجم ذخیره بازدمی.

تبادل گازها و حمل آن ها در خون

تبادل گازها بر اساس اختلاف فشار جزئی انجام می شود. گازها همواره از ناحیه با فشار جزئی بالاتر به ناحیه با فشار جزئی پایین تر منتشر می شوند.

حمل اکسیژن و منحنی تفکیک

بیشتر اکسیژن توسط هموگلوبین حمل می شود. منحنی تفکیک اکسیژن به شکل S (سیگموئیدی) است. عواملی که باعث کاهش تمایل هموگلوبین به اکسیژن و تسهیل آزادسازی آن در بافت ها می شوند عبارتند از:

• کاهش pH (افزایش اسیدیته)
• افزایش دما
• افزایش غلظت 2 و 3 بیس فسفوگلیسرات (BPG)
• افزایش فشار جزئی دی اکسید کربن

اثر بور و اثر هالدان

• اثر بور: افزایش دی اکسید کربن و کاهش pH در بافت ها، باعث کاهش تمایل هموگلوبین به اکسیژن و آزادسازی راحت تر آن می شود.
• اثر هالدان: وقتی اکسیژن از هموگلوبین جدا می شود، تمایل هموگلوبین برای اتصال به دی اکسید کربن و یون هیدروژن افزایش می یابد که به حمل بهتر دی اکسید کربن از بافت ها کمک می کند.

حمل دی اکسید کربن

دی اکسید کربن به سه روش حمل می شود:

1. محلول در پلاسما (7 تا 10 درصد): مقدار کمی به صورت فیزیکی حل می شود.
2. کربامینوهموگلوبین (20 تا 23 درصد): اتصال به بخش آمینی هموگلوبین.
3. یون بی کربنات (70 درصد): مهم ترین روش. دی اکسید کربن در گلبول قرمز با آب واکنش داده و اسید کربنیک می سازد. این واکنش توسط آنزیم کربنیک انیدراز تسریع می شود. اسید کربنیک به یون هیدروژن و بی کربنات تجزیه می شود. یون بی کربنات وارد پلاسما می شود و یون هیدروژن به هموگلوبین متصل می گردد.

تنوع تبادلات گازی در جانوران

مکانیسم تبادل گازها در جانوران مختلف بسته به محیط زیست و ساختار بدن آن ها متفاوت است:

• ستاره دریایی: در آبشش های این جانور، گازها از دو لایه بافت پوششی عبور می کنند.
• ماهیان و نوزاد دوزیستان: آب از راه دهان وارد محفظه آبششی می شود و از روی آبشش ها عبور کرده و از شکاف های آبششی خارج می گردد. محل ورود و خروج خون از کمان آبششی از یک سمت آن است.
• قورباغه بالغ: هر یک از شش ها به طور مستقیم به حفره دهانی متصل هستند. ابعاد شش ها در مقایسه با حفره دهانی کوچک تر است و تبادل گاز از طریق پوست نیز به طور قابل توجهی انجام می شود.

تنظیم تنفس و بیماری های تنفسی

مرکز اصلی تنظیم تنفس در ساقه مغز (بصل النخاع و پل مغزی) قرار دارد. گیرنده های شیمیایی مرکزی در بصل النخاع به تغییرات pH مایع مغزی نخاعی (که تحت تاثیر دی اکسید کربن است) حساس هستند. گیرنده های محیطی در دیواره آئورت و سرخرگ های کاروتید قرار دارند و به تغییرات اکسیژن، دی اکسید کربن و pH خون شریانی پاسخ می دهند. جالب است بدانید گیرنده های حساس به افزایش دی اکسید کربن در سرخرگ های خونی نیز یافت می شوند.

بیماری های شایع تنفسی

• آسم: انقباض ماهیچه های صاف نایژک ها و التهاب مجاری هوایی که منجر به تنگی نفس و خس خس سینه می شود.
• برونشیت: التهاب و ورم مجاری هوایی بزرگ تر (نایژه و نایژک های بزرگ) همراه با سرفه مزمن و تولید خلط.
• آمفیزم: تخریب دیواره حبابک ها و کاهش سطح تبادل گاز، که عمدتا ناشی از مصرف دخانیات است.

استراتژی مطالعه و تست زنی هوشمندانه

برای کسب درصد بالا در این فصل، رعایت نکات زیر ضروری است:

1. تحلیل دقیق شکل ها: تمام اجزای مشخص شده در شکل های دستگاه تنفس، حبابک و نمودار اسپیروگرام را بشناسید. راس هر شش بالاتر از دنده اول قرار دارد و در جلوی محل دو شاخه شدن نای، غده درون ریز تیموس واقع شده است.
2. تسلط بر قیدها: به کلماتی مانند همه، هیچ، فقط، برخی و اغلب دقت کنید. برای مثال، نفس کشیدن ویژگی آشکار در بسیاری از جانوران است، نه همه جانداران.
3. مطالعه ترکیبی: ارتباط این فصل را با گردش مواد (هموگلوبین)، کلیه (تنظیم اسید و باز) و زیست دوازدهم (تنفس سلولی) مرور کنید.
4. پرهیز از حفظ طوطی وار: مفاهیمی مانند اثر بور و هالدان یا مکانیسم تولید بی کربنات را به صورت فرایندی درک کنید تا در سوالات جدید بتوانید استدلال کنید.

جمع بندی نهایی

فصل تبادلات گازی زیست دهم، پلی میان آناتومی، فیزیولوژی و شیمی بدن است. با تسلط بر جزئیات بافتی مجاری تنفسی، درک دقیق مکانیسم های حمل گازها و توجه به نکات ترکیبی مطرح شده، می توانید به اکثر سوالات این بخش با اطمینان پاسخ دهید. مرور مداوم شکل ها و تحلیل تست های سال های گذشته، کلید نهایی موفقیت در این فصل است.