درس پانزدهم علوم هفتم : تبادل با محیط

دستگاه تنفس، اکسیژن را برای سلول ها تأمین و کربن دی اکسید را دفع می کند.  همچنین مواد دفعی دیگری وجود دارند که دستگاه دفع، آنها را به خارج از بدن می فرستد

ساختار دستگاه تنفس

 درساختار دستگاه تنفس ، هوا ابتدا از طریق بینی یا دهان وارد دستگاه تنفس می شود و پس از عبور از حلق وارد حنجره و سپس وارد نای می شود. نای دو شاخه دارد که به آنها نایژه می گویند. نایژه ها هوا را به نایژک ها که به تعداد زیاد در شش ها پراکنده اند، می رسانند. در انتهای نایژک ها کیسه های هوایی قرار دارند

 

 

 

 

تبادل هوا
انتهای نایژک ها در شش ها به کیسه های هوایی ختم می شود. هر شش دارای میلیون ها کیسهٔ هوایی است. در  طراف کیسه های هوایی مویرگ های خونی فراوانی وجود دارند. بین این مویرگ ها و کیسه های هوایی تبادل  گازهای تنفسی انجام می شود

دم و بازدم
شش ها درون قفسهٔ سینه جای دارند. قفسهٔ سینه ضمن محافظت از شش ها در باز و جمع شدن آنها نیز نقش دارد. در  پایین قفسهٔ سینه، پردهٔ دیافراگم قرار دارد که با تغییر شکل خود باعث دم و بازدم می شود. ورود هوا از محیط بیرون به  درون شش ها را دم و خروج آن  از شش ها را بازدم گویند.

 

 تولید صدا

حنجره بعد از حلق و در ابتدای نای قرار دارد. درون آن دو پردهٔ ماهیچه ای وجود دارد که به آن تارهای صوتی می گویند. عبور هوا از میان این قسمت باعث ارتعاش و تولید صدا می شود

 

 

 

 

بدن موجودات زنده جهت تهیه اکسیژن برای متابولیسم سلولی و دفع دی اکسید کربن به دستگاه تنفس وابسته است. دستگاه گردش خون ابزار انتقال گاز بین بافت های بدن و شش ها است. به این ترتیب گردش خون و دستگاه تنفس به یکدیگر وابسته است.

دستگاه تنفس به دو ناحیه هوایی و تنفسی تقسیم شده است. ناحیه هوایی شامل حفره بینی، حلق، حنجره، نای و سیستم نایژه هاست که هوا را از محیط پیرامون به قسمت تنفسی شش ها می رساند.

ساختمان دستگاه تنفس

دستگاه تنفس شامل بینی، حلق، حنجره، نای، نایژه و شش است

ھر نایژه به انشعابات کوچکتری تقسیم می شود که به آن نایژک می گویند. در انتھای کوچکترین نایژک ھا حباب ھای کوچکی است که کیسه ھوایی نام دارند

 

 

 

 

 

 

دم و بازدم

تنفس را در انسان به دو مرحله دم و بازدم تقسیم می کنند. ورود ھوا از بیرون به درون بدن مرحله دم و خروج آن از شش ھا به بیرون مرحله بازدم نام دارد. دم و بازدم در اثر حرکات قفسه سینه و عضلات تنفسی صورت می گیرد. شش ھا ھم با خاصیت ارتجاعی خود از این حرکات پیروی می کنند.

ماھیچه ی دیافراگم و عضلات بین دنده ای، ماھیچه ھای اصلی تنفسی ھستند. دیافراگم نیز در کف قفسه ی سینه قرار دارد. جنس عضلات دیافراگم و بین دنده ای از نوع ماھیچه ھای صاف است. با فرمان مراکز عصبی دم عضلات بین دنده ای و دیافراگم منقبض می شوند و دنده ھا به بالا و طرفین می روند و دیافراگم پایین می رود و حجم سینه افزایش می یابد و شش ها پر از ھوا می شوند، وقتی عضلات دمی استراحت کنند. خاصیت ارتجاعی شش ھا و وزن قفسه سینه موجب می شود شش ھا به حالت اول باز گردند و ھوا بیرون رانده می شود.

می دانیم وقتی ماده ای می سوزد که با اکسیژن ھوا ترکیب شود و در این تغییر انرژی(گرما) آزاد می شود. سلول ھای بدن نیز در آخرین مرحله تغذیه خود لازم است که مواد غذایی ساده را اکسید (می سوزانند) کنند تا انرژی مواد غذایی آزاد شود.

بدن ترکیبات آلی انرژی زا را از محیط دریافت می کند و پس از جذب در سلول ھا به کمک آنزیم ھای ویژه ای اکسایش می دھد سپس انرژی مورد نیاز خود را به صورت ATP به دست می آورد. مثلاً از اکسایش قند گلوکز طبق رابطه زیر انرژی بدست می آورد.

 

 

 

 

بنابر این در تنفس سلولی با دو گاز اکسیژن و کربن دی اکسید سروکار داریم. دستگاه تنفس با عمل دم اکسیژن را به درون خون می برد و با عمل بازدم کربن دی اکسید را خارج می کند. به مجموعه این واکنش ھا تنفس می گویند.

جریان ھوا از بینی تا نایژه

ھوایی که وارد بینی می شود ممکن است سرد و یا خشک و دارای گرد و غبار باشد. ھنگامی که ھوا از فضای داخلی بینی عبور می کند تصفیه و مرطوب می شود سپس وارد حلق و نای می گردد. دیواره ی نای غضروفی است و ھمیشه باز است. ھوا در ضمن عبور از نای با مژک ھای کوتاه و فراوان دیواره ی نای برخورد می کند و ذرات گرد و غبار موجود در ھوا توسط مایع مخاطی دیواره جذب می شود، بنابراین ھوای پاکیزه و مرطوب از راه نای وارد نایژک می شود.

 

 

 

 

 

انتقال گازها
پس از مبادلهٔ اکسیژن و کربن دی اکسید در کیسه های هوایی، کربن دی اکسید از طریق شش خارج و اکسیژن وارد خون می شود. خون با کمک گلبول های قرمز و پلاسما گازهای تنفسی را انتقال می دهد  . اکسیژن به اطراف سلول ها می رسد و وارد آنها می شود تا در فرایند آزاد کردن انرژی موادی مثل قندها و چربی ها شرکت کند. در این فرایند همچنین گاز کربن دی اکسید آزاد می شود. کربن دی اکسید تولید شده در سلول ها وارد خون می شود تا از طریق بازدم از بدن خارج شود.

دستگاه دفع ادرار
می دانیم که دستگاه تنفس کربن دی اکسید را دفع می کند. افزون بر آن مواد دیگری مثل اوره که سمی اند، در بدن تولید می شوند که باید دفع شوند. این مواد با فعّالیت کلیه ها ازخون گرفته می شوند و به همراه نمک های اضافی و مازاد آب بدن به صورت ادرار از بدن خارج می شوند .

دستگاه دفع، از کلیه ها و بخش های دیگری تشکیل شده است کلیه ها به صورت دو اندام لوبیایی شکل در طرفین ستون مهره ها و در بالای ناحیهٔ کمر قرار دارند. به هرکلیه یک سرخرگ وارد می شود. این سرخرگ انشعابی از آئورت است که خون را  برای تصفیه شدن به این اندام می آورد. خون تصفیه شده، توسط یک سیاهرگ از کلیه خارج  دستگاه دفع ادرار و به بزرگ سیاهرگ زیرین می ریزد.

 

 

چگونگی کار کلیه
در ساختار میکروسکوپی کلیه میلیون ها لولهٔ پیچ در پیچ وجود دارد که به آنها لولۀ ادراری یا نفرون گویند. کار اصلی کلیه ها را این لوله ها انجام می دهند؛ یعنی کلیه ها خون را تصفیه و مواد دفعی آن را جدا می کنند 

نفرون ها، مواد زائد مثل اوره و نمک های اضافی خون را به همراه مقداری آب از مویرگ ها می گیرند و ادرار را می سازند. ادرار تشکیل شده در نفرون ها به لگنچه می ریزد و از آنجا از طریق میزنای به مثانه وارد و در آنجا ذخیره می شود. وقتی حجم ادرار در مثانه از حدی بیشتر می شود، احساس دفع ادرار ایجاد می شود.

 

تنظیم محیط داخلی
سلول های بدن در میان مایعی بین سلولی قرار دارند که به مجموع آن، محیط داخلی
می گویند. نوع و مقدار مواد این محیط باید ثابت بماند تا سلول ها بتوانند کارهای خود را
به درستی انجام دهند.
کلیه ها با دفع مواد زائد، آب و نمک های اضافی در این تنظیم نقش اساسی دارند.
یکی از مهم ترین کارهای کلیه تنظیم میزان آب بدن است. کلیه ها با کم و زیاد کردن دفع آب
به صورت ادرار این تنظیم را انجام می دهند.