Lý Thuyết Sinh Học 11 KNTT_Bài 9 Hô Hấp Ở Động Vật

   Thayhienedu.com chia sẽ đến các em Lý Thuyết Sinh Học 11 thống nhất 1 bộ sách trên cả nước là Kết nối tri thức với cuộc sống.

LÝ THUYẾT MÔN SINH HỌC LỚP 11
BÀI 9: HÔ HẤP Ở ĐỘNG VẬT

I. VAI TRÒ CỦA HÔ HẤP

- Khái niệm: Hô hấp là quá trình lấy O₂ liên tục từ môi trường cung cấp cho hô hấp tế bào, tạo năng lượng cho các hoạt động sống, đồng thời thải CO₂ sinh ra từ quá trình chuyển hóa ra ngoài cơ thể.

- Vai trò đối với động vật:

+ Cung cấp O₂: O₂ lấy từ môi trường ngoài được vận chuyển đến tế bào để tham gia vào quá trình hô hấp tế bào, tạo ra năng lượng ATP cung cấp cho mọi hoạt động sống của cơ thể.

+ Thải CO₂: Giải phóng khí CO₂ (sản phẩm thải của hô hấp tế bào) ra môi trường ngoài, giúp bảo đảm cân bằng môi trường trong cơ thể (cân bằng pH nội môi).

- Các giai đoạn của quá trình hô hấp ở người và Thú (gồm 5 giai đoạn liên quan mật thiết):

+ Thông khí (hít vào và thở ra).

+ Trao đổi khí ở phổi (khuếch tán O₂ vào máu và CO₂ vào phế nang).

+ Vận chuyển khí O₂ và CO₂ (nhờ hệ tuần hoàn).

+ Trao đổi khí ở mô (khuếch tán O₂ vào tế bào mô và CO₂ vào máu).

+ Hô hấp tế bào (tại ti thể, phân giải chất hữu cơ giải phóng năng lượng ATP).

Ví dụ thực tế: Khi chúng ta chạy bộ nhanh, các cơ bắp hoạt động mạnh mẽ đòi hỏi một lượng năng lượng lớn. Lúc này, nhịp tim và nhịp thở của chúng ta tăng lên nhanh chóng để lấy thêm nhiều O₂ cung cấp cho cơ bắp hô hấp tế bào giải phóng ATP, đồng thời nhanh chóng đào thải lượng khí CO₂ tích tụ trong máu ra ngoài nhằm tránh hiện tượng mỏi cơ và nhiễm toan (axit hóa) máu.

II. CÁC HÌNH THỨC TRAO ĐỔI KHÍ

- Nguyên lý chung: Trao đổi khí giữa cơ thể động vật với môi trường ngoài dựa trên hai nguyên lý vật lý:

+ Khuếch tán từ nơi có phân áp cao sang nơi có phân áp thấp.

+ Khuếch tán qua bề mặt mỏng, ẩm ướt của cơ quan trao đổi khí.

 1. Trao đổi khí qua bề mặt cơ thể

- Đối tượng: Động vật không có cơ quan trao đổi khí chuyên hóa (như Ruột khoang, Giun dẹp,...) hoặc có da ẩm ướt (như Giun đất, Lưỡng cư).

- Đặc điểm: Khí O₂ và CO₂ khuếch tán trực tiếp qua toàn bộ bề mặt cơ thể ẩm ướt nhờ mạng lưới mao mạch phân bố ngay dưới lớp biểu bì da.

Ví dụ thực tế: Giun đất luôn sống ở những nơi đất ẩm ướt dưới tán cây hoặc trong lòng đất ẩm. Nếu chúng ta đem giun đất đặt lên nền xi măng khô ráo dưới ánh nắng mặt trời, lớp da của chúng sẽ nhanh chóng bị khô. Khi da khô, khí O₂ không thể hòa tan và khuếch tán vào máu được nữa, giun đất sẽ bị ngạt thở và chết sau một thời gian ngắn.

2. Trao đổi khí qua hệ thống ống khí

- Đối tượng: Côn trùng (châu chấu, gián, kiến,...) và một số chân khớp sống trên cạn.

- Cấu tạo hệ thống:

+ Gồm các lỗ thở có van đóng mở nằm dọc hai bên thành bụng và ngực.

+ Lỗ thở nối với các ống khí lớn, phân nhánh thành các ống khí nhỏ dần và tận cùng là các ống khí tận tiếp xúc trực tiếp với từng tế bào của cơ thể để trao đổi khí trực tiếp mà không cần hệ tuần hoàn vận chuyển.

- Cơ chế thông khí: Nhờ hoạt động co giãn của các cơ hô hấp ở bụng làm thay đổi thể tích xoang thân, tạo sự chênh lệch phân áp khí.

Ví dụ thực tế: Khi quan sát một con châu chấu đang đứng yên, ta vẫn thấy phần bụng của nó liên tục phập phồng (co bóp). Đó chính là động tác hô hấp của chúng nhằm ép không khí cũ ra ngoài và hút không khí giàu O₂ mới vào trong hệ thống ống khí qua các lỗ thở ở hai bên hông bụng.

3. Trao đổi khí qua mang

- Đối tượng: Động vật sống dưới nước như Thân mềm, Chân khớp, Cá xương, nòng nọc lưỡng cư.

- Cấu tạo mang cá xương:

+ Mỗi bên đầu cá có một hốc mang chứa 4 cung mang.

+ Mỗi cung mang gồm nhiều sợi mang, trên sợi mang có vô số phiến mang mỏng chứa mạng lưới mao mạch dày đặc.

- Cơ chế trao đổi khí siêu hiệu quả ở cá xương:

+ Hiện tượng dòng chảy song song và ngược chiều: Dòng máu trong các mao mạch chảy song song và ngược chiều với dòng nước đi qua phiến mang. Đặc điểm này giúp tối ưu hóa việc lấy O₂ từ nước vào máu (lấy được hơn 80% lượng O₂ hòa tan trong nước).

+ Thông khí liên tục: Nhờ hoạt động nhịp nhàng, phối hợp giữa cử động mở/ngậm miệng và đóng/mở nắp mang kết hợp nâng/hạ thềm miệng làm cho nước giàu O₂ chảy qua mang liên tục theo một chiều từ trước ra sau, không bị ngắt quãng.

Ví dụ thực tế: Khi ta vớt một con cá xương (như cá chép, cá rô) ra khỏi nước, các lá mang của cá mất đi lực nâng đỡ của nước nên bị xẹp xuống và dính chặt lại với nhau, làm giảm diện tích bề mặt trao đổi khí đi hàng nghìn lần. Đồng thời, mang cá bị khô rất nhanh trong không khí. Vì vậy, cá không thể lấy được O₂ và sẽ nhanh chóng bị chết ngạt dù không khí xung quanh rất giàu O₂.

4. Trao đổi khí qua phổi

- Đối tượng: Động vật trên cạn thuộc lớp Bò sát, Chim, Thú và Con người. (Lưỡng cư cũng có phổi nhưng cấu tạo rất đơn giản, trao đổi khí chủ yếu vẫn qua da).

- Hệ hô hấp của người và Thú:

+ Phổi: Được cấu tạo từ hàng triệu phế nang tạo nên diện tích bề mặt trao đổi khí cực kỳ rộng lớn (ở người có thể đạt từ 100 m² đến 120 m², gấp hơn 50 lần diện tích da). Xung quanh phế nang có hệ thống mao mạch bao quanh dày đặc.

+ Thông khí: Hoạt động của các cơ hô hấp (cơ liên sườn và cơ hoành) làm thay đổi thể tích lồng ngực và thể tích phổi, dẫn đến sự chênh lệch áp suất khí giữa phổi và môi trường ngoài (thông khí nhờ áp suất âm).

- Hệ hô hấp siêu việt của lớp Chim:

+ Phổi chim không có phế nang mà cấu tạo từ hệ thống các ống khí nhỏ (mao mạch khí).

+ Phổi liên kết với hệ thống 9 túi khí (gồm các túi khí trước và túi khí sau) đóng vai trò như những chiếc bơm hút và đẩy khí.

+ Đặc điểm nổi bật: Khi hít vào hay thở ra, trong phổi chim đều luôn có không khí giàu O₂ đi qua theo một chiều liên tục (từ các túi khí sau qua phổi ra các túi khí trước rồi ra ngoài), phổi chim không có khí cặn. Do đó, chim là nhóm động vật trao đổi khí hiệu quả nhất trên cạn.

Ví dụ thực tế: Nhờ có hệ thống hô hấp siêu hiệu quả không có khí cặn và hoạt động theo cơ chế một chiều, loài ngỗng Ấn Độ (Anser indicus) có thể thực hiện những chuyến bay di cư vượt qua đỉnh Everest ở độ cao hơn 8000m cực kỳ khắc nghiệt, nơi có nồng độ O₂ loãng đến mức con người bình thường nếu không có bình oxy hỗ trợ sẽ bất tỉnh ngay lập tức.

III. BỆNH VỀ HÔ HẤP

- Nguyên nhân: Do các tác nhân sinh học gây bệnh (virus, vi khuẩn, nấm mốc) hoặc do ô nhiễm không khí (khí độc CO, SO₂, NO₂, bụi mịn PM2.5,...) và đặc biệt nguy hiểm nhất là khói thuốc lá.

- Tác hại của các chất trong khói thuốc lá:

Ví dụ thực tế: "Hút thuốc lá thụ động" là hiện tượng những người xung quanh hít phải khói thuốc do người khác hút tỏa ra. Trẻ em sống trong gia đình có người hút thuốc lá thường dễ bị viêm đường hô hấp, viêm tai giữa và hen suyễn nặng hơn rất nhiều so với trẻ em sống trong môi trường không có khói thuốc.

Chất hóa học trong khói thuốc lá	Tác động lên cơ thể
Nicotin	Gây nghiện, tăng nhịp tim, tăng huyết áp, tăng nguy cơ hình thành cục máu đông gây tắc nghẽn mạch máu.
Carbon monoxide (CO)	Kết hợp mạnh với hemoglobin trong hồng cầu, cạnh tranh vị trí của O₂, làm giảm nghiêm trọng khả năng vận chuyển O₂ của máu.
Hắc ín (Tar)	Nhựa thuốc lá gây nguy cơ cao dẫn đến ung thư phổi, ung thư họng, miệng; bám vào lông rung ở đường dẫn khí làm chúng bị tê liệt.
Các chất kích thích (hydrogen cyanide, acrolein,...)	Kích thích tiết nhiều dịch nhầy gây tắc nghẽn đường thở, làm tê liệt lông rung khiến các hạt bụi bẩn bám lại, gây viêm phế quản, hen suyễn, ho kéo dài.

 

IV. LỢI ÍCH CỦA LUYỆN TẬP THỂ DỤC, THỂ THAO ĐỐI VỚI HÔ HẤP

- Giúp cơ hô hấp (cơ hoành, cơ liên sườn) phát triển săn chắc, khỏe mạnh và dẻo dai hơn.

- Làm tăng thể tích lồng ngực và thể tích khí lưu thông tối đa khi hít thở.

- Tăng dung tích sống (thể tích khí lớn nhất có thể hít vào và thở ra).

- Giảm nhịp thở khi cơ thể ở trạng thái nghỉ ngơi nhưng vẫn đảm bảo cung cấp đủ nhu cầu O₂ cho các hoạt động sống.

Ví dụ thực tế: Các vận động viên bơi lội chuyên nghiệp nhờ quá trình tập luyện bền bỉ dưới nước thường sở hữu dung tích sống của phổi rất lớn (lên tới 6 - 8 lít khí, trong khi người bình thường chỉ đạt khoảng 3 - 4 lít). Điều này giúp họ có thể nín thở lâu dưới nước và hoạt động thể lực cường độ cao mà không bị hụt hơi hay mệt mỏi nhanh chóng.

 

Lý Thuyết Sinh 11 KNTT