Почему дыхательная система часто приносит баллы и ошибки
ЕГЭ любит темы, где теория связана с практикой. Легкие, бронхи и кровь знакомы каждому. Потому задания кажутся простыми. Но именно это ловушка. Школьник расслабляется и теряет детали. Многие путают внешнее и внутреннее дыхание. Другие забывают про роль сурфактанта. Статистика ФИПИ показывает: часть С раз за разом включает дыхательные задачи. Значит, тема реально «дает» баллы. Нужно знать схемы, цифры, термины. А еще уметь объяснять процессы простыми словами. Тогда ответ будет полным и понятным эксперту.
Органы дыхания человека и их функция
Дыхательная система делится на проводящую и дыхательную части. К первой относят носовую полость, глотку, гортань, трахею и бронхи. Они нагревают, очищают и увлажняют воздух. К дыхательной части относят бронхиолы и альвеолы. Взрослый человек имеет около 300 миллионов альвеол. Их суммарная площадь достигает 70–100 м². Стенка альвеолы тонкая, всего 0,2–0,6 мкм. Между альвеолами и капиллярами лежит сурфактант. Он снижает поверхностное натяжение и препятствует спадению легких.
Проводящие пути поддерживают форму за счет хряща. Исключение — бронхиолы: там выстилка мышечная. Слизистая содержит реснички. Они выводят пыль и микробов к глотке. Поэтому курильщик, парализуя реснички, повышает риск инфекции.
Механика внешнего дыхания и роль давления
Вдох активен. Межреберные мышцы и диафрагма сокращаются. Грудная клетка расширяется. Внутриплевральное давление падает до –6 мм рт. ст. Воздух устремляется внутрь. Выдох в покое пассивен. Мышцы расслабляются, объем грудной клетки снижается. Давление в альвеолах поднимается до +2 мм рт. ст. Воздух выходит. При форсированном выдохе подключаются внутренние межреберные мышцы и мышцы брюшного пресса.
Жизненная ёмкость легких в среднем 4–4,5 л для юношей. У девушек чуть меньше. Остаточный объём около 1–1,2 л. Титр вдоха в покое называют дыхательным объёмом; он равен 500 мл. Эти цифры регулярно встречаются в заданиях.
Газообмен в альвеолах и тканях
Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе — 20,95 %. В альвеолярном пространстве остаётся около 13 %. Концентрация углекислого газа там 5,3 %. Диффузия идёт по градиенту парциального давления. Кровь в лёгочных капиллярах содержит 40 мм рт. ст. О2. В альвеолах он 100 мм рт. ст. Разность даёт поток кислорода в кровь. Обратный градиент для CO2 составляет 6 мм рт. ст., но газ растворим лучше, потому обмен идёт быстро.
В тканях ситуация обратная. Парциальное давление O2 в артериальной крови — 95 мм рт. ст. В цитоплазме клеток около 20 мм рт. ст. Кислород покидает гемоглобин и диффундирует внутрь.
Транспорт газов кровью
Около 98 % кислорода переносится в составе оксигемоглобина. Один эритроцит содержит 280 млн молекул гемоглобина. Каждая связывает до четырёх молекул O2. Остальные 2 % кислорода растворены в плазме. Углекислый газ идёт тремя путями:
- 70 % — в виде ионов гидрокарбоната;
- 23 % — карбгемоглобин в эритроцитах;
- 7 % — физически растворён.
Буферная система крови удерживает pH в узких пределах. Карбоангидраза в эритроцитах ускоряет превращение CO2 в HCO3–. Это уменьшает давление CO2 и способствует диффузии из тканей.
Нервная и гуморальная регуляция дыхания
Главный центр расположен в продолговатом мозге. Он создаёт ритм вдох–выдох. В коре больших полушарий мы можем осознанно задерживать дыхание. Но когда уровень CO2 растёт, продолговатый мозг подавляет корковый контроль. Рецепторы растяжения в лёгких передают сигналы по блуждающему нерву. Это рефлекс Геринга–Брейера. Он завершает вдох, не давая перерастянуть альвеолы. Хеморецепторы дуги аорты и сонного синуса реагируют на pH и CO2. Они ускоряют дыхание при ацидозе.
Адреналин расширяет бронхиолы. Ацетилхолин, наоборот, сужает их. Поэтому при астме используют β2-агонисты.
Частые патологии и их экзаменационная значимость
Тесты любят примеры из клиники. Брюшное дыхание характерно для новорождённых. Старшеклассник должен знать это отличие. Никотин ведёт к хроническому бронхиту и эмфиземе. Эмфизема уменьшает эластичность лёгочной ткани. Жизненная ёмкость падает. Грипп и COVID-19 повреждают эпителий и нарушают газообмен. Задания спрашивают: почему сатурация снижается? Ответ: уменьшается площадь диффузии и растёт толщина альвеолярной стенки.
При отравлении цианидами кислород в крови нормален, но ткани не могут его использовать. Задача может просить объяснить, почему венозная кровь остаётся ярко-красной. Нужно упомянуть блок цитохром-оксидазы.
Типовые задания ЕГЭ и стратегии решения
В части А часто просят установить соответствие. Пример: «Укажите фазу дыхания и изменение объёма грудной клетки». Нужно знать, что при вдохе объём растёт. В задании B дают рисунок спирограммы. Требуется вычислить дыхательный объём или ЖЁЛ. Важно помнить: общая ёмкость лёгких — сумма ЖЕЛ и остаточного объёма. В части C встречаются схемы регуляции. Укажите, как изменится дыхание при повышении CO2. Ответ: глубина и частота возрастут.
- Читайте условие два раза.
- Подчёркивайте ключевые цифры.
- Проверяйте единицы измерения.
- Делайте набросок формулы прямо в КИМ.
План подготовки и полезные ресурсы
Тему лучше изучать блоками. Сначала анатомия. Потом физиология. Далее патологии и задачи. Минимум два раза решайте демоверсию. Фиксируйте ошибки в тетради. Повторяйте термины перед сном. Смотрите видео живых демонстраций спирограммы. А если нужен наставник, запишитесь на курс подготовки к ЕГЭ в проверенной онлайн-школе: это сэкономит время и нервы.
Для самопроверки используйте пульсоксиметр. Замерьте сатурацию до и после бега. Разница объяснит физиологию лучше любого текста. И главное — тренируйте краткие чёткие формулировки. Именно они приносят заветные баллы на ЕГЭ.