الجهاز التنفسي عند الإنسان: آلية التنفس وتبادل الغازات مع تمارين محلولة — الأولى ثانوي — علوم الطبيعة والحياة — المنهاج الجزائري

الجهاز التنفسي عند الإنسان: آلية التنفس وتبادل الغازات مع تمارين محلولة – الأولى ثانوي – علوم الطبيعة والحياة – المنهاج الجزائري

أهداف التعلم

• التعرف على أعضاء الجهاز التنفسي ووظائفها
• فهم آلية الشهيق والزفير
• شرح عملية تبادل الغازات على مستوى الرئتين والأنسجة
• تحليل العوامل المؤثرة على التنفس
• حل تمارين وأسئلة بكالوريا في الجهاز التنفسي

1. الجهاز التنفسي: تعريفه وأهميته

الجهاز التنفسي هو مجموعة من الأعضاء المسؤولة عن إدخال الأكسجين (O₂) إلى الجسم وطرد ثاني أكسيد الكربون (CO₂) خارجاً. هذه العملية ضرورية لتوليد الطاقة في الخلايا عبر عملية التنفس الخلوي.

2. تشريح الجهاز التنفسي

الممرات الهوائية العليا:

• الأنف (Nez): تقوم بتنقية الهواء وتدفئته وترطيبه
• البلعوم (Pharynx): ممر مشترك للهواء والغذاء
• الحنجرة (Larynx): تحتوي على الأحبال الصوتية

الممرات الهوائية السفلى:

• القصبة الهوائية (Trachée): أنبوب غضروفي يصل بين الحنجرة والشعب الهوائية
• الشعب الهوائية (Bronches): تتفرع إلى قصيبات داخل الرئتين
• القصيبات (Bronchioles): أنابيب دقيقة تنتهي بالأكياس الهوائية
• الأكياس الهوائية أو الحويصلات (Alvéoles): موقع تبادل الغازات

الرئتان (Poumons):

• عضو إسفنجي مزدوج يقع في التجويف الصدري
• الرئة اليمنى: 3 فصوص / الرئة اليسرى: فصان (بسبب وجود القلب)
• تحتوي على حوالي 300 مليون حويصلة هوائية
• المساحة السطحية للحويصلات حوالي 100 م²

3. آلية التنفس (Ventilation pulmonaire)

الشهيق (Inspiration):

• ينقبض الحجاب الحاجز (Diaphragme) ويتسطح
• تنقبض العضلات الوربية فترتفع الأضلاع
• يزداد حجم التجويف الصدري
• ينخفض الضغط داخل الرئتين (أقل من الضغط الجوي)
• يدخل الهواء إلى الرئتين

الزفير (Expiration):

• يرتخي الحجاب الحاجز ويعود للتقوس
• ترتخي العضلات الوربية فتنخفض الأضلاع
• يقل حجم التجويف الصدري
• يزداد الضغط داخل الرئتين (أكبر من الضغط الجوي)
• يخرج الهواء من الرئتين

4. تبادل الغازات (Échanges gazeux)

على مستوى الحويصلات الرئوية:

يحدث تبادل الغازات بين الهواء الموجود في الحويصلات والدم في الشعيرات الدموية المحيطة بها:

• الأكسجين O₂ ينتقل من الحويصلة (ضغط جزئي مرتفع) إلى الدم (ضغط جزئي منخفض)
• ثاني أكسيد الكربون CO₂ ينتقل من الدم (ضغط جزئي مرتفع) إلى الحويصلة (ضغط جزئي منخفض)

على مستوى الأنسجة:

• الأكسجين O₂ ينتقل من الدم إلى الخلايا
• ثاني أكسيد الكربون CO₂ ينتقل من الخلايا إلى الدم

5. نقل الغازات في الدم

• الأكسجين: 98% منه مرتبط بالهيموغلوبين في كريات الدم الحمراء (أوكسي هيموغلوبين)، و2% مذاب في البلازما
• ثاني أكسيد الكربون: 70% على شكل بيكربونات HCO₃⁻، و23% مرتبط بالهيموغلوبين، و7% مذاب في البلازما

تمارين محلولة

التمرين 01:

رتب أعضاء الجهاز التنفسي التالية حسب مسار الهواء من الخارج إلى الحويصلات:

(القصبات – الأنف – القصيبات – الحنجرة – البلعوم – الحويصلات – القصبة الهوائية)

الحل:

الأنف ← البلعوم ← الحنجرة ← القصبة الهوائية ← القصبات ← القصيبات ← الحويصلات

التمرين 02:

اشرح الفرق بين الشهيق والزفير من حيث: حركة الحجاب الحاجز، حجم الصدر، وضغط الهواء.

الحل:

العنصر	الشهيق	الزفير
الحجاب الحاجز	ينقبض ويتسطح	يرتخي ويتقوس
حجم الصدر	يزداد	يقل
الضغط داخل الرئتين	أقل من الضغط الجوي	أكبر من الضغط الجوي
حركة الأضلاع	ترتفع	تنخفض
اتجاه الهواء	يدخل إلى الرئتين	يخرج من الرئتين

التمرين 03 (بكالوريا):

يتكون هواء الزفير من 16% O₂ و 4.5% CO₂ بينما الهواء الجوي يحتوي على 21% O₂ و 0.03% CO₂. احسب الفرق في نسبة الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وفسر سبب هذه الاختلافات.

الحل:

الفرق في O₂: 21% – 16% = 5% من الأكسجين يمتصه الجسم

الفرق في CO₂: 4.5% – 0.03% = 4.47% من CO₂ يطرحه الجسم

التفسير: يدخل الأكسجين (21%) إلى الرئتين، جزء منه ينتقل إلى الدم ثم إلى الخلايا لإتمام عملية التنفس الخلوي (إنتاج الطاقة)، وينتج عن ذلك CO₂ الذي ينتقل من الخلايا إلى الدم ثم إلى الرئتين ليطرح خارجاً مع الزفير.

التمرين 04:

ما دور الهيموغلوبين في عملية نقل الغازات التنفسية؟

الحل:

الهيموغلوبين بروتين موجود في كريات الدم الحمراء، وظيفته الأساسية الارتباط بالأكسجين في الرئتين (حيث الضغط الجزئي للأكسجين مرتفع) مكوناً أوكسي هيموغلوبين (HbO₂) ثم نقل الأكسجين إلى الأنسجة حيث يتحرر الأكسجين ليستخدم في التنفس الخلوي. كما يساهم الهيموغلوبين في نقل جزء من CO₂ من الأنسجة إلى الرئتين.