Skip to content · ⁨Перейти к содержанию⁩

Gas exchange in humans · ⁨Газообмен у людей⁩

IGCSE Biology · ⁨Биология IGCSE⁩ · Topic 11 · ⁨Тема 11⁩

Video lesson for this topic · ⁨Видеоурок по этой теме⁩ Open the video page · ⁨Открыть страницу видео⁩
5:54

Газообмен у человека

Ваши легкие покрыли бы половину теннисного корта, если бы их разложить плашмя. Это не один большой мешок — это миллионы крошечных пузырьков, и именно в этом суть_elems,…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Английское озвучивание · Английский + китайские субтитры (встроенные)⁩

11.1

Gas exchange surfaces · ⁨Поверхности газообмена⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩
English
Core Supplement
1 Describe the features of gas exchange surfaces in humans, limited to: large surface area, thin surface, good blood supply and good ventilation with air
2 Identify in diagrams and images the following parts of the breathing system: lungs, diaphragm, ribs, intercostal muscles, larynx, trachea, bronchi, bronchioles, alveoli and associated capillaries 6 Identify in diagrams and images the internal and external intercostal muscles
7 State the function of cartilage in the trachea
8 Explain the role of the ribs, the internal and external intercostal muscles and the diaphragm in producing volume and pressure changes in the thorax leading to the ventilation of the lungs
3 Investigate the differences in composition between inspired and expired air using limewater as a test for carbon dioxide 9 Explain the differences in composition between inspired and expired air
4 Describe the differences in composition between inspired and expired air, limited to: oxygen, carbon dioxide and water vapour
5 Investigate and describe the effects of physical activity on the rate and depth of breathing 10 Explain the link between physical activity and the rate and depth of breathing in terms of: an increased carbon dioxide concentration in the blood, which is detected by the brain, leading to an increased rate and greater depth of breathing
11 Explain the role of goblet cells, mucus and ciliated cells in protecting the breathing system from pathogens and particles
Русский
Базовый Дополнительно
1 Описать особенности газообменных поверхностей у людей, ограничено: большая площадь поверхности, тонкая поверхность, хорошее кровоснабжение и хорошая вентиляция воздухом
2 Определять на схемах и изображениях следующие части дыхательной системы: легкие, диафрагму, ребра, межреберные мышцы, гортань, трахею, бронхи, бронхиолы, альвеолы и связанные с ними капилляры 6 Определять на схемах и изображениях внутренние и наружные межреберные мышцы
7 Указать функцию хряща в трахее
8 Объяснить роль ребер, внутренних и наружных межреберных мышц и диафрагмы в изменении объема и давления в грудной клетке, что приводит к вентиляции легких
3 Исследовать различия в составе вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, используя известковую воду как тест на углекислый газ 9 Объяснить различия в составе вдыхаемого и выдыхаемого воздуха
4 Описать различия в составе вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, ограничено: кислород, углекислый газ и водяной пар
5 Исследовать и описать влияние физической активности на частоту и глубину дыхания 10 Объяснить связь между физической активностью и частотой и глубиной дыхания с точки зрения: увеличения концентрации углекислого газа в крови, который обнаруживается мозгом, что приводит к увеличению частоты и глубины дыхания
11 Объяснить роль бокаловидных клеток, слизи и реснитчатых клеток в защите дыхательной системы от патогенов и частиц

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Источник: Программа Cambridge International⁩

English

Gas exchange 气体交换 is how oxygen 氧气 gets into the blood and carbon dioxide 二氧化碳 gets out, by diffusion 扩散. A good gas exchange surface has four features:

  • a large surface area 表面积 — so more gas can cross at once.
  • a thin surface — so gases have only a short distance to diffuse.
  • a good blood supply — to keep a steep difference in concentration.
  • good ventilation 通气 with air — fresh air keeps the difference steep.
Русский
3D-модель легких и дыхательных путей
Газообмен происходит на огромной поверхности легких.

Газообмен — это процесс поступления кислорода в кровь и удаления углекислого газа из нее путем диффузии. Хорошая поверхность для газообмена обладает четырьмя особенностями:

  • большая площадь поверхности — чтобы больше газа мог пройти одновременно.
  • тонкая поверхность — чтобы газам было коротко диффундировать.
  • хорошее кровоснабжение — для поддержания крутого градиента концентрации.
  • хорошая вентиляция воздухом — свежий воздух поддерживает крутой градиент.
Explore · ⁨Исследовать⁩

A good gas-exchange surface · ⁨Хорошая поверхность для газообмена⁩

Tap the alveolus to see the four features that make it ideal for exchange: a huge surface area, a thin wall, a moist lining and a good blood supply. · ⁨Нажмите на альвеолу, чтобы увидеть четыре особенности, делающие её идеальной для газообмена: огромная площадь поверхности, тонкая стенка, влажная выстилка и хорошее кровоснабжение.⁩

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩
English Русский
gas exchange/ɡæs eksˈtʃeɪndʒ/ газообмен
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ кислородом
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ углекислый газ
diffusion/dɪˈfjuːʒn/ диффузия
surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ площадью поверхности
ventilation/ˌventɪˈleɪʃn/ проветривание
larynx/ˈlærɪŋks/ гортань
trachea/trəˈkɪə/ трахея
bronchi/ˈbrɒŋkaɪ/ бронхи
bronchioles/ˈbrɒŋkɪəʊlz/ бронхиолы
alveoli/ˈælvɪɒli/ альвеолы
capillaries/ˈkæpɪləriz/ капилляры
ribs/rɪbz/ ребрах
diaphragm/ˈdaɪəfræm/ диафрагме
intercostal muscles/ˌɪntəˈkɒstl ˈmʌslz/ межреберные мышцы
cartilage/ˈkɑːtɪlɪdʒ/ хрящ
pressure/ˈpreʃə/ давление
thorax/ˈθɔːræks/ грудная клетка
inhaling/ɪnˈheɪlɪŋ/ вдох
exhaling/eksˈheɪlɪŋ/ выдох
water vapour/ˈwɔːtə ˈveɪpə/ водяной пар
limewater/ˈlaɪmwɔːtə/ известковая вода
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ концентрация
brain/breɪn/ мозгом
rate/reɪt/ скоростью
goblet cells/ˈɡɒblət selz/ бокаловидные клетки
mucus/ˈmjuːkəs/ слизь
pathogens/ˈpæθədʒnz/ патогены
particles/ˈpɑːtɪklz/ частиц
ciliated cells/ˈsɪlɪeɪtɪd selz/ реснитчатые клетки
11.1

The breathing system · ⁨Дыхательная система⁩

English

Air travels in and out through these parts:

Part Job
larynx 喉 the voice box, at the top of the windpipe
trachea 气管 the windpipe; carries air towards the lungs
bronchi 支气管 two tubes, one going to each lung
bronchioles 细支气管 smaller branching tubes inside the lungs
alveoli 肺泡 tiny air sacs where gas exchange happens; each is wrapped in capillaries 毛细血管

The alveoli make excellent gas exchange surfaces: there are millions of them (a huge surface area), each has a wall only one cell thick (a short distance), and each is surrounded by capillaries (a good blood supply).

The lungs sit in the chest, protected by the ribs 肋骨. Below them is a sheet of muscle, the diaphragm 膈肌. Between the ribs are the intercostal muscles 肋间肌. (Supplement) The trachea is held open by rings of cartilage 软骨, so it cannot collapse when you breathe in.

Русский
Человеческие легкие
Легкие являются органами газообмена в организме человека.

Воздух проходит внутрь и наружу через следующие части:

Часть Функция
гортань голосовой аппарат, расположен сверху трахеи
трахея дыхательное горло; проводит воздух к легким
бронхи две трубки, одна ведет к каждому легкому
бронхиолы мелкие разветвляющиеся трубки внутри легких
альвеолы крошечные воздушные мешочки, где происходит газообмен; каждый окружен капиллярами

Альвеолы создают отличную поверхность для газообмена: их миллионы (огромная площадь), каждая имеет стенку толщиной всего в одну клетку (короткое расстояние), и каждая окружена капиллярами (хорошее кровоснабжение).

Увеличенный вид альвеолы, окруженной капилляром: кислород диффундирует из воздушного мешочка в кровь, а углекислый газ диффундирует в обратном направлении через стенку толщиной в одну клетку
В альвеоле кислород диффундирует в кровь, а углекислый газ — наружу

Легкие находятся в грудной клетке, защищены ребрами. Под ними расположена мышечная мембрана — диафрагма. Между ребрами расположены межреберные мышцы. (Дополнительно) Трахея поддерживается открытой благодаря кольцам хряща, поэтому она не спадается при вдохе.

Дыхательная система: гортань и трахея ведут к двум бронхам, один из которых входит в каждое легкое, разветвляясь на бронхиолы, заканчивающиеся скоплениями альвеол, с ребрами вокруг легких и диафрагмой снизу
Воздух проходит от трахеи через бронхи и бронхиолы к альвеолам
11.1

How you breathe (Supplement) · ⁨Как мы дышим (Дополнительно)⁩

English

Breathing changes the volume and pressure 压力 inside the chest (the thorax 胸腔).

Breathing in (inhaling 吸气):

  • the external intercostal muscles contract, pulling the ribs up and out.
  • the diaphragm contracts and flattens (moves down).
  • the thorax becomes bigger, so the pressure inside drops below the outside air pressure.
  • air is pushed in.

Breathing out (exhaling 呼气) is the opposite: the muscles relax (and the internal intercostal muscles may contract), the thorax becomes smaller, the pressure rises, and air is pushed out.

Русский

Дыхание изменяет объем и давление внутри грудной клетки (торакальной полости).

Вдох (инспирация):

  • наружные межреберные мышцы сокращаются, поднимая ребра вверх и в стороны.
  • диафрагма сокращается и уплощается (опускается вниз).
  • грудная клетка увеличивается, поэтому давление внутри падает ниже атмосферного давления снаружи.
  • воздух вдавливается внутрь.

Выдох (экспирация) — обратный процесс: мышцы расслабляются (а внутренние межреберные мышцы могут сокращаться), грудная клетка уменьшается, давление повышается, и воздух выталкивается наружу.

Два рисунка: вдох, при котором ребра поднимаются вверх и в стороны, а диафрагма уплощается, увеличивая грудную клетку; выдох, при котором ребра опускаются вниз и внутрь, а диафрагма выпячивается куполом, уменьшая грудную клетку
Вдох увеличивает грудную клетку (снижает давление); выдох уменьшает её.
Explore · ⁨Исследовать⁩

Breathing in and out · ⁨Вдох и выдох⁩

Breathing changes the volume of the chest, which changes the pressure and makes air flow in or out. · ⁨Дыхательные движения изменяют объем грудной клетки, что меняет давление и заставляет воздух поступать или выходить.⁩

Explore · ⁨Исследовать⁩

Breathing mechanism · ⁨Механизм дыхания⁩

Watch a breath — the diaphragm flattens and ribs lift, the chest grows, the pressure drops, and air flows in. Relax and it pushes back out. · ⁨Понаблюдайте за вдохом — диафрагма выпрямляется, ребра приподнимаются, грудь увеличивается, давление падает, и воздух поступает. Расслабление возвращает всё обратно, и воздух выходит.⁩

11.1

Inspired and expired air · ⁨Вдыхаемый и выдыхаемый воздух⁩

English
Gas Inspired air (breathed in) Expired air (breathed out)
oxygen about 21% about 16% (less)
carbon dioxide about 0.04% about 4% (more)
water vapour 水蒸气 a little a lot (more)

You can test for carbon dioxide with limewater 石灰水, which turns cloudy. Expired air turns limewater cloudy much faster than inspired air, showing it contains more carbon dioxide.

Русский
Газ Вдыхаемый воздух (при вдохе) Выдыхаемый воздух (при выдохе)
кислород около 21% около 16% (меньше)
углекислый газ около 0.04% около 4% (больше)
водяной пар немного много (больше)
Столбчатая диаграмма, сравнивающая вдыхаемый и выдыхаемый воздух: содержание кислорода снижается с 21% до 16%, углекислого газа увеличивается с 0.04% до 4%, а паров воды — от небольшого количества до значительного
Выдыхаемый воздух содержит меньше кислорода и гораздо больше углекислого газа, чем вдыхаемый

Углекислый газ можно обнаружить с помощью известковой воды, которая мутнеет. Выдыхаемый воздух мутнит известковую воду значительно быстрее, чем вдыхаемый, что указывает на более высокое содержание в нем углекислого газа.

11.1

Breathing and exercise · ⁨Дыхание и упражнения⁩

English

During exercise your muscles respire faster and make more carbon dioxide. This raises the concentration 浓度 of carbon dioxide in the blood. (Supplement) Your brain 大脑 detects the rise and makes you breathe at a faster rate 速率 and a greater depth. This brings in more oxygen and removes the extra carbon dioxide quickly.

Worked example. At rest a person takes 12 breaths per minute, moving 500 cm³ of air per breath. During exercise this becomes 20 breaths per minute at 900 cm³ per breath. How much air passes through the lungs each minute in each case? Multiply the rate by the depth. At rest: 12 × 500 = 6000 cm³ per minute. During exercise: 20 × 900 = 18 000 cm³ per minute, three times as much. Exercise raises both the rate and the depth of breathing - an answer that changes only the rate throws away half the marks.

Русский

Во время упражнений ваши мышцы дышат интенсивнее и выделяют больше углекислого газа. Это повышает концентрацию углекислого газа в крови. (Дополнительно) Ваш мозг фиксирует это повышение и заставляет вас дышать с большей частотой и глубиной. Это обеспечивает поступление большего количества кислорода и быстрое удаление избыточного углекислого газа.

Разбор примера. В покое человек делает 12 вдохов в минуту, перемещая 500 см³ воздуха за один вдох. Во время упражнений это становится 20 вдохами в минуту по 900 см³ за вдох. Сколько воздуха проходит через легкие каждую минуту в каждом случае? Умножьте частоту на глубину. В покое: 12 × 500 = 6000 см³ в минуту. Во время упражнений: 20 × 900 = 18 000 см³ в минуту, в три раза больше. Упражнения повышают оба показателя — частоту и глубину дыхания — ответ, изменяющий только частоту, лишит половины баллов.

11.1

Keeping the airways clean (Supplement) · ⁨Очистка дыхательных путей (Дополнительно)⁩

English

The airways are lined with two kinds of cell that trap and remove dirt:

  • goblet cells 杯状细胞 make mucus 黏液, which traps pathogens 病原体 and dust particles 粒子.
  • ciliated cells 纤毛细胞 have tiny hairs that sweep the mucus, with the trapped dirt, up to the throat, where it is swallowed.
Русский

Дыхательные пути выстланы двумя видами клеток, которые улавливают и удаляют грязь:

  • бокаловидные клетки вырабатывают слизь, которая удерживает патогены и пылевые частицы.
  • ресничные клетки имеют крошечные волоски, которые сметают слизь с захваченной грязью к горлу, где она проглатывается.
11.1

Exam tips · ⁨Советы для экзамена⁩

English
  • A gas exchange surface is large, thin, with a good blood supply and good ventilation.
  • Air path: larynx → trachea → bronchi → bronchioles → alveoli.
  • Breathing in: external intercostal muscles and diaphragm contract → thorax bigger → pressure lower → air in. Breathing out is the opposite.
  • Expired air has less oxygen, more carbon dioxide and more water vapour. Limewater tests for carbon dioxide.
  • Exercise → more carbon dioxide in the blood → brain → faster, deeper breathing.
Русский
  • Поверхность газообмена должна быть большой, тонкой, иметь хорошее кровоснабжение и вентиляцию.
  • Путь воздуха: гортань → трахея → бронхи → бронхиолы → альвеолы.
  • Вдох: сокращение наружных межреберных мышц и диафрагмы → увеличение грудной клетки → снижение давления → воздух поступает внутрь. Выдох происходит наоборот.
  • Выдыхаемый воздух содержит меньше кислорода, больше углекислого газа и больше водяного пара. Известковая вода используется для обнаружения углекислого газа.
  • Упражнения → больше углекислого газа в крови → мозг → дыхание становится чаще и глубже.

Interactive lessons on this topic · ⁨Интерактивные уроки по этой теме⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.⁩

Past Papers · ⁨Архив экзаменационных работ⁩

More topics in IGCSE Biology · ⁨Биология IGCSE⁩ · ⁨Больше тем в IGCSE Biology · ⁨Биология IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨Войти или создать аккаунт⁩

IGCSE, A-Level & AP