درسنامه آموزشی علوم تجربی کلاس هفتم
فصل 15: تبادل با محیط
گرسنگی و تشنگی را میتوان تا چند روز تحمل کرد، اما بدون هوا بیشتر از چند دقیقه زنده نمیمانیم.
یاختههای بدن ما برای فعّالیت خود به اکسیژن نیاز دارند. یاختهها مواد دفعی نیز تولید میکنند.
دستگاه تنفس اکسیژن موردنیاز یاختهها را تأمین و کربن دیاکسید تولید شده را دفع میکند. همچنین مواد دفعی دیگری وجود دارند که دستگاه دفع، آنها را به خارج از بدن میفرستد.
در این فصل با دستگاه تنفس و دفع مواد زائد بیشتر آشنا میشوید.
ساختار دستگاه تنفس
شکل زیر ساختار دستگاه تنفس را نشان میدهد. باتوجه به شکل، هوا برای رسیدن به ششها چه مسیری را طی میکند؟
همانطور که میدانید، هوا ابتدا از طریق بینی یا دهان وارد دستگاه تنفس میشود و پس از عبور از حلق، به حنجره و سپس نای میرود.
نای دو شاخه دارد که به هر یک از آنها نایژه میگویند. نایژهها هوا را به نایژکها میرسانند که به تعداد زیاد در شُشها پراکندهاند. در انتهای نایژکها کیسههای هوایی قرار دارند.
گفتوگو کنید (صفحهٔ 133 کتاب درسی)
گرم و مرطوب شده و تصفیه میگردد. با نفس کشیدن هوا از طریق سوراخهای بینی و جریان یافتن در حفرات بینی به بدن ما وارد میشود. هوا موقع عبور از بینی، تصفیه و مرطوب شده و دمای آن به دمای بدن میرسد. دیوارهٔ حفرات بینی با سلولهای پوششی مرطوب، مژهدار و غنی از مویرگهای خونی، پوشیده شده است. این سلولها جریانی از محلول چسبناکی را ایجاد نموده و موجب جذب ذرات گرد و غبار، باکتریها و سایر ذرات خارجی که به درون بینی کشیده شدهاند، میشوند و سپس با کمک مژکها، این ذرات به سمت گلو هدایت شده به سیستم گوارش منتقل میشوند. این سیستم بسیار موثرتر از ششهای ظریف، میتواند این مواد را دفع نماید.
ب) شما میتوانید از راه بینی و دهان نفس بکشید. برخی عادت دارند، بیشتر از راه دهان نفس بکشند. بهنظر شما این کار چه ضرری برای بدن دارد؟
به طور طبیعی تنفس از راه بینی سالمتر از تنفس دهانی است. در مسیر بینی، هوا تصفیه میشود و از نظر دما تنظیم شده و بازده اکسیژن آن هم بیشتر است. خستگی دهان، افزایش پوسیدگی دندانها، خشکی لبها، التهاب و بیماریهای لثه به دلیل تغییر پوشش طبیعی میکروبی دهان، بوی بد دهان و تغییر فرم فکها و صورت از عوارض مهم تنفس دهانی هستند.
تبادل هوا
انتهای نایژکها در ششها به کیسههای هوایی میرسد. هر شش میلیونها کیسهٔ هوایی دارد. در اطراف کیسههای هوایی، مویرگهای خونی فراوانی وجود دارند. بین این مویرگها و کیسههای هوایی، گازهای تنفسی مبادله میشوند (شکل زیر).
فعّالیت (صفحهٔ 133 کتاب درسی)
وسایل و مواد: شُش سالم گوسفند، قیچی، دستمال کاغذی
- پس از تمیز کردن شش، نای، نایژهها و بخش چپ و راست آن را تشخیص دهید.
- درون نای آن قدر بدمید تا ششها پر از هوا شوند. به تغییر حجم آنها توجه کنید.
- با قیچی، برشهایی را در نای و نایژهها ایجاد کنید تا به نایژکها برسید.
شش سمت راست دارای سه لوب و شش سمت چپ دارای دو لوب است. شش راست دارای عرض بیشتر و ارتفاع کمتر است. اما شش چپ دارای عرض کمتر و ارتفاع بیشتر است. دلیل آن این است که در قسمت چپ سینه، قلب وجود دارد و بایستی در این فضا، هم شش و هم قلب در کنار هم قرار بگیرند. به همین دلیل عرض شش چپ کمتر شده تا بتواند در این فضا قرار بگیرد و در عوض، ارتفاع آن بیشتر شده است، بنابراین حجم شش راست با حجم شش چپ برابر است.
- در دیوارهٔ نای، نایژهها و نایژکها قطعههای غضروفی به شکلهای متفاوت وجود دارند. وجود آنها چه اهمیتی دارد؟
وجود غضروفهای حلقوی ناقص متعدد در مسیر نای، مانع از روی هم خوابیدن آن میگردد و در نتیجه، مسیر نای همیشه باز میماند. نایژهها نیز دارای حلقههای غضروفی کامل هستند. گسترش تیغههای غضروفی به تدریج، از نای به نایژهها کاهش مییابد. (حلقههای غضروفی دو دسته هستند: حلقههای غضروفی ناقص و حلقههای غضروفی کامل.)
- در ساختار ششها افزون بر نایژکها، تعداد زیادی رگهای خونی نیز دیده میشود. وظیفهٔ این رگها چیست؟
اطراف هر کیسه هوایی را شبکهای از مویرگهای خونی احاطه کرده است. گازهای تنفسی در اطراف کیسههای هوایی بین شش و خون مبادله میشوند. هوای اکسیژندار در طی عمل دم وارد کیسههای هوایی شده و از طریق انتشار به رگهای خونی اطراف آن منتقل میشود. خونی که در این رگها جریان دارد خون روشن است که دارای اکسیژن زیادی است. این خون اکسیژن را توسط رگها به تمام سلولهای بدن میرساند. کربن دیاکسید تولید شده در سلولها توسط خون تیره به رگهای خونی اطراف کیسههای هوایی میرسد و از طریق انتشار به کیسههای هوایی منتقل شده و توسط دستگاه تنفسی از بدن خارج میشود.
دم و بازدم
ششها درون قفسهٔ سینه جای دارند. قفسهٔ سینه، ضمن محافظت از ششها، در باز و جمع شدن آنها نیز نقش دارد. در پایین قفسهٔ سینه، پردۀ دیافراگم قرار دارد که با تغییر شکل خود، باعث دم و بازدم میشود. ورود هوا از محیط بیرون به درون ششها را دم و خروج آن از ششها را بازدم گویند.
فعّالیت (صفحهٔ 133 کتاب درسی)
دستگاهی شبیه شکل زیر آماده کنید.
1- هر شمارهها در شکل نشان دهندهٔ کدام قسمت در دستگاه تنفس است؟
شماره (1): نای شماره (2): نایژه شماره (3): شش شماره (4): پردهٔ دیافراگم شماره (5): قفسه سینه
2- وقتی پرده شمارهٔ 4 به پایین کشیده میشود، چه اتفاقی میافتد؟
بادکنکها باد میشوند.
3- وقتی پردهٔ رها میشود، چه رخ میدهد؟
باد بادکنکها خالی میشود.
4- هر کدام از این حرکاتها، مشابه کدام حرکت تنفسی است؟
قسمت (2) فعالیت مشابه عمل دم و قسمت (3) فعالیت مشابه عمل بازدم است.
در هوای سالم و بدون آلودگی حدود 21 % اکسیژن وجود دارد که هنگام دم وارد ششهای ما میشود. امروزه در شهرهای بزرگ یا صنعتی، به سبب انواع آلودگیها، درصد اکسیژن هوا کاهش یافته است.
فعّالیت (صفحهٔ 134 کتاب درسی)
برای کاهش آلودگی شهرهای بزرگ و صنعتی، چه راههایی پیشنهاد میکنید؟ در گروه خود در مورد آنها گفتوگو، و نتیجه را به کلاس گزارش کنید.
1- استفاده از وسایل نقلیهٔ غیرموتوری مثل دوچرخه 2- استفاده از وسایل نقلیه عمومی به جای وسیله شخصی 3- استفاده از وسایل نقلیهای که آلودگی کمتری ایجاد میکند مثل مترو 4- گسترش سامانه وسایل نقلیه عمومی و برنامهریزی منظم برای آنها 5- انجام معاینه فنی خودروها به طور دقیق 6- استفاده از سوختهایی مانند برق، گاز و انرژی خورشیدی که آلودگی کمتری نسبت به گاز و بنزین دارند. 7- استفاده از فیلترهای تصفیه کننده در محلهایی که گاز آلوده کننده خارج میشود. 8- افزایش فضای سبز و کاشت درختان برگ پهن 9- افزایش و گسترش امکانات رفاهی در سراسر کشور برای جلوگیری از افزایش تراکم جمعیت در شهرهای بزرگ.
آیا میدانید
قفسهٔ سینه از 24 دنده تشکیل شده است که از پشت به 12 مهره و از جلو به استخوان جناغ سینه متصلاند. کف قفسهٔ سینه پرده دیافراگم قرار دارد.
اطلاعات جمعآوری کنید (صفحهٔ 134 کتاب درسی)
به صورت گروهی در مورد یکی از پرسشهای زیر اطلاعاتی را جمعآوری، و گزارش آن را در کلاس ارائه کنید:
- دود سیگار بر سلامت فرد سیگاری و اطرافیانش چه اثری دارد؟
- در دود سیگار چه ترکیبهای سمیای وجود دارد؟
- در افراد سیگاری چه بیماریهایی شایعتر است؟
از جمله بیماریهایی که در افراد سیگاری بیشتر دیده میشود عبارتند از:
*سرطانهای ریه، دهان، حنجره، پانکراس، مثانه و...
*ناراحتیهای تنفسی مثل آسم، کاهش ظرفیت تنفسی و تحریک مخاط دهان، بینی و گلو
*اختلالات گوارشی و کم اشتهایی که نتیجه آن لاغری و... است.
*احتمال بیشتر سقط جنین در زنان سیگاری
تولید صدا
حنجره بعد از حلق و در ابتدای نای قرار دارد. درون آن دو پردهٔ ماهیچهای وجود دارد که به آنها تارهای صوتی میگویند. عبور هوا از میان این قسمت باعث ارتعاش و تولید صدا میشود (شکل زیر).
به نظر شما هنگام صحبت کردن، دم انجام میدهیم یا بازدم؟
انتقال گازها
پس از مبادلهٔ اکسیژن و کربن دی اکسید در کیسههای هوایی، کربن دیاکسید از طریق شش خارج و اکسیژن وارد خون میشود. خون به کمک گویچههای قرمز و خوناب (پلاسما) گازهای تنفسی را انتقال میدهد.
اکسیژن به اطراف یاختهها میرسد و وارد آنها میشود تا در فرایند آزاد کردن انرژی موادی مثل قندها و چربیها شرکت کند. در این فرایند، گاز کربن دیاکسید نیز آزاد میشود. کربن دیاکسید تولید شده در یاختهها وارد خون میشود تا از طریق بازدم از بدن بیرون برود.
گفتوگو کنید (صفحهٔ 135 کتاب درسی)
با توجه به شکل زیر، خون، هریک از گازهای تنفسی را از کجا به کجا منتقل میکند؟ در مورد پاسخ خود با گروه گفتوگو کنید.
اکسیژن از کیسههای هوایی موجود در ششها وارد خون شده و به سلولها میرسد و کربن دیاکسید آزاد شده در سلولها توسط خون به کیسههای هوایی موجود در ششها میرسد و از آنجا به محیط منتقل میشود.
آیا میدانید
دود سیگار سبب تخریب و سیاه شدن ششها میشود.
آزمایش کنید (صفحهٔ 135 کتاب درسی)
نشان دادن وجود کربن دیاکسید در هوای بازدم
وسایل و مواد: آهک، کاغذ صافی، بشر، قیف، نی نوشابه خوری
روش آزمایش
1- مقداری آهک را در آب حل کنید و از کاغذ صافی بگذرانید تا مایعی شفاف بهدست آورید.
2- با یک نی درون این مایع شفاف بدمید.
3- چه تغییری در محلول صورت میگیرد؟
از منابع مختلف، اطلاعاتی را در مورد این موضوع جمعآوری کنید و علت این تغییر را توضیح دهید.
وقتی آهک را در آب حل میکنیم مقداری از آن در آب حل میشود و مقداری به صورت رسوب در ته ظرف باقی میماند. وقتی محلول را از کاغذ صافی عبور میدهیم آب آهک یکنواخت و شفاف به دست میآید و زمانی که وقتی با نی درون این محلول میدمیم کمکم محلول حالت کدر پیدا میکند. علت آن واکنش بین کربن دیاکسید موجود در بازدم و آهک و ایجاد رسوب است. این رسوب با داشتن ذرات ریز، محلول را از حالت شفاف به حالت کدر تبدیل میکند.
دستگاه دفع ادرار
علاوه بر کربن دی اکسید مواد دیگری در بدن تولید میشوند که سمی هستند و باید از بدن دفع شوند. اوره یکی از این مواد است. این مواد از طریق کلیهها از خون گرفته میشوند و به همراه نمکها و آب اضافی بدن، به صورت ادرار خارج میشوند. کلیهها بخشی از دستگاه دفع هستند.
کلیهها، به صورت دو اندام لوبیایی شکل، در طرفین ستون مهرهها و بالای ناحیهٔ کمر قرار دارند. به هرکلیه یک سرخرگ وارد میشود. این سرخرگ انشعابی از بزرگ سرخرگ آئورت است که خون را برای تصفیه شدن به این اندام میآورد. خون تصفیه شده، توسط یک آئورت است که خون را برای تصفیه شدن به این اندام میآورد. خون تصفیه شده، توسط یک سیاهرگ از کلیه خارج میشود و به بزرگ سیاهرگ زیرین میریزد.
آزمایش کنید (صفحهٔ 136 کتاب درسی)
وسایل و مواد: کلیهٔ سالم گوسفند، تیغ جراحی (اسکالپل)، گُمانه (سوند)
روش آزمایش:
- ابتدا بخشهای خارجی کلیه و پوشش آن را بررسی کنید.
- پوشش نازک کلیه را جدا کنید و از طول، آن را برش دهید.
- بخشهای قشری، مرکزی، لگنچه و میزنای را مشخص کنید.
- بخشهای قشری و مرکزی را با هم مقایسه کنید.
بخش قشری تیرهتر و بخش مرکزی روشنتر است. بخش مرکزی، هرمی شکل است. قاعدهٔ هر هرم به طرف قشر کلیه و راس آن به طرف مرکز کلیه (لگنچه) است. انشعابات سرخرگها و سیاهرگها این هرمها را فرا میگیرد. بخش قشری، بخش مرکزی را در برگرفته است و در آن انشعابات سرخرگها، سیاهرگها و قسمت اصلی نفرونها (واحدهای تصفیه کلیه) دیده میشود.
- لگنچه چه مشخصاتی دارد؟ سوراخ وسط آن به کجا وصل میشود؟
لگنچه کلیه در واقع نقطه آغاز سیستم جمع کننده میباشد و ساختمان آن به گونهای است که ادرار را به راحتی جمعآوری و منتقل میکند. هنگامی که ادرار لگنچه کلیه را ترک میکند، به هیچ وجه در ترکیب و مقدار آن تغییری حاصل نمیشود. سوراخ وسط لگنچه به میزنای متصل است.
چگونگی کار کلیه
کلیه چگونه خون را تصفیه میکند؟ در ساختار میکروسکوپی کلیه میلیونها لولهٔ پیچ در پیچ وجود دارد که به آنها لولۀ ادراری یا گُردیزه (نفرون) گویند. کار اصلی کلیهها را این لولهها انجام میدهند؛ یعنی خون را تصفیه و مواد دفعی آن را جدا میکنند (شکل زیر).
گرُدیزهها مواد زائد مثل اوره و نمکهای اضافی خون را، به همراه مقداری آب، از مویرگها میگیرند و ادرار را میسازند. ادرار تشکیل شده در گرُدیزهها، از طریق لولههای جمع کننده ادرار، به لگنچه میریزد و از آنجا از طریق میزنای به مثانه وارد و در آنجا ذخیره میشود. وقتی حجم ادرار در مثانه از حدی بیشتر میشود، احساس دفع ادرار به وجود میآید.
یاختههای بدن در مایعی به نام مایع بین یاختهای قرار دارند. نوع و مقدار مواد در این مایع باید تنظیم شود تا یاختهها بتوانند کارهای خود را به درستی انجام دهند. کلیهها، با دفع مواد زائد، آب و نمکهای اضافی، در این تنظیم نقش اساسی دارند.
یکی از مهمترین کارهای کلیه تنظیم میزان آب بدن است. کلیهها، با کم و زیاد کردن دفع آب بهصورت ادرار، این تنظیم را انجام میدهند.
اطلاعات جمعآوری کنید (صفحهٔ 137 کتاب درسی)
به جز کلیه و شش از پوست نیز به عنوان اندام دفعی نام میبرند. در این مورد اطلاعاتی را جمعآوری، و گزارش آن را در کلاس ارائه کنید.
پوست بدن یک اندام دفعی به شمار میآید و میتواند آب، نمک، چربی و بعضی از یونهای اضافی را از بدن دفع کند. ترکیبات موجود در ترشحات ناشی از تعریق بدن عبارتند از: اوره، اسید اوریک، سدیم، مواد معدنی و باکتریهای غیرفعال که به دلیل عوارضی که برای بدن دارند، از طریق پوست دفع میشوند. بدن به طور دائم در حال عرق کردن است. عرق کردن اصلیترین روش بدن برای حذف گرمای اضافی است. میزان عرق در بدن به شدت هیجان یا کار عضلانی بستگی دارد. از بین رفتن سموم بدن از طریق غدد عرق انجام میشود. زمانی که بدن تحت تاثیر گرما و هیجان قرار میگیرد، این غدد فعال میشوند و عرق از بدن دفع میشود.
در بدن دو نوع غده عرقی وجود دارد:
1) نوع اول غددی هستند که تعداد آنها زیادتر از نوع دیگر است و در سرتاسر بدن، خصوصا کف دستها، کف پاها و پیشانی وجود دارند. از نظر اندازه کوچکتر از نوع دوم هستند و بر خلاف آنها، از زمان تولد فعال هستند و ترکیب مواد موجود در عرق آنها بر خلاف غدد نوع دوم، فاقد پروتئین و اسید چرب است.
2) گروه دوم غدد عرقی، درصد کمتری از غدد عرقی بدن را شامل میشود و به نقاط مشخص از بدن محدود است. غدد عرقی زیر بغل از این نوع است. بنابراین، بدن دو نوع عرق تولید میکند: نوع اول عرق بیرنگ و بیبویی است و روی پوست تمام بدن ترشح میشود و نقش حیاتی تنظیم دمای بدن، را خصوصا زمانی که تحرک بدن زیاد است، به عهده دارد نوع دوم، که مایعی غلیظتر است و از غدد نواحی زیر بغل، کشالهٔ ران و دست و پا ترشح میشود.
فکر کنید (صفحهٔ 137 کتاب درسی)
الف) بدن ما به چه صورتهایی آب را دفع میکند؟
آب از راه کلیهها به صورت ادرار، از سیستم گوارشی همراه با مدفوع و از راه پوست به صورت عرق از بدن دفع میشود. مقدار بسیار کمی هم از طریق تنفس، یعنی بازدم از دست میرود.
ب) تأمین آب موردنیاز بدن به چه صورتهایی انجام میشود؟
از طریق نوشیدن آب و مایعات دیگر و خوردن مواد غذایی (مقدار آب هر یک از مواد غذایی به نوع آنها بستگی دارد.)
پ) آیا میزان آب مصرفی شما همیشه یکسان است؟
خیر- میزان آب مصرفی به عوامل مختلفی از جمله سن، فعالیت بدنی، آب و هوای محیط حالت سلامتی و بیماری و نوع غذاهای مصرفی بستگی دارد. حرارت زیاد، آب و هوای خشک و فعالیت شدید بدنی باعث افزایش دفع آب از طریق پوست و ششها میشود. همچنین اسهال و سایر بیماری روده ای دفع آب را به مقدار زیاد افزایش میدهند. بنابراین بدن برای جبران آب از دست رفته به مقادیر متفاوتی آب نیاز دارد.
بعضی از بیماریها مثل سنگ کلیه و سنگ مثانه بسیار دردناک و ممکن است خطرناک باشند و امکان دارد باعث از کار افتادن کلیه یا حتی مرگ شود. استفاده از آبهای آشامیدنی دارای مواد معدنی مناسب و استاندارد در جلوگیری از این بیماریها مؤثر است.
گفتوگو کنید (صفحهٔ 137 کتاب درسی)
گفته میشود نگه داشتن ادرار به مدت زیاد در مثانه ممکن است باعث سنگ مثانه شود.در این باره در گروه خود گفت وگو، و نتایج را به کلاس ارائه کنید.
نگه داشتن ادرار به مدت طولانی ممکن است باعث رسوب بعضی مواد مانند آهک و... در مثانه شود که همان سنگ مثانه است. سنگ مثانه یکی از انواع سنگهای ادراری است که در مثانه تشکیل میشود و یا سنگهایی است که از کلیه خارج شده و وارد مثانه میشود.
علائم سنگ مثانه: درد و فشار در شکم - ادرار تیره رنگ - وجود خون در ادرار - مشکل در دفع ادرار - تکرار ادرار - احساس فوریت در ادرار کردن - درد و سوزش در آلت تناسلی و عفونت ادراری که ممکن است سبب تب و لرز و درد پهلوها شود.