وظائف الجهاز التنفسي
10-2 وظائف الجهاز التنفسي
(Respiratory System Functions)
رابط الدرس الرقمي
[www.ien.edu.sa](http://www.ien.edu.sa)
الأهداف: بنهاية الدرس أستطيع أن:
- أعرف الوظيفة الأساسية للجهاز التنفسي.
- أصنف الجهاز التنفسي من الناحية الوظيفية.
- أصف خطوات التنفس.
المفاهيم
| المفهوم العربي | المفهوم الإنجليزي |
| -------------- | -------------------- |
| التنفس الخلوي | Cellular respiration |
| حمضية الدم | Blood acidity |
| الإنزيمات | Enzymes |
الصورة التابعة
01_اهداف_ومفاهيم_وتمهيد_وظائف_الجهاز_التنفسي.png
تمهيد
موقع الجهاز التنفسي استراتيجي لما له من دور مهم في إيصال الأكسجين للخلايا والتخلص من ثاني أكسيد الكربون، الذي يتطلب تحالفه مع مجموعة من الأجهزة لأداء هذه المهام كالجهاز العضلي الهيكلي ممثلًا بعضلات الحجاب الحاجز والأضلاع، بالإضافة للجهاز الدوري والجهاز العصبي لضبط عدد مرات التنفس وضربات القلب في الدقيقة والكميات المطلوبة من غاز الأكسجين بدقة.
وظائف الجهاز التنفسي الأساسية
الوظيفة الأساسية للجهاز التنفسي هي إيصال الأكسجين إلى الخلايا، والتخلص من ثاني أكسيد الكربون.
انظر الشكل (10-4).
ولكن هناك وظائف أخرى يشارك فيها الجهاز التنفسي مثل:
- إصدار الصوت.
- مشاركة الجهاز المناعي في القضاء على الميكروبات والأجسام الغريبة.
- تنشيط بعض الإنزيمات Enzymes.
- موازنة حمضية الدم Blood acidity.
الشكل (10-4): وظيفة الجهاز التنفسي الأساسية
العناصر الظاهرة في الشكل:
- O2.
- CO2.
- AIR.
- الرئتان.
- الحويصلة الهوائية.
حمضية الدم
الصورة التابعة
02_حمضية_الدم_والتنفس_الخلوي_وتقسيم_الجهاز_التنفسي.png
تؤدي الزيادة في ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة تركيز أيون الهيدروجين، والعكس صحيح.
يحافظ الدم الطبيعي على درجة pH بين 7.35 - 7.45.
تُعد درجة حموضة الدم الأقل من 7.35 حمضية، وتُعد درجة حموضة الدم التي تزيد عن 7.45 قلوية.
هناك نوعان من التوازن الحمضي القاعدي:
الحمضي
(Acidosis)
يحوي الدم الكثير من الحمض، أو القاعدة قليلة جدًا؛ مما يؤدي إلى زيادة درجة الحموضة في الدم.
القلوي
(Alkalosis)
يحوي الدم الكثير من القاعدة، أو القليل جدًا من الحمض؛ مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة في الدم.
التنفس الخلوي
وفيما يخص الوظيفة الأساسية للجهاز التنفسي فإن الجسم يحتاج إلى الأكسجين من أجل المساعدة في إنتاج الطاقة ATP، وذلك عن طريق تكسير الجلوكوز.
وتسمى هذه العملية التنفس الخلوي Cell respiration.
ومن ثم إطلاق ثاني أكسيد الكربون.
ولكي يكتمل التنفس اكتمالًا طبيعيًا هناك أربع خطوات يؤديها الجسم من أجل إيصال الأكسجين إلى الخلايا، والتخلص من ثاني أكسيد الكربون:
- إيصال الهواء من المحيط الخارجي إلى الرئتين، وإخراج الهواء من الرئتين إلى المحيط الخارجي.
- دخول الأكسجين من الرئتين إلى الدم، وخروج ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الرئتين.
- انتقال الأكسجين في الدم إلى الخلايا، وانتقال ثاني أكسيد الكربون من الخلايا إلى الرئتين عبر الدم.
- عملية التحكم بسرعة وقوة هذه الخطوات عن طريق مراكز متخصصة في الجهاز العصبي.
تقسيم الجهاز التنفسي
نستطيع تقسيم الجهاز التنفسي من الناحية الوظيفية إلى قسمين:
1. منطقة توصيل الهواء
وتبدأ من:
- الأنف.
- الفم.
- البلعوم.
- الحنجرة التي تحوي لسان المزمار الذي يمنع الطعام من الدخول إلى الرئتين.
- القصبة الهوائية.
- الشعب الهوائية.
- الشعيبات الهوائية.
- الشعيبات النهائية.
وظيفة هذه المنطقة هي توصيل الهواء من المحيط الخارجي إلى داخل الرئتين، وإخراج الهواء من الرئتين إلى الخارج.
بالإضافة إلى:
- ترطيب الهواء الداخل.
- تدفئته.
- تنقيته من الأجسام الغريبة بسبب ما تحويه هذه المنطقة من أهداب وإفرازات مخاطية.
2. منطقة تبادل الغازات مع الدم
وتبدأ من:
- الشعيبات التنفسية.
- قنوات الحويصلات الهوائية.
- الحويصلات الهوائية وأكياسها.
حيث تعمل الحويصلات الهوائية وأكياسها على توصيل الأكسجين إلى الدم، وإخراج ثاني أكسيد الكربون من الدم؛ بسبب تركيبتها الفريدة من طبقة رقيقة من الخلايا تساعدها في عبور الغازات.
خطوات التنفس
الصورة التابعة
03_خطوات_التنفس_وقانون_بويل.png
الخطوة الأولى
العضلات المسؤولة عن الشهيق “إدخال الهواء إلى الرئتين” هي:
- الحجاب الحاجز.
- العضلات الضلعية الخارجية.
فعند انقباضها يزداد حجم الرئتين والقفص الصدري؛ فيقل ضغط الهواء داخل الرئتين؛ فينتقل الهواء من الغلاف المحيط إلى داخل الرئتين.
وعند الزفير “خروج الهواء من الرئتين” ترتخي عضلات التنفس؛ فيصغر حجم الرئتين؛ ومن ثم يزداد ضغط الهواء داخل الرئتين، فيتحرك إلى الخارج.
وهذه العملية تتبع قانون بويل للغازات:
P1V1 = P2V2
نشاط (10-6) تثبيت المفاهيم الرئيسة
وفقًا لنص قانون بويل:
“يتناقص حجم الغاز مع زيادة الضغط ويزداد مع تناقصه؛ لأن العلاقة بينهما عكسية، وذلك عندما تكون درجة حرارة الغاز وكتلته ثابتتين”.
P1V1 = P2V2
حيث إن:
- P تعني ضغط الغاز.
- V حجم الغاز.
مستعينًا بالشكل المجاور فسر قانون بويل، وما نتيجته؟
عناصر الشكل
- شهيق.
- زفير.
الخطوة الثانية
بعد دخول الهواء إلى الرئتين يكون تركيز الأكسجين في الرئتين أعلى منه في الدم؛ فينتقل عبر جدران الحويصلات الهوائية إلى الدم.
وبالعكس ينتقل ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الرئتين عبر الحويصلات الهوائية.
وتتحكم عدة عوامل في حركة الغازات عبر جدران الحويصلات الهوائية يجمعها قانون فيك لانتشار الغازات:
“انتشار مادة ما من المناطق ذات التركيز المرتفع إلى المناطق ذات التركيز المنخفض”.
نشاط (10-7) تثبيت المفاهيم الرئيسة
الصورة التابعة
04_قانون_فيك_ونقل_الأكسجين_وثاني_أكسيد_الكربون.png
مستعينًا بالشكل المجاور فسر قانون فيك للانتشار في انتشار الغازات وتدفق الأكسجين من الحويصلة الهوائية إلى الدم، والعكس لثاني أكسيد الكربون.
عناصر الشكل
- الحويصلات الهوائية.
- شعيبة هوائية.
- دخول الهواء.
- خروج الهواء.
- جدار الحويصلة الهوائية.
- أكسجين.
- ثاني أكسيد الكربون.
- شعيرة دموية.
- دم مؤكسج.
- دم غير مؤكسج.
- خلية دم حمراء.
- التركيز المرتفع.
- التركيز المنخفض.
الخطوة الثالثة
عندما يعبر الأكسجين من الحويصلات الهوائية إلى الدم ينتقل عبر الدم إلى الخلايا بطريقتين:
- محمولًا على الهيموجلوبين في كريات الدم الحمراء، وتشكل 98% من عملية توصيل الأكسجين إلى الخلايا.
- عن طريق البلازما، ويشكل نسبة 2%.
أما ثاني أكسيد الكربون فينتقل من الخلايا إلى الرئتين عبر الدم من ثلاث طرق:
- تحوله إلى مركب البيكربونات في خلايا الدم الحمراء، وتشكل 70% من عملية توصيله إلى الرئتين.
- عن طريق البلازما، وتشكل 7% من عملية توصيله إلى الرئتين.
- عن طريق الهيموجلوبين، وتشكل 23% من عملية توصيله إلى الرئتين.
الخطوة الرابعة
تتحكم أربعة مراكز عصبية موجودة في النخاع المستطيل من الدماغ بعملية التنفس.
فعند الحاجة إلى أكسجين أعلى يبدأ النخاع المستطيل بإرسال سيالات عصبية بصورة أكبر إلى عضلات التنفس من أجل زيادة عملية التنفس.
وكذلك إذا أراد الجسم التخلص من ثاني أكسيد الكربون.
الجزء العملي (10-1)
الصورة التابعة
05_الجزء_العملي_ميكانيكية_الشهيق_والزفير_ومجسم_الجهاز_التنفسي.png
أولًا: ميكانيكية الشهيق والزفير
الأدوات
- مقص.
- 3 بالونات كبيرة.
- 2 شريط مطاطي.
- مطاط أو شريط لاصق.
- علبة بلاستيكية سعة 2 لتر.
- أنابيب بلاستيكية مرنة.
- موصل خرطوم على شكل Y.
خطوات العمل
اصنع منها تجويفًا صدريًا صناعيًا كما في الشكل المجاور، ثم طبق عملية الشهيق والزفير بطريقة الحجاب الحاجز.
أسئلة
- ماذا يحدث عندما أسحب البالون؟ ماذا نسميها في عملية التنفس؟ وهل تكون العضلات منبسطة أم منقبضة؟
- ماذا يحدث عندما أحرر البالون؟ ماذا نسميها في عملية التنفس؟ وهل تكون العضلات منبسطة أم منقبضة؟
ثانيًا: تفحص مجسم الجهاز التنفسي
الأدوات
- مجسم للجهاز التنفسي.
المطلوب
- حدد مسار الهواء كنقاط تتبع من الواقع المشاهد في المجسم، واكتبها بالترتيب مبتدئًا بالأنف ومنتهيًا بالحويصلات الهوائية.
- حدد موضع تقاطع الجهاز الهضمي بالجهاز التنفسي، وما العضو الذي يمثل دور شرطي المرور في تنظيم مرور الهواء للحنجرة والطعام للمريء؟
- افحص القصبة، هل هي على شكل مستدير أم نصف دائرة؟ ولماذا؟
- ما زاوية انحدار شعبة القصبة الهوائية اليمنى؟
- تفحص الرئتين، من كم قطعة “فص” تتركب كل رئة؟
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.