الشعبة العلمية.احياء(الفصل الثالث)الجزء الثاني

التنفس في الإنسان

الجهاز التنفسي : يتكون من :
- الأنف : مبطن بشعيرات دموية كثيرة وشعيرات ويفرز مخاط
- البلعوم : طريق مشترك لكل من الهواء والماء
- القصبة الهوائية : مزودة بحلقات غضروفية وتبدأ بالحنجرة ( صندوق الصوت )
- الشعبتين الهوائيتين : تدخل كل شعبة في رئة وتتفرع بداخلها إلى شعيبات تنتهي بتفرعات دقيقة
تتصل بأكياس تسمى الحويصلات الهوائية
- الرئتين : تحتوي على الحويصلات الهوائية التي يصل عددها في كل رئة حوالي 600 مليون حويصلة وجدرها رقيقة تحيط بها شعيرات دموية كثيفة ) .

الملائمة الوظيفية للجهاز التنفسي :
1- يحتوي الأنف على شعيرات دموية كثيرة ( لتدفئة الهواء الداخل إلى الرئتين ) ومخاط ( يرطب الأنف ) وشعيرات ( تعمل على ترشيح الهواء من الأتربة )
2- تحتوي القصبة الهوائية على حلقات غضروفية ( تجعلها مفتوحة باستمرار ) وتبطن من الداخل بأهداب تتحرك من أسفل إلى أعلى ( لطرد الأجسام الغريبة التي تدخل مع الهواء ).
3- جدر الحويصلات الهوائية رقيقة ومحاطة بشبكة كثيفة من الشعيرات الدموية ( حتى يتم تبادل الغازات ويحصل الدم على الأكسجين من الحويصلات الهوائية ) لذا تعتبر جدر الحويصلات الهوائية أسطح تنفسية فعلية .

ميكانيكية التنفس في الإنسان:

تعمل عضلة الحجاب الحاجز والعضلات الصدرية الداخلية والخارجية على إتمام عملية التنفس

* عملية الشهيق : 
1- تنقبض العضلات بين الضلوع فترتفع الضلوع إلى أعلى
2- تنقبض عضلة الحجاب الحاجز فيهبط الحجاب الحاجز إلى أسفل
3- يزيد اتساع التجويف الصدري ويقل ضغط الهواء داخل الرئتين
4- يندفع الهواء إلى داخل الرئتين مارا بالأنف ثم القصبة الهوائية .

* عملية الزفير :
1- تنبسط العضلات بين الضلوع فتهبط الضلوع إلى أسفل
2- تنبسط عضلة الحجاب الحاجز فيرتفع الحجاب الحاجز إلى أعلى
3- يقل اتساع التجويف الصدري ويزيد ضغط الهواء داخل الرئتين
4- يندفع الهواء إلى خارج الرئتين مارا بالقصبة الهوائية ثم الأنف .

- في كل دورة تنفسية (شهيق وزفير) يتم تهوية 10% فقط من السعة الكلية للرئتين وتتفاوت هذه النسبة حسب حالة الجسم فهي تزيد في حالة بذل المجهود وتقل أثناء الراحة .

- بعد إتمام الزفير يتخلف جزء من الهواء يسهم في :

1- تدفئة الهواء الجديد الداخل إلى الرئتين
2- يحافظ على عدم التصاق جدر الحويصلات الهوائية
- التغير في معدل التنفس من حيث السرعة أو عمق التنفس يصاحبه تغيرات مماثلة في معدل ضربات القلب
- يقوم مركز التنفس الموجود في النخاع المستطيل بالمخ بتنظيم معدل التنفس
- يلعب الجهاز التنفسي دورا هاما في إخراج بعض الماء ( على صورة بخار ) مع هواء الزفير حيث يفقد الإنسان حوالي 500 سم3 من الماء يوميا عن طريق الرئتين وهذا يمثل 20% من الماء الذي يخرجه الإنسان في اليوم ( يخرج الإنسان حوالي 2500 سم 3من الماء يوميا )
- يعمل بخار الماء الخارج مع هواء الزفير على:
1- ترطيب جدر الحويصلات الهوائية
2- سهولة إتمام عملية تبادل الغازات بين هواء الحويصلات والدم المار في الشعيرات الدموية المحيطة بها حيث تكون هذه الغازات ذائبة في بخار الماء .

التنفس في النبات

التنفس في النبات : يخزن النبات الطاقة في جزيئات عضوية (جلوكوز) الذي يكونه بعملية البناءالضوئي ، وعند احتياج النبات لقدر من هذه الطاقة يقوم بتحريرها ببطء من تكسير روابط الكربون في المادة العضوية في سلسلة من التفاعلات .

أنواع التنفس في النبات :
1- تنفس هوائي ( يتم في وجود الأكسجين )
2- تنفس لاهوائي ( يتم في غياب الأكسجين ).

التنفس في النبات يتم بصورة مباشرة : 
- في كثير من النباتات البسيطة ينتشر O2 إلى داخل الخلايا وينتشر CO2 إلى خارجها
- في النباتات الوعائية يصل الأكسجين إلى الخلايا من خلال طرق مختلفة مثل :
1- ثغور الأوراق : يدخل الهواء إلى الغرف الهوائية وينتقل إلى المسافات البينية ثم ينتشر خلال أسطح الخلايا ويذوب في ماء الخلية
2- أنابيب اللحاء : يمر من خلالها الأكسجين والماء ويصل إلى أنسجة الساق والجذر
3- الجذور : تمتص الشعيرات الجذرية الأكسجين ذائبا في ماء التربة
4- التشققات والعديسات : الموجودة في قلف الأشجار الخشبية – يدخل منها الهواء
- يتخلص النبات من CO2 الناتج من التنفس بالانتشار المباشر من الخلايا المعرضة مباشرة للهواء
- أما الخلايا البعيدة فتمرر CO2 إلى الخشب أو اللحاء ثم إلى الثغور ثم إلى الخارج .

علاقة البناء الضوئي بالتنفس في النبات : 
- الأكسجين الناتج من عملية البناء الضوئي في البلاستيدة يستخدمه النبات في تحرير الطاقة من المواد العضوية أثناء عملية التنفس في الميتوكوندريا
- ثاني أكسيد الكربون الناتج من عملية التنفس يستخدمه النبات في عملية البناء الضوئي
- أي أن ما يتم في البلاستيدة ينعكس في الميتوكوندريا

تجربة لإيضاح انطلاق CO2 خلال التنفس الهوائي :
أ- تنفس الأجزاء غير الخضراء ( البذور ) :

الخطوات :
1- نجهز ثلاث معوجات ونضع في الأولى بذور بسلة جافة ونضع في الثانية والثالثة بذور نابتة
2- نغمر طرف ساق المعوجة الأولى والثالثة في محلول KOH والثانية في محلول NaCl
3- نترك المعوجات الثلاث لفترة من الوقت .

الملاحظة :
- لا يحدث شئ في حالة المعوجة الأولى والثانية بينما يرتفع محلول KOH في ساق المعوجة الثالثة .

الاستنتاج :
1- البذور الجافة لا تتنفس بنشاط لذا لا يحدث تغير في التجربة
2- البذور النابتة تحتاج إلى طاقة لذا تتنفس بنشاط لتحصل على ما يلزمها من طاقة
- البذور في المعوجة الثانية تستهلك O2 الموجود في المعوجة وتطلق CO2 ولا يحدث تغير في التجربة لأن كمية O2 الممتصة = كمية CO2 المنطلقة من تنفس البذور
- لذا يظل حجم الهواء ثابت في المعوجة على الرغم من تغير نسب مكوناته من الغازات
3- ارتفاع KOH في ساق المعوجة الثالثة يرجع إلى ذوبان CO2 في محلول KOH لذا يقل حجم الهواء في المعوجة فيرتفع المحلول في ساق المعوجة مما يؤكد تنفس البذور وانطلاق CO2 .


يمكن أن تتنفس البذور لا هوائيا إذا وضعت في ظروف لاهوائية (غياب الأكسجين) 

ب- تنفس الأجزاء النباتية الخضراء :
الخطوات:
1- نضع نبات أخضر مزروع في أصيص أسفل ناقوس زجاجي ونضع أيضا معه كأسا يحتوي ماء جير رائق
2- نغطي الناقوس الزجاجي بقطعة قماش سوداء
3- نضع أصيص خالي من النبات ومعه كأس به ماء جير وننكس فوقهما ناقوس زجاجي مغطى بقماش أسود أيضا
4- نضع كأسا به ماء جير رائق في الهواء
5- نترك هذه الأجهزة فترة من الوقت .

الملاحظة :
يتعكر ماء الجير في الكأس الموجودة بجوار النبات أسفل الناقوس ولا يتعكر ماء الجير الموجود في الكأسين الآخرين ( أو يكون التعكير بسيط ) .

الاستنتاج :
- النبات المزروع في الأصيص تنفس وأخرج CO2 الذي عكر ماء الجير - سبب تغطية الناقوس بقماش أسود حتى لا يقوم النبات بعملية البناء الضوئي ويستهلك CO2 الناتج من التنفس
- سبب عدم تعكر ماء الجير في الكأسين الآخرين يرجع إلى ضآلة نسبة CO2 سواء في الهواء الجوي أو في هواء الناقوس
- نستنتج من ذلك أن النبات الأخضر يتنفس وينطلق عن ذلك CO2 .


ج- تجربة توضح عملية التخمر الكحولي ( التنفس اللاهوائي )
الخطوات :
1- نضع محلول سكري من العسل الأسود المخفف بضعف حجمه من الماء في دورق ونضيف إليه قدر من الخميرة ( من الفطريات )
2- نسد الدورق بسدادة تنفذ منها أنبوبة توصيل نغمر طرفها في كأس به ماء جير
3- نترك الجهاز عدة ساعات في مكان دافئ .

الملاحظة :
تتصاعد فقاعات تعكر ماء الجير ونشم رائحة من محتويات الدورق .

الاستنتاج :
- تعكر ماء الجير دليل على تصاعد غاز CO2 ( ينتج من تنفس فطر الخميرة )
- الرائحة التي نشمها هي رائحة الكحول ( ينتج من تنفس فطر الخميرة )
- نستنتج من ذلك أن فطر الخميرة يتنفس لا هوائيا ونتيجة هذا التنفس تصاعد غاز CO2 وتكون الكحول الايثيلي لذا يطلق على هذا النوع من التنفس اسم ( التخمر الكحولي )