Skkn chuyên đề hô hấp ở động vật

CHUYÊN ĐỀ: HÔ HẤP Ở ĐỘNG VẬT
PHẦN I - MỞ ĐẦU
Sinh lí động vật là mơn học được giảng dạy ở các trường THPT, nội dung của môn
học được đưa vào rất nhiều trong các kì thi học sinh giỏi trong nước và quốc tế.
Khi học sinh nghiên cứu về chuyên đề hô hấp ở động vật sẽ gặp rất nhiều khó khăn
do đây là chun đề lí thuyết tương đối dài và khó. Hơ hấp ở động vật là rất đa dạng, tuy
nhiên trong phạm vi 1 chuyên đề hẹp, tôi chỉ tập trung đi sâu vào một số kiến thức trọng
tâm và các câu hỏi, bài tập vận dụng trong phần Hô hấp ở động vật.
PHẦN II – NỘI DUNG
A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
I. Khái niệm
Hô hấp là q trình O2 từ bên ngồi vào ơxi hố các chất trong tế bào, giải phóng năng
lượng cho các hoạt động sống, đồng thời thải CO2 ra ngồi.
- Hơ hấp tế bào: Là q trình chuyển hóa năng lượng tích trong chất hữu cơ thành
năng lượng tích trong phân tử ATP từ ADP và P vc là dạng năng lượng cung cấp cho tất cả
các hoạt động sống của tế bào và cơ thể.
Q trình hơ hấp gồm năm giai đoạn :
- Thơng khí (khơng khí đi vào và đi ra khỏi cơ quan trao đổi khí).
- Trao đổi khí ở cơ quan trao đổi khí (mang, phổi...).
- Vận chuyển khí O2 và CO2 ( vận chuyển O2 từ cơ quan trao đổi khí đến tế bào và
vận chuyển CO2 từ tế bào đến cơ quan trao đổi khí và thải ra ngồi).
- Trao đổi khí ở mơ.
- Hơ hấp tế bào.
*Hiệu quả trao đổi khí phụ thuộc vào 5 đặc điểm của bề mặt trao đổi khí, đó là:
1. Diện tích bề mặt rộng
2. Bề mặt ẩm ướt: Bề mặt ẩm ướt rất cần thiết đối với việc hoà tan các chất khí, cho
phép chúng đi qua một cách dễ dàng.
3. Có sự lưu thơng khí: tạo ra một sự chênh lệch cực đại về nồng độ hay khuynh độ
khuếch tán ở hai phía của bề mặt trao đổi khí
4. Có nhiều mao mạch máu: Ở nhiều lồi động vật máu chảy qua các mao mạch
mang đioxit cacbon tới các cơ quan trao đổi khí và nhanh chóng vận chuyển oxy hoà tan đi

khắp cơ thể.

skkn


5. Các sắc tố hô hấp: Các sắc tố hô hấp kết hợp một cách thuận nghịch với oxy.
Nhờ sự kết hợp này mà oxy tự do cịn rất ít ở trong huyết tương, do đó sự chênh
lệch về nồng độ oxy trở nên lớn hơn rất thuận lợi cho việc khuếch tán oxy vào trong máu.
Sắc tố phổ biến nhất là hemoglobin, thấy ở đa số các loài động vật có xương sống và nhiều
lồi động vật khơng xương sống. Các sắc tố tương tự chứa sắt là hemerytrin và clororuorin
thấy ở một vài loài giun đốt, trong khi đó hemocyanin chứa đồng thấy ở một vài lồi thân
mềm và một số lồi chân khớp.
II. Hướng tiến hố của hệ hơ hấp
1. Trao đổi khí qua bề mặt cơ thể
Động vật đơn bào hay một số động vật đa bào như ruột khoang, giun trịn, giun dẹp, giun
đốt có thể tiến hành trao đổi khí trực tiếp qua bề mặt cỏ thể hoặc qua màng tế bào. Chúng
có thể thực hiện q trình này bởi vì
chúng có diện tích bề mặt trao đổi khí khá rộng so với thể tích của chúng. Hơn nữa các
chất khí hồ tan đi qua bề mặt trao đổi khí nhờ q trình khuếch tán có thể khuếch tán rất
nhanh tới tất cả các bộ phận ở bên trong cơ thể và ngược lại từ các bộ phận ra bề mặt vì
khoảng cách giữa chúng rất nhỏ.
2. Trao đổi khí qua hệ thống ống khí
Ở sâu bọ, trao đổi khí thực hiện nhờ hệ thống ống khí. Các ống khí làm nhiệm vụ
dẫn khí, phân nhánh thành các ống khí nhỏ nhất, tiếp xúc trực tiếp với các tế bào của cơ
thể và thực hiện trao đổi khí. Hệ thống ống khí thơng với khơng khí bên ngồi nhờ các lỗ
thở. Sự thơng khí trong các ống khí thực hiện được nhờ sự co dãn của phần bụng.
3. Trao đổi khí qua mang
Sự trao đổi khí đối với các động vật ở nước như trai, ốc, cua, cá... được thực hiện
qua mang. Trong số đó thì lớp cá có một hệ thống trao đổi khí hồn hảo. Hệ thơng này có
thể thu lấy 80% oxy từ nước chảy qua.

Cơ quan trao đổi khí ở cá là các cung mang. Mỗi bên đầu có 4 cung mang, những
cung mang này được ngăn cách với ngau bởi các khe giữa các cung mang gọi là các khe
mang. Mỗi cung mang đều có một trục xương cong gọi là xương cung mang hay là cung
tạng. Chỗ các khe mang mở vào hầu, từ xương cung mang phát ra nhiều gai mang dài và
cứng trơng như hình một cái lược. Chúng có tác dụng như một cái rào chắn bảo vệ cho các
lá mang mềm mại không bị thức ăn hay các vật thể khác lọt vào và làm hư hại mang. Từ
các xương cung mang còn phát ra các que xương nhỏ gọi là các tia mang có chức năng
đệm đỡ cho các phiến mang dẹt. Phía ngoài mang được che phủ bởi nắp mang và riềm nhỏ

skkn


quanh thành sau của nắp. Riềm mang có tác dụng như một cái van điều chỉnh sự lưu thơng
của dịng nước qua mang.
Sự lưu thơng khí: Khi thở vào: nền hầu hạ xuống, giảm áp lực trong miệng nước tràn qua
miệng lúc đó nắp mang hai bên phình ra làm diềm mang khép lại, nước liên tục chảy qua cung
mang. Khi thở ra: miệng ngậm lại, nền hầu nâng lên rất nhanh tạo ra một áp lực mạnh đẩy nước
qua khe giữa các cung mang, đồng thời nắp mang ép vào, van diềm mang mở ra đẩy nước ra
ngoài.
Điều đáng chú ý là chiều của dòng máu trong các mao mạch của phiến mang nhỏ
ngược chiều với dòng nước qua mang có hiệu quả trao đổi khí rất cao.
4. Trao đổi khí ở các phế nang (trong phổi ).
* Đối với đa số động vật ở cạn và số ít các động vật ở dưới nước như rắn nước, ba
ba, cá heo, cá voi... sự trao đổi khí thực hiện qua bề mặt trao đổi khí ở các phế nang trong
phổi.
* Ở người, phổi như là một túi lồi ra từ khu vực hầu của ống tiêu hoá và cùng với
tim, chúng lấp đầy hầu như toàn bộ khoảng trống trong lồng ngực. Khí quản có đường
kính khoảng 2 cm và dài 10 cm. Khí quản được tăng cường bởi các sụn chữ C nằm ở thành
của nó. Ở đỉnh của khí quản nơi tiếp xúc với hầu là thanh quản. Phía dưới khí quản được
chia thành phế quản gốc phải và trái, mỗi phế quản gốc lại tiếp tục phân chia thành những

ống nhỏ hơn và được tăng cường đàn hồi bởi sụn tương tự như khí quản. Kiểu phân nhánh
này chia mỗi phổi thành các thuỳ rõ rệt.

Trong mỗi thuỳ, các đường dẫn khí của cây phế

quản tiếp tục phân chia và cuối cùng là các đường ống hẹp khơng có sụn bao quanh,
đường kính dưới 1 mm. Đây là các phế quản nhỏ, chúng lại tiếp tục phân chia và cuối
cùng là kết thúc ở các túi chứa khí nhỏ gọi là phế nang. Các phế nang sắp xếp thành từng
chùm giống như chùm nho và được cung cấp rất nhiều mao mạch, do đó sự trao đổi khí diễn
ra một cách dễ dàng. Phổi được cấu tạo từ mơ liên kết nên có tính đàn hồi cao.
Hệ thống trao đổi khí ở người: khoang mũi, thực quản: có các sụn hở hình C giúp
tăng thể tích khí ho, thở. Đỉnh của khí quản, nơi tiếp xúc với hầu thanh quản. Từ khí quản
các phế quả phân nhánh nhiều và kết thúc ở các phế nang. Phế nang có nhiều mao mạch
bao quanh, khoảng 700 triệu phế nang ở mỗi lá phổi. Mỗi khoang màng phổi gồm 2 lá
phổi. Lá thành bám chắc vào lồng ngực tách khỏi phổi. Lá tạng bao lấy phổi. Giữa 2 lá
phổi có dịch màng phổi giúp 2 lá khơng dính nhau tạo nên áp suất âm.
- Sự thơng khí ở phổi được thực hiện nhờ các cơ hô hấp
Đối với cử động hơ hấp bình thường, cơ hơ hấp tham gia gồm có:

skkn


+ Cơ hồnh: làm tăng thế tích lồng ngực theo phương thẳng đứng.
+ Cơ liên sườn ngoài: theo hướng trước sau và hai bên.
Khi cơ hoành và cơ liên sườn co, thể tích lồng ngực tăng, lá thành bám chặt vào
thành ngực nên bị tách khỏi phổi dẫn đến áp suất âm có trị số lớn hơn (thơng qua lá tạng có
tác dụng làm phổi bị đẩy căng ra dẫn đến khơng khí tràn vào phổiKhi các cơ hơ hấp co thể
tích lồng ngực tăng lên  lá tạng bị kéo ra  phổi bị kéo căng  khơng khí tràn vào phổi).
Đó là cử động hít vào.
Khi cơ hồnh và cơ liên sườn dãn, do có tính đàn hồi thể tích lồng ngực giảm phổi

tự co lại, khơng khí được đẩy ra ngồi. Đó là cử động thở ra.
Khi thở có khoảng 500ml khí lưu thơng trong đó chỉ có khoảng 350ml khí trao đổi
cịn 150ml khí đọng nằm lại trong phổi.
Thở sâu có thể hít thêm 2500ml, thở ra thêm 1500ml.
Dung tích sống khoảng 45000ml.
Có khoảng 1000ml khí cặn trong phổi.
* Ở chim, sự trao đổi khí thực hiện qua các ống khí nằm trong phổi với hệ thống
mao mạch bao quanh. Sự lưu thơng khí qua các ống khí thực hiện được là nhờ sự co dãn
của các túi khí thơng với các ống khí. Khơng khí lưu thơng liên tục qua các ống khí ở phổi
theo một chiều nhất định kể cả lúc hít vào và lúc thở ra nên khơng có khí đọng trong các
ống khí ở phổi. Như vậy, trao đổi khí xảy ra liên tục giữa máu trong mao mạch với khơng
khí giàu O2 lưu thơng trong ống khí.
5. Q trình hơ hấp
5.1. Thơng khí
Khí oxi khuếch tán vào trong, ngay lập tức nó bị đẩy sâu khỏi bề mặt trao đổi khí.
Sự cung cấp oxi từ mơi trường bên ngồi sẽ có hiệu quả hơn nếu như khơng khí hay nước
chứa oxi hồ tan thường xun được thay thế. Các dịng chảy tạo nên các điều kiện như
thế được gọi là sự lưu thơng khí, chúng tạo ra một sự chênh lệch cực đại về nồng độ hay
khuynh độ khuếch tán ở hai phía của bề mặt trao đổi khí.
Tham gia vào sự lưu thơng khí, ở các cơ thể khác nhau có các cấu trúc khác nhau,
tuy nhiên thường có sự tham gia vận động của cơ. Dịng khí trao đổi có thể là liên tục hay
ngắt qng( dịng liên tục thường thấy ở các sinh vật sống dưới nước, dòng ngắt qng
như hơ hấp ở người).
5.2. Trao đổi khí ở phổi và mơ
* Ngun lí chung

skkn


-Ngun lí động học

PA= P.V/100 (trong đó PA: Phân áp riêng của một khí; P: áp suất hỗn hợp khơng khí
khơ; V: % thể tích của khí trong hỗn hợp).
%CO2

%O2

Khơng khí

0.04%

210%

Phế nang

6%

13%

* Cơ chế
- Ở phổi, oxi khuếc tán từ phế nang đến màng phế nang và thành mao mạch phổi rồi
được vận chuyển vào máu. CO2 được vận chuyển ngược lại.
- Ở mô, oxi từ mao mạch mô vào dịch gian bào qua màng tế bào vào trong chất
nguyên sinh, CO2 khuếc tán ngược lại.
5.3. Vận chuyển O2, CO2
Vận chuyển O2 từ cơ quan hô hấp đến tế bào và CO 2 từ tế bào tới cơ quan hô hấp
(mang hoặc phổi) được thực hiện nhờ máu và dịch mơ.
O2 trong khơng khí hít vào phổi (phế nang hay ống khí) hoặc O 2 hồ tan trong nước
khi qua mang sẽ được khuếch tán vào máu, kết hợp với hêmôglôbin hoặc hêmôxianin (các
sắc tố hô hấp) được vận chuyển tới các tế bào.
CO2 là sản phẩm của hô hấp tế bào khuếch tán vào máu và được vận chuyển tới

mang hoặc phổi. CO2 được vận chuyển chủ yếu dưới dạng kết natri bicacbônat (NaHCO 3),
một sản phẩm dưới dạng hoà tan trong huyết tương qua phổi hoặc mang ra ngồi.
5.4. Hơ hấp tế bào
- Hơ hấp tế bào xảy ra trong ty thể, cần được cung cấp O 2 và sản phẩm cuối cùng là
CO2 cần được đào thải. Q trình thu nhận O 2 từ mơi trường ngồi và thải CO 2 ra khỏi cơ
thể được gọi là sự hơ hấp ngồi.
- Hơ hấp tế bào khi có mặt oxi gọi là hơ hấp hiếu khí. Q trình này gồm 3 giai
đoạn: Đường phân, chu trình Crep và chuỗi truyền electron.
- Hơ hấp tế bào khi khơng có mặt oxi gội là hơ hấp kị khí. Hơ hấp kị khí chi gồm
đường phân và q trình lên men tạo sản phẩm hữu cơ trung gian.
5.5. Điều hịa hơ hấp
a. Điều hồ hoạt động hơ hấp bằng yếu tố thần kinh
Hoạt động hơ hấp được điều hồ bởi yếu tố thần kinh. Đó là các nhóm tế bào đặc
biệt, nằm ở nửa bên phải và nửa bên trái của hành tuỷ, tạo thành các trung khu hô hấp, bao
gồm trung khu hít vào và trung khu thở ra. Hai trung khu này hoạt động mang tính tự

skkn


động, nhưng lại chịu sự giám sát của trung tâm ức chế nằm tại cầu não. Nếu cắt bỏ khối tế
bào ở một bên hành tuỷ sẽ gây ra sự ngừng cử động các cơ hô hấp cùng bên.  
Phần ngoại biên gồm các nhánh tận cùng của dây thần kinh hướng tâm chuyển hưng
phấn về não, nằm ở thành trong của đường hô hấp, đặc biệt trong phế quản và trong phế
nang, trong các cơ hô hấp như cơ ngực và cơ bụng.
 Ngồi ra, phản xạ hơ hấp có thể xảy ra khi kích thích ở các phần khác nhau của cơ
quan hơ hấp. Chẳng hạn, khi kích thích niêm mạc đường hô hấp sẽ gây phản xạ hắt hơi
hoặc ho.
Sự điều hồ hơ hấp bằng cơ chế thần kinh
Não trước

Trung khu Phneumotaxic

Trung khu Apneutastic

Trung khu Hít vào

Trung khu Thở ra

Dây thần kinh vận động

Dây thần kinh vận động

Thụ
quan

Các cơ hít vào co

Phổi

Các cơ thở ra co
Giãn

bị kích
thích
Hít vào

Thở ra thụ động

skkn

Thở ra chủ động


Phổi phồng lên

Phổi xẹp xuống

Phổi xẹp xuống

*Vai trò của vỏ não: Ngoài hành tuỷ, các phần khác của hệ thần kinh trung ương như cầu
não, vỏ não cũng có ảnh hưởng đến ra q trình hơ hấp, nên khi cơ thể ở trong những trạng
thái xúc cảm khác nhau, nhịp thở, độ sâu và tính nhịp nhàng của động tác hơ hấp cũng
thay đổi. Chính vì vậy, người ta có thể căn cứ vào sự thay đổi đó để chẩn đoán các trạng
thái hoạt động tinh thần của con người.
b. Điều hồ hoạt động hơ hấp bằng yếu tố thể dịch
Nhịp hơ hấp cịn chịu ảnh hưởng của các chất hoà tan trong máu, đặc biệt là CO 2
và O2. Các chất này tăng hay giảm đều là nguyên nhân gây tăng hay giảm nhịp hơ hấp.
Điều hồ hơ hấp bằng cơ chế thể dịch chủ yếu dựa vào sự chênh lệch phân áp khí CO 2 và
O2 trong máu. Thực chất đó chính là sự điều chỉnh phân áp của CO 2 và O2 thông qua các
cơ quan thụ cảm hoá học nằm trong cung động mạch chủ và xoang động mạch cảnh.
Khi phân áp khí O2 trong máu giảm sẽ kích thích các cơ quan thụ cảm hố học,
gây ra xung thần kinh, truyền tới trung khu hô hấp ở hành tuỷ,  từ đó làm tăng cường hơ
hấp.
Khi phân áp CO2 trong máu tăng, sẽ kích thích các cơ quan thụ cảm hoá học.
Xung thần kinh được truyền tới trung khu hơ hấp, từ đó làm tăng cường hô hấp để thải
CO2.  Người ta thấy rằng, sự thừa khi CO 2 có thể làm tăng hơ hấp lên  gấp 8 lần so với
bình thường. Khi đó CO2 sẽ kết hợp với H2O tạo thành axít cacbonic làm nồng độ ion H+
trong máu tăng, kích thích vào trung khu thở, gây thở gấp.
Sự tích tụ CO2 và thiếu O2 trong máu của trẻ sơ sinh khi lọt khỏi bụng mẹ do dây
rốn bị cắt đứt, là nguyên nhân của cử động thở đầu tiên, gây nên tiếng khóc chào đời của

trẻ.
B. CÂU HỎI, BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1: a. Thí nghiệm “tuần hoàn chéo” của Frederic tiến hành trên chó vào năm 1890
chứng minh điều gì? Hãy trình bày thí nghiệm trên?
b. Cho bảng số liệu:
Áp suất từng phần tính mm thuỷ ngân
Khí
O2

Khơng

Khơng

khí Máu trong động mạch các Máu tĩnh mạch trong các

khí

trong phế nang

mạch đi tới các phế nang

mạch từ phế nang đi ra

159

100-110

40

102

skkn


CO2 0.2-0.3

40

47

40

1. Từ bảng trên rút ra được điều gì?
2. Tại sao sự chênh lệch của khí CO2 tuy thấp, mà sự trao đổi khí CO 2 giữa máu và
khơng khí trong phế nang vẫn diễn ra bình thường?
HD:
a. Thí nghiệm trên chứng minh vai trò của CO2 trong hô hấp.
Tiến hành: Dùng ống nối chéo động mạch cổ của 2 con chó với nhau để máu từ cơ thể con
này chảy lên não con kia và ngược lại. Sau khi đã nối như vậy, nếu bịt khí quản của một
con chó(chẳng hạn chó A) gây nghẹt thở để làm tăng nồng độ CO2 trong máu của nó hoặc
cho nó thở khí có nhiều khí CO2, nhịp hô hấp sẽ không tăng ở con chó A mà ở con chó B,
chó B sẽ thở hổn hển do trung khu hô hấp bị máu của chó A có nhiều CO 2 kích thích,
trong lúc chó A vẫn thở bình thường.
b. 1. Bảng cho thấy:
- Liên quan đến trao đổi khí.
- Chênh lệch O2 và CO2 giữa các nơi.
Sự chênh lệch giữa áp suất thành phần của các khí trong máu đi tới phế nang và áp suất
từng phần của các khí đó trong khơng khí ở phế nang: O 2 là 100-40=60 đến 110-40=70
mmHg; CO2 là 47-40=7 mmHg
2. Vì:

- Vận tốc khuếch tán của CO2 vào khơng khí trong phế nang lớn hơn O2 là 25 lần.
- Bề mặt trao đổi khí rộng, ẩm ướt, thơng khí, giàu mạch máu.
Câu 2: Các bề mặt trao đổi khí cần những đặc điểm gì để giúp cho quá trình khuếch
tán đạt hiệu quả cao hơn?
- Diện tích bề mặt rộng, khả năng trao đổi khí của cơ thể với môi trường bên ngoài phụ
thuộc trực tiếp vào bề mặt khuếch tán.
- Bề mặt ẩm ướt rất cần thiết đối với việc hoà tan các chất khí, cho phép chúng đi qua một
cách dễ dàng. Đối với đa số các loài sinh vật sống trên cạn thực vật cũng như động vật bề
mặt trao đổi khí tất yếu trở thành bề mặt có thể làm tiêu hao nước.
- Sự lưu thông khí. Giúp sự cung cấp khí O2 từ môi trường sẽ hiệu quả hơn. Nếu không khí
hay nước chứa O2 hoà tan thường xuyên được thay thế. Các dòng chảy tạo nên điều kiện
như thế gọi là sự lưu thông khí, chúng tạo ra một sự chênh lệch cực đại về nồng độ hay
khuynh độ khuếch tán ở hai phía của bề mặt trao đổi khí.

skkn


- Được cung cấp nhiều mao mạch máu. Máu đến phổi nhiều qua đó đảm bảo cho sự trao
đổi khí nhanh và hiệu quả.
- Các sắc tố hô hấp kết hợp thuận nghịch với O2 và làm tăng khả năng vận chuyển O2. nhờ
sự kết hợp này mà O2 tự do còn rất ít trong huyết tương, do đó sự chênh lệch nồng độ O 2
trở nên lớn hơn rất thuận lợi cho việc khuếch tán vào trong máu.
Câu 3: Tại sao người bình thường có thể thở ngay cả khi không hề suy nghĩ gì (kể cả
lúc ngủ)?
HD:
- Nhờ phản xạ hô hấp: là phản xạ không điều kiện mà trung khu nằm ở khu hành tuỷ
- Phản xạ xảy ra như sau:
+ Phế nang xẹp kích thích cơ quan thụ cảm nằm trong thành phế nang, làm xuất hiện xung
thần kinh. Xung thần kinh về trung khu hô hấp và theo dây ly tâm đến làm co các cơ thở,
gây nên sự hít vào.

+ Khi phế nang căng sẽ kích thích cơ quan thụ cảm nằm trong thành phế nang làm xuất
hiện xung thần kinh về trung khu hô hấp kìm hãm trung khu hít vào, làm dãn các cơ cơ hít
vào, đồng thời kích thích trung khu thở ra, làm co các cơ thở ra gây hiện tượng thở ra. Cứ
như vậy, hít vào thở ra kế tiếp nhau và liên tục diễn ra.
Câu 4: Khi huyết áp giảm thì hoạt động hô hấp sẽ biến đổi như thế nào? Tại sao?
HD:
- Khi huyết áp giảm thì hoạt động hô hấp sẽ gia tăng.
- Nguyên nhân là khi huyết áp giảm vận tốc máu sẽ giảm.
Nên việc vận chuyển cung cấp O2 và loại thải CO2 sẽ giảm đi vì vậy lượng CO2 trong
máu sẽ cao hơn bình thường. Sự thay đổi huyết áp cũng như hàm lượng CO 2 trong máu sẽ
kích thích các thụ cảm thể áp lực và thụ thể hoá học ở cung động mạch chủ và xoang động
mạch cảnh rồi truyền về hành tuỷ, các trung khu hô hấp ở đây sẽ tăng cường mức hoạt
động, điều khiển hoạt động hô hấp tích cực hơn để loại thải nhanh CO2 trong máu.
Câu 5: a. Giải thích tại sao công nhân làm việc trong các hầm than trường có hiện
tượng ngạt thở?
b. Tại khi lao động nặng, những người ít luyện tập thể lực thường thở gấp hơn và
chóng mệt hơn những người hay tập luyện?
HD:
a. Do hàm lượng O2 giảm hàm lượng CO, CO2 tăng.
Hb kết hợp dễ dàng với CO taọ thành cacboxihemoglobin qua phản ứng:

skkn


Hb + CO -> HbCO
HbCO là một hợp chất rất bền khó phân tích, do đó mà máu thiếu Hb tự do chuyên
chở vì thế cơ thể thiếu O2 nên có cảm giác ngạt thở.
b. Người thường xuyên luyện tập thể lực, các cơ hô hấp phát triển hơn sức co giãn tăng lên
làm cho thể tích lồng ngực tăng giảm nhiều hơn.
- Những người ít tập luyện phải thở gấp mới đáp ứng được nhu cầu trđk và do vậy sẽ

chóng mệt hơn.
Câu 6: a. Tại sao lại có sự chênh lệch về tỉ lệ các loại khí CO2 và O2 trong không khí hít
vào thở ra?
b. Một số lồi cá trong bụng có bong hơi. Bóng hơi để làn gì?
HD:
a. Ngun nhân dẫn dến sự trao đởi khí giữa không khí trong phế nang và máu trong mao
mạch phổi là do sự chênh lệch nồng độ các khí( khi thở ra nồng độ khí O2 thấp hơn và
nồng độ khí CO2 cao hơn so với không khí hít vào là do khí O 2 từ không khí phế nag đã
khuếch tán vào máu làm giảm hàm lượng O2 trong không khí phế nang và khí CO2 từ máu
khuếch tán vào phế nang làm tăng lượng CO2 trong không khí phế nang).
b. Một số lồi cá trong bụng có bong hơi có tác dụng:
- Khơng dùng để thở mà để bơi, nổi.
- Một số lồi có buồng mang phụ để tăng diện tích trao đổi khí.
Câu 7: Tại sao người ta lại dùng khí cacbogen (5%CO 2 và 95% O2) để cấp cứu người bị
ngất do ngạt thở mà khơng phải là O2 ngun chất?
HD:
- CO2 kích thích trung khu hô hấp nhờ cơ quan thụ cảm CO 2 ở xoang động mạch cảnh và
cung động mạch chủ làm tăng phản xạ hô hấp => thở nhanh hơn.
+ Nếu khơng có CO2 => ngừng thở do khơng kích thích trung khu hơ hấp.
+ Nếu Pco2 bình thường => duy trì nhịp thở bình thường.
+ Nếu Pco2 cao => nhiễm độc CO2 => nhức đầu, da tím tái, rối loạn tuần hồn.
Câu 8: a. Cơ chế điều hồ hơ hấp được diễn ra như thế nào?
b. Những dẫn chứng về vai trị của CO2 trong hơ hấp.
HD:
a. Cơ chế điều hồ hơ hấp được diễn ra như sau: Khi hít vào, phổi bị căng ra, áp lực khí
trong phổi tăng, gây ra kích thích tác động lên các thụ quan của thần kinh hướng tâm đi
trong dây thần kinh phế vị và thần kinh giao cảm.  Xung động đó được truyền về trung

skkn

khu hít vào. Trung khu này đồng thời gửi một luồng xung thần kinh đến các cơ thực hiện
động tác hít vào và một luồng xung thần kinh lên trung khu ức chế ở cầu não. Trung khu
ức chế gửi lệnh đến trung khu  hít vào và làm ức chế cơ hít vào, đồng thời gửi một luồng
xung thần kinh đến trung khu thở ra để thực hiện động tác thở ra. Các chu kì đó được lặp
lại lặp lại, tạo nên nhịp hơ hấp. Do đó có thể nói, hít vào là phản xạ của thở ra và ngược
lại, thở ra là phản xạ của hít vào.
b. - Tiếng khóc chào đời: sau khi lọt lịng, bị cắt đứt mối liên hệ với mẹ qua nhau thai, lượng
CO2 sản sinh do hoạt động của các cq bên trong cơ thể tích lũy ngày 1 nhiều sẽ kích thích
trung khu hô hấp phát động hoạt động của các cơ thở gây nên cử động hơ hấp đầu tiên. Tiếng
khóc chào đời là động tác hít vào thở ra đầu tiên để thải CO2 và lấy O2.
- Ngáp: là động tác hít vào sâu và thở ra từ từ, xảy ra khi cơ thể mệt mỏi sau một ngày làm
việc miệt mài nhưng vẫn giữ nhịp và mức độ hô hấp bình thường khiến khơng kịp thải
CO2, CO2 bị tích lũy nhiều vượt q mức bình thường, trung khu hơ hấp gây hiện tượng
ngáp để lấy được nhiều O2 thải bớt lượng CO2.
- Thí nghiệm tuần hồn chéo của Feredrich:
Dùng ống nối chéo động mạch cổ của 2 con chó với nhau để máu từ cổ con chó này chảy
lên não của con chó kia và ngược lại. Sau đó bịt khí quản con A  [CO2] trong máu của
nó tăng lên  kích thích trung khu hơ hấp con B thở hổn hển, con A được cung cấp
lượng O2 nhiều nên nhịp thở chậm lại.
Câu 9: Quá trình trao đổi khí ở cơn trùng diễn ra như thế nào? Ưu điểm của hình thức
trao đổi khí đó?
Q trình trao đổi khí ở cơn trùng
- Ưu điểm:
+ Hệ thống ống khí côn trùng đã giảm xuống mức tối thiểu mức hao phí năng lượng trong trao
đổi khí do các ống khí trực tiếp đến các tế bào cơ thể, không tốn năng lượng chuyển khí trung
gian qua hệ tuần hồn.
+ Hình thức TĐK này thích nghi với một số nhóm lồi động vật có kích thức nhỏ, hệ tuần
hồn hở.
Câu 10:

a. Giải thích vì sao bề mặt trao đổi khí của chim và thú phát triển hơn bề mặt trao đổi
khí của lưỡng cư và bò sát ? Hãy chứng minh sự trao đổi khí của chim hiệu quả hơn ở
thú ?

skkn


b. Trong cơ thể người có sắc tố hơ hấp là hemoglobin và mioglobin. Cả 2 loại sắc tố này
đều có khả năng kết hợp và phân li oxi. Tại sao cơ thể không sử dụng mioglobin vào
việc vận chuyển và cung cấp oxi cho tất cả các tế bào của cơ thể ?
HD:
a. *Vì nhu cầu trao đổi khí của chim và thú cao hơn :
- Chim và thú là những động vật hằng nhiệt nên cần năng lượng để giữ cho thân nhiệt ổn
định.
- Hơn nữa, chim và thú hoạt động tích cực nên nhu cầu năng lượng cao hơn.
*Chứng minh sự trao đổi khí của chim hiệu quả hơn ở thú :
Sự trao đổi khí ở chim

Sự trao đổi khí ở thú

Sự TĐK xảy ra liên tục giữa máu trong mao mạch Sự trao đổi khí gián đoạn
với khơng khí giàu oxi lưu thơng trong các ống khi thở ra.
khí.
Có hiện tượng dịng chảy song song ngược chiều.
Khơng có khí đọng trong các ống khí ở phổi.

Có khí đọng trong các
phế nang ở phổi.

b. Cơ thể không sử dụng mioglobin … vì : oxi gắn với mioglobin chặt hơn rất nhiều so với

hemoglobin và chỉ được giải phóng ra khi nồng độ oxi rất thấp  nếu sử dụng mioglobin
vào việc vận chuyển và cung cấp oxi cho tất cả các tế bào của cơ thể thì sẽ khơng đáp ứng
kịp thời nhu cầu oxi của tế bào, không đảm bảo cho cơ thể hoạt động được bình thường.
Câu 11:
a. Vì sao ở người khi hít vào gắng sức thể tích khí bổ sung ở phổi khơng lớn hơn 1,5
đến 2,0 lít? Ý nghĩa của hiện tượng này.
b. Áp lực âm của lồng ngực là gì? Nguyên nhân tạo ra áp lực âm của lồng ngực? Nếu
màng phổi bị thủng thì dẫn đến hậu quả gì?
HD:
a. Vì:
+ Khi hít vào gắng sức; lượng khơng khí qua phế quản, tiểu phế quản tăng tác động vào
các thụ thể căng cơ hô hấp ở cơ thành phế quản, tiểu phế quản và phế nang bị kích thích
phát xung thần kinh theo dây sống số X đến trung khu hơ hấp thần hít vào, gây cử động
thở ra.
+ Khi thở ra phế nang co nhỏ lại dây X khơng bị kích thích, trung khu hít vào khơng bị ức
chế lại phát xung thần kinh đến cơ hơ hấp và gây cử động hít vào

skkn


- Ý nghĩa: là phản xạ bảo vệ tránh cho các phế nang bị căng dãn quá mức.
b. Áp lực âm màng phổi là áp lực xoang màng phổi luôn thấp hơn áp suất của khí quyển
- Nguyên nhân:
+ Phổi có hai màng ở giữa tạo thành một túi chứa khí
+ Khi hơ hấp lồng ngưc giãn nở nhanh hơn kéo phổi nở to dần chậm hơn và có xu hướng
kéo co làm khoang màng phổi bị tách rộng (Do tính đàn hồi của mơ xốp ở phế nang)
- Khi màng phổi thủng làm khơng khí từ khoang mang phổi vào xoang lồng ngực mất áp
lực âm lồng ngực dẫn đến phổi xẹp dần và mất khả năng cử động hơ hấp.
Câu 12:
a. Trình bày mối liên quan giữa hai q trình trao đổi khí ở phổi và trao đổi khí ở mơ?

b. Đối với 1 số động vật hơ hấp bằng phổi (cá voi, hải cẩu,…) nhờ những đặc điểm nào
có thể giúp chúng lặn được rất lâu trong nước?
HD:
a. Mối liên quan giữa 2 quá trình này:
- Sự trao đổi khí ở mơ: giúp tế bào thu nhận oxi và thải CO 2, CO2 tích lũy trong máu sẽ
kích thích trung khu hơ hấp gây ra phản xạ hơ hấp. Như vậy, trao đổi khí ở tế bào là
nguyên nhân bên trong của sự trao đổi khí ở phổi.
- Nhờ có sự trao đổi khí ở phổi thường xuyên thì mới đủ để cung cấp oxi cho mọi hoạt
động sống của tế bào và thải khí CO 2 do q trình dị hóa của tế bào tạo nên. Vậy, trao đổi
khí ở phổi tạo điều kiện cho sự trao đổi khí ở tế bào.
b. - Lá lách rất lớn dự trữ nhiều máu, trong máu lượng oxi rất lớn.
- Hàm lượng mioglobin cao trong hệ cơ để tích lũy O2
- Để bảo tồn oxi, chúng hoạt động cơ ít, thay đổi độ chìm nổi của cơ thể trong nước 1 cách
thụ động.
- Nhịp tim và tốc độ tiêu thụ oxi giảm trong thời gian lặn, máu cung cấp cho cơ bị hạn chế
trong thời gian lặn.
Câu 13:
a. Hb được gọi là sắc tố hơ hấp nhờ đặc tính nào?
b. Nhờ đặc tính và sự chênh lệch áp suất CO2 và O2, Hb có khả năng kết hợp với O2 và
CO2 nhờ đó cung cấp O2 và lấy CO2 cho tế bào bằng các phản ứng:
I. HbCO2  Hb + CO2

II. Hb + 4O2  HbO8

III. HbO8  4O2 + Hb

IV. Hb + CO2  HbCO2

Hãy cho biết các phản ứng trên xảy ra ở đâu và có vai trị gì?

skkn


c. Giải thích hiệu ứng Borh?
HD:
a. Hb được gọi là sắc tố hô hấp:
- Cấu tạo phân tử: mang được 4 phân tử O 2 và 1 phân tử CO2. Mỗi phân tử Hb có 4 nhân
Hem (chứa Fe2+) và 1 phân tử pr là globulin.
- Là hợp chất có độ nhớt nhất định để dễ kết dính các phân tử O2 và CO2.
- Mỗi phân tử globin của Hb liên kết với 1 phân tử CO2
b. Vị trí và vai trò
I. Xảy ra khi máu đến phổi, điều kiện PCO2 trong phổi thấp
II. Xảy ra khi máu đến phổi, điều kiện PO2 trong phổi cao
III. Xảy ra ở tế bào, cung cấp oxi cho tế bào
IV. Lấy CO2 của tế bào để chuyển để phổi
c. Hiệu ứng Borh
Sự thay đổi nồng độ CO2 ảnh hưởng đến sự phân li HbO2
Câu 14:
a. Phân tích những đặc điểm độc đáo giống nhau về bề mặt trao đổi khí ở cá xương và
chim mà ở thú khơng có được giúp cá xương và chim trao đổi khí hiệu quả với mơi
trường sống ?
b. Tại sao nồng độ CO2 trong máu tăng cao thì dẫn tới tăng nhanh trao đổi O 2 trong
máu ?
HD :
a. Có 2 điểm độc đáo giống nhau là :
- Có hệ thống mao mạch ở mang (phổi) sắp xếp luôn song song và ngược chiều với dịng
nước chảy bên ngồi mao mạch của phiến mang (ống khí) tạo nên hiện tượng dịng chảy
song song và ngược chiều giúp tăng hiệu quả trao đổi khí giữa mang với dịng nước giàu
oxi qua mang.
- Có sự thơng khí gần như liên tục hoặc liên tục qua bề mặt trao đổi khí :

+ Dịng nước chảy 1 chiều gần như là liên tục qua mang nhờ hoạt động nhịp nhàng của
cửa miệng, thềm miệng, nắp mang và diềm nắp mang.
+ Q trình hơ hấp ở phổi chim là hơ hấp kép nên cả khi hít vào và thở ra ở chim đều có
dịng khơng khí giàu oxi liên tục qua phổi (khơng có khí đọng như ở thú).

skkn


b. *CO2 tác động lên trung khu hô hấp thông qua hệ thống thụ thể hóa học (trên cung đm
chủ và xoang động mạch cảnh) mạnh hơn nhiều so với oxi dẫn đến nhanh chóng làm tăng
cường phản xạ hơ hấp, từ đó tăng cường trao đổi oxi.
*Đặc biệt lên thụ thể hóa học trung ương nằm sát trung khu hô hấp, mặc dù tác dụng trực
tiếp của CO2 lên thụ thể hóa học trung ương là yếu nhưng tác dụng gián tiếp thông qua H +
(thụ thể này rất nhạy cảm với H+) lại rất mạnh thông qua việc CO 2 khuếch tán từ máu vào
dịch não tủy, CO2  H2CO3  nồng độ H+ trong dịch não tủy tăng.
*Thông qua hiệu ứng Borh : phần lớn CO2 khuếch tán vào hồng cầu và kết hợp với nước
thành H2CO3 (nhờ xúc tác của enzim cacbonic anhidraza). H2CO3 phân li thành HCO3- và
H+. Các ion H+ tạo ra bên trong hồng cầu kết hợp với hemoglobin để tạo ra 1 axit yếu gọi
là axit hemoglobinic. Phản ứng này sử dụng mất một số hemoglobin ở bên trong hồng cầu
kích thích cho oxyhemoglobin tiếp tục phân li. Vì vậy CO 2 thơng qua tổng số lượng H+
tăng lên sẽ làm tăng lượng oxi giải phóng ra.
Câu 15:
a. Dựa vào hiểu biết về các ái lực của các sắc tố hô hấp đối với oxy, hãy cho biết trong
các đường cong A, B, C và D ở hình bên đường nào là đường cong phân ly oxy của
hemoglobin người lớn, hemoglobin thai nhi, hemoglobin lạc đà sống trên núi cao và
của mioglobin. Giải thích.
b. Tại sao đường cong phân ly của hemoglobin lại có dạng gần giống hình chữ S?
HD:
a. Đường cong A là của mioglobin, B- hemoglobin của lạc đà núi, C- hemoglobin của thai
nhi, D- hemoglobin của người lớn.

- Ta nhận ra các đường cong B, C và D là của hemoglobin vì hemoglobin liên kết và nhả
oxy một cách linh hoạt hơn nhiều so với mioglobin để đáp ứng chức năng vận chuyển oxy,
trong khi đó mioglobin có chức năng dự trữ oxy nên có liên kết chặt hơn với oxy vì thế
đường cong phân ly của nó phải là A.
- Hemoglobin của lạc đà núi phải có ái lực cao hơn so với các lạc hemoglobin của người vì
lạc đà sống ở vùng núi cao nơi có phân áp oxy thấp hơn so với phân áp oxy ở nơi ở của
người. Vì thế nó phải có ái lực cao hơn với oxy so với ái lực của các loại hemoglobin của
người.
- Hemoglobin của thai nhi có ái lực cao hơn so với ái lực của hemoglobin người lớn, vì có
như vậy khi hemoglobin của mẹ nhả oxy thì hemoglobin của thai nhi mới liên kết được
với oxy do mẹ cung cấp.

skkn


b. Đường cong phân ly của hemoglobin có dạng hình chữ S là do có sự phối hợp của 4 tiểu
đơn vị của hemoglobin. Khi một trong bốn polipeptit liên kết được với oxy thì sự biến đổi
cầu hình khơng gian của nó lại kích thích các phân tử bên cạnh thay đổi cấu hình làm tăng
ái lực liên kết với oxy của nó. Như vậy chỉ cần gia tăng chút ít phân áp oxy của mơi
trường cũng nhanh chóng làm tăng mức độ liên kết với oxy của hemoglobin.
Câu 16:
a. Ở người, khi nồng độ CO2 trong máu tăng thì huyết áp, nhịp và độ sâu hơ hấp thay
đổi như thế nào? Tại sao?
b. Sự tăng lên của nồng độ ion H+ hoặc thân nhiệt có ảnh hưởng như thế nào đến
đường cong phân li của ôxi - hêmôglobin (HbO2)? Liên hệ vấn đề này với sự tăng
cường hoạt động thể lực.
HD:
a.- Nồng độ CO2 trong máu tăng tác động lên trung khu điều hoà tim mạch ở hành não
thông qua thụ thể ở xoang động mạch cảnh và gốc động mạch chủ, làm tăng nhịp và lực co
của tim nên làm tăng huyết áp.

- Đồng thời CO2 cũng tác động lên trung khu hô hấp ở hành não dưới dạng ion H + làm
tăng nhịp và độ sâu hô hấp.
b. - Sự tăng ion H+ và nhiệt độ máu làm đường cong phân li dịch về phía phải nghĩa là làm
tăng độ phân li của HbO2, giải phóng nhiều O2 hơn.
- Sự tăng giảm về ion H+ và nhiệt độ máu liên quan đến hoạt động của cơ thể. Cơ thể hoạt
động mạnh sẽ sản sinh ra nhiều CO2 làm tăng ion H+ và tăng nhiệt độ cơ thể cũng sẽ làm
tăng nhu cầu oxi, nên tăng độ phân li HbO2 giúp giải phóng năng lượng.
Câu 17: Để tối ưu hóa hiệu quả trao đổi khí thì bề mặt hơ hấp phải có những đặc điểm
gì? Giải thích đặc điểm cấu tạo cơ quan hô hấp của chim thích nghi với đời sống bay
lượn.
HD:
- Đặc điểm của bề mặt hô hấp:
+ Bề mặt hô hấp cần phải mỏng, rộng và ẩm ướt để các chất khí dễ dàng khuếch tán.
+ Có mạng lưới mao mạch phát triển và thường chảy theo hướng ngược chiều với dịng
khí đi vào để làm chênh lệch phân áp các chất khí giữa hai phía của bề mặt hơ hấp.
- Đặc điểm cơ quan hô hấp của chim:

skkn


+ Dòng máu chảy trong các mao mạch trên thành ống khí ngược chiều với dịng khí đi
qua các ống khí.
+ Phổi của chim gồm nhiều ống khí song song và các túi khí có thể co giãn giúp cho
việc thơng khí qua phổi theo một chiều và ln giàu ôxi cả khi hít vào và khi thở ra.
PHẦN III - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chuyên đề là nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên dạy chuyên đề Hô hấp ở động
vật, đặc biệt là học sinh trong các lãnh đội tham dự các kì thi học sinh giỏi các cấp. Đây là
phần kiến thức tương đối khó nên việc nghiên cứu kĩ chuyên đề này sẽ giúp các em nắm
được những kiến thức cơ bản và khái quát nhất trong chương.
Tuy nhiên, chuyên đề được viết trong một thời gian ngắn, để có tính hiện thực tồn

diện cần một thời gian nhất định và sự đầu tư nghiên cứu sâu sắc. Vì vậy, rất mong nhận
được sự góp ý và tham gia của đồng nghiệp cùng các em học sinh để chuyên đề được hoàn
chỉnh thêm và thực sự có ích cho cơng tác giảng dạy sinh học.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
2. Tài liệu giáo khoa chuyên sinh học THPT: Sinh lí động vật – NXB Giáo dục – Lê
Đình Tuấn (chủ biên).
3. Bồi dưỡng học sinh giỏi sinh học sinh học THPT Sinh lí học động vật - NXB Giáo
dục – Lê Đình Tuấn.
4. Tuyển tập đề thi olympic 30-4 năm 2010, 2011, 2012, 2013 và các đề thi học sinh
giỏi cấp quốc gia – NXB Giáo dục.
6. Tuyển tập các đề thi HSG Quốc gia và Quốc tế các năm từ 2008 -2010 -NXB Giáo
Dục.
7. Campbell biology.
Tác giả: Trần Thị Loan

skkn