علوم الطبيعة والحياة — التنفس: الجهاز التنفسي وآلية التنفس — الأولى ثانوي (شعب علمية) — المنهاج الجزائري

التنفس: الجهاز التنفسي وآلية التنفس

في هذا الدرس نتعرف على الجهاز التنفسي وآلية التنفس في مادة علوم الطبيعة والحياة لتلاميذ الأولى ثانوي (شعب علمية). يعتبر التنفس من الوظائف الحيوية الأساسية التي تزود الجسم بالأكسجين الضروري لإنتاج الطاقة وتخليصه من ثاني أكسيد الكربون الناتج عن عمليات الأيض.

تشريح الجهاز التنفسي

• الممرات الهوائية العليا: الأنف (ينقي الهواء ويرطبه ويدفئه)، البلعوم، الحنجرة (تحتوي على الحبال الصوتية)، القصبة الهوائية.
• الشعب الهوائية: القصبة الهوائية تتفرع إلى قصبتين رئيسيتين (يمنى ويسرى) تدخل كل منهما إلى الرئة المقابلة. تتفرع داخل الرئة إلى قصيبات أصغر فأصغر.
• الحويصلات الهوائية (Alveoli): أكياس هوائية مجهرية في نهاية القصيبات، يبلغ عددها حوالي 300 مليون حويصلة. جدرانها رقيقة جداً (خلية واحدة) ومحاطة بشعيرات دموية، وهنا يتم تبادل الغازات.
• الرئتان: عضوان إسفنجيان مرنان، الرئة اليمنى أكبر قليلاً من اليسرى (3 فصوص مقابل 2). محاطتان بغشاء الجنب (Pleura).

آلية التنفس

• الشهيق (Inspiration): تنقبض عضلة الحجاب الحاجز (Diaphragm) لتتسطح وتهبط، وتنقبض العضلات الوربية لترفع القفص الصدري. يزداد حجم التجويف الصدري وينخفض الضغط داخله، فيندفع الهواء إلى الرئتين.
• الزفير (Expiration): يرتخي الحجاب الحاجز ليتقوس، وترتخي العضلات الوربية ليهبط القفص الصدري. يقل حجم التجويف الصدري ويرتفع الضغط، فيندفع الهواء خارج الرئتين.
• تبادل الغازات: في الحويصلات الهوائية، ينتقل الأكسجين من الهواء (بتركيز عال) إلى الدم (بتركيز منخفض) عبر جدران الحويصلات والشعيرات الدموية الرقيقة. وينتقل ثاني أكسيد الكربون بالاتجاه المعاكس.
• نقل الغازات في الدم: 97% من الأكسجين ينقل مرتبطاً بالهيموغلوبين في كريات الدم الحمراء، و 3% ذائب في البلازما. CO2 ينقل بنسبة 70% كبيكربونات و 23% مرتبط بالهيموغلوبين و 7% ذائب.

أمثلة تطبيقية

مثال 1: عند ممارسة الرياضة، يزيد الجسم حاجته للأكسجين بمقدار 10-15 ضعفاً. لذا يزداد معدل التنفس من 12-16 نفس/دقيقة في حالة الراحة إلى 40-60 نفس/دقيقة أثناء التمارين المكثفة. كما يزداد عمق التنفس (حجم الهواء المتبادل).✓

مثال 2: التدخين يدمر الأهداب الموجودة في الممرات الهوائية (التي تنظف الهواء) ويدمر جدران الحويصلات الهوائية، مما يسبب مرض انتفاخ الرئة (Emphysema) وصعوبة التنفس المزمنة.✓

مثال 3: السعة الحيوية للرئتين (أقصى كمية هواء يمكن زفيرها بعد أقصى شهيق) حوالي 4.5 لتر عند الشباب. يتناقص هذا الحجم مع التقدم في العمر والتدخين.✓

تمارين وحلول

تمرين 1: اذكر مسار الهواء من الأنف إلى الحويصلات الهوائية. الحل: الأنف ← البلعوم ← الحنجرة ← القصبة الهوائية ← القصبتان الرئيسيتان ← القصيبات ← الحويصلات الهوائية.

تمرين 2: كيف ينتقل الأكسجين من الحويصلات الهوائية إلى الخلايا؟ الحل: الحويصلات → الشعيرات الدموية المحيطة → جدار الحويصلة وجدار الشعيرة الدموية (انتشار) → الدم → يرتبط بالهيموغلوبين في الكريات الحمر → يضخ مع الدم ← القلب ← الشرايين ← الشعيرات الدموية في الأنسجة → ينفصل عن الهيموغلوبين → يخرج من الدم إلى الخلايا (انتشار).✓

تمرين 3 (للمتفوقين): احسب حجم الهواء المتبادل في الدقيقة (التهوية الرئوية) لشخص معدل تنفسه 16 نفس/دقيقة وحجم كل نفس 500 ml. الحل: التهوية الرئوية = معدل التنفس × حجم النفس = 16 × 500 = 8000 ml/min = 8 L/min.✓

نصائح للمراجعة

• الحجاب الحاجز هو العضلة الرئيسية للتنفس (يفصل بين التجويف الصدري والبطن)
• مساحة سطح الحويصلات الهوائية حوالي 70-100 m² (مساحة ملعب كرة طائرة)
• تركيز الأكسجين في الهواء الجوي 21%، وفي الهواء الزفير 16%
• تركيز CO2 في الهواء الجوي 0.04%، وفي الهواء الزفير 4%
• مركز التنفس يقع في البصلة (جذع الدماغ) ويتأثر بتركيز CO2 في الدم
• أمراض الجهاز التنفسي: الربو، التهاب القصبات، الانسداد الرئوي المزمن، السرطان الرئوي

دروس مشابهة

• التنفس: الحويصلات الهوائية وتبادل الغازات
• الدم: مكونات الدم ووظائفها