РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ТЮМЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ-ЮГРА

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ХМАО

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО ОКРУГА»

«Утверждаю»_______________

Зав. кафедрой _______________

«____»________________ 200 г.

Методическая разработка

практического (лабораторного) занятия № 17 для студентов I-курса.

Тема занятия: «Эволюция дыхательной системы».

Методическую разработку подготовил

Методическая разработка обсуждена и утверждена

на кафедральном совещании №___

«_____»_____________________200 г.

Сургут, 200 г.

Продолжительность изучения темы: «Эволюция дыхательной системы» составляет три часа; из них занятие три часа, самостоятельная работа 1 ч.20 минут.

Место проведения занятия 533 аудитория

Цель занятия:

Цель: Изучить строение дыхательной системы у беспозвоноч­ных и позвоночных животных. Ознакомиться с эволюционны­ми преобразованиями в дыхательной системе. Уметь обосно­вать возможности формирования онтофилогенетически обу­словленных пороков развития дыхательной системы человека.

Содержание занятия:

Хронокарта занятия:

№	Название этапа	Время (мин)
1.	Проверка присутствующих	1-2
2.	Вступительное слово	10-11
3.	Контроль исходных знаний а) программ. контроль ( вводный ) б) фронтальный опрос	3-5 10-15
4.	Самостоятельная работа студентов	70-80
5.	Контроль конечных знаний а) программ. контроль ( итоговый )	5-7
6.	Подведение итогов, просмотр тетрадей	10-12

Итого: 120 минут

( 3-х часовое занятие)

1.Проверка присутствующих.

2.Вступительное слово преподавателя.

Преподаватель называет тему занятия (можно спросить студента), его цели, значение и обоснование темы. Преподаватель знакомит студентов с организацией и правилами ведения учебных тетрадей.

3.Выявление исходного уровня знаний студентов.

3.1.Вводный программированный контроль (выполняется дома). На занятии проверяется правильность ответов.

3.2.Фронтальный опрос.

Вопросы для самоподготовки

1. Что такое дыхание?

2. Каковы особенности газообмена у животных, не имеющих специализированных органов дыхания?

3. Гомологичны ли органы дыхания беспозвоночных живот­ных и позвоночных?

4. В чем сходство дыхательной системы бесчерепных и низших позвоночных?

5. Каковы прогрессивные черты жаберного дыхания костистых рыб?

6. В чем особенности дыхания кистеперых и двоякодышащих рыб?

7. Какие черты строения и функции характерны для дыхатель­ной системы амфибий?

8. Какие прогрессивные черты присущи дыхательной системе рептилий?

9. В чем проявляется прогрессивное развитие дыхательной системы млекопитающих по сравнению с рептилиями?

10. Каковы основные преобразования в дыхательной системе хордовых животных?

11. Каковы этапы развития легких млекопитающих?

12. На чем основаны онтофилогенетически обусловленные по­роки дыхательной системы человека?

Термины:

Органы дыхания обеспечивают газообмен между организ­мом и окружающей средой.

Обмен газов осуществляется путем диффузии, и для того, чтобы она происходила, дыхательная поверхность должна удов­летворять следующим условиям:

- должна быть проницаемой для газов;

- образующий ее слой должен быть тонким, так как диффузия эффективна на расстоянии не более 1 см;

- должна быть влажной, так как кислород и СО₂ диффундиру­ют в растворе;

- дыхательная поверхность должна быть большой, чтобы через нее могли обмениваться достаточные количества газов в со­ответствии с потребностями организма.

У простейших, губок, кишечнополостных, большинства червей обмен газов между клетками и средой осуществляется путем диффузии через всю поверхность тела. С усложнением организации и увеличением размеров тела появляются специ­альные органы, выполняющие функцию газообмена. У беспо­звоночных животных органы дыхания развиваются как впячивания или выпячивания наружных покровов, у позвоночных они являются производными кишечной трубки.

Задание для студентов

Работа 1. Функции дыхательной системы.

Изучите и перепишите функции дыхательной системы.

1. Газообмен между организмом и окружающей средой.

2. Экскреторная функция - выведение из организма про­дуктов диссимиляции СО₂, Н₂О.

3. Очищение, согревание, увлажнение воздуха в верхних от­делах дыхательных путей у млекопитающих.

4. Участие в звукообразовании у позвоночных.

5. Участие в обонятельной рецепции у позвоночных.

Работа 2. Сравнительная характеристика структур, обеспе­чивающих газообмен у беспозвоночных животных.

Развитие органов дыхания у беспозвоночных идет по пути адаптации к условиям обитания, соответствия их строения (жабры, трахеи, легкие) водной или воздушной среде.

Изучите материалы табл. 1 и рис. 1.

Таблица 1

Беспозвоночные организмы

Морфофункциональная характеристика структур, участвующих в газообмене

Подцарство Простейшие Тип Простейшие Подцарство Многоклеточные Тип Кишечнополостные Тип Плоские черви Тип Круглые черви Тип Кольчатые черви Тип Членистоногие Класс Ракообразные Класс Паукообразные Класс Насекомые Тип Моллюски

Диффузия газов через покровы тела Клетки эктодермы и энтодермы нахо­дятся в контакте с водной средой, и га­зообмен идет через покровы. Диффузия газов через покровы тела. Этому способствуют уплощенная или круглая форма тела. У паразитических форм анаэробное дыхание. Газообмен путем диффузии через кож­ные покровы. Возникает связь между дыхательной поверхностью и кровенос­ной системой. В крови присутствуют дыхательные пигменты, осуществляю­щие транспорт газов. У водных кольча­тых кожные жабры на параподиях. Кожные жабры - тонкостенные вы­росты, отходящие от грудных конечно­стей и обильно снабженные капилля­рами. Легкие - мешковидные полости, рас­положенные в брюшных сегментах. У многих паукообразных, в том числе у клещей, - трахеи. Трахеи - воздухоносные трубочки, возникающие как глубокие впячивания покровов. У водных - жабры. У наземных мол­люсков имеются легкие, представляю­щие собой часть мантийной полости с обильной сетью сосудов.

Водная среда	Клеточная мембрана
	Жабры – выросты покровов тела
Полуводная среда	Эпителий, обильно снабженный кровеносными сосудами
Воздушная среда	Трахеи и легкие - глубокие впячивания покровов тела

Рис. 1. Структуры, обеспечивающие газообмен у беспозвоночных в зависимости от среды обитания.

Работа 3. Эволюционные преобразования в дыхательной системе хордовых.

Изучите и перепишите основные преобразования в эволю­ции органов дыхания хордовых.

1. Усиление главной дыхательной функции:

а) увеличение поверхности газообмена;

б) дифференцировка воздухоносных и респираторных отде­лов;

в) совершенствование механизмов дыхания: появление грудной клетки, дыхательной мускулатуры.

2. Расширение количества выполняемых функций: очище­ние, согревание, увлажнение воздуха; терморегуляция, звуко­образование.

3. Субституция функций: дыхание с помощью жабр у назем­ных позвоночных замещается газообменом в легких.

4. Смена функций: плавательный пузырь древних кистеперых рыб преобразуется в орган дыхания.

5. Разделение функций и органов:

а) у наземных позвоночных отделение дыхательных путей от первичной пищеварительной трубки;

б) в легких позвоночных разделение воздухоносных и респи­раторных отделов.

В процессе эволюции устанавливается морфофункциональная взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем (динами­ческие координации), что выражается в расположении сосудов в органах дыхания, строении стенок альвеол и капилляров (аэрогематический барьер), наличии транспортных систем для пе­реноса газов, присутствии дыхательных пигментов в крови.

Работа 4. Сравнительная характеристика дыхательной сис­темы хордовых животных.

Изучите рис. 2. Заполните табл. 2, исходя из следующих возможных характеристик дыхательной системы.

1. Воздухоносные пути:

а) ноздри (наружные и. внутренние - хоаны), ротоглотка, гортанно-трахейная камера;

б) воздухоносные пути отсутствуют;

в) полость носа, полностью отделенная от ротовой полости, носоглотка, глотка, гортань, трахея, главные бронхи, внутрилегочные бронхи до 23 порядков, бронхиолы;

г) полость носа, не полностью отграниченная от ротовой по­лости; гортань, трахея, главные бронхи, зачатки внутрилегочных бронхов.

2. Респираторные отделы:

а) жаберные мешки с лепестками на внутренних стенках;

б) тонкие перегородки между жаберными щелями в перед­ней части кишечной трубки;

в) мешковидные легкие, на внутренней поверхности которых перегородки значительной высоты (что обеспечивает зна­чительную площадь газообмена);

г) легкие в виде полых мешков с тонкими гладкими стенками или с небольшими ячейками на внутренней поверхности и кожа;

д) легкие, имеющие дольчатое строение; газообмен проис­ходит в альвеолах;

е) жаберный аппарат, состоящий из жаберных лепестков, расположенных на жаберных дугах.

Рис. 2. Развитие легких у позвоночных.

а - глотка и плавательный пузырь (легкие) кистеперых рыб; б - легкие хвоста­тых амфибий; в - легкие бесхвостых амфибий; г - легкие рептилий; д - лег­кие млекопитающих. 1 - глотка; 2 - камера, соединяющая плавательный пу­зырь с глоткой; 3 - мешки плавательного пузыря; 4 - гортанно-трахейная ка­мера; 5 - легкие в виде мешков; 6 - внутрилегочные перегородки; 7 - трахеи; 8 - бронх; 9 - ветви бронхов; 10 - альвеолы.

Таблица 2

Подтипы и классы Хордовых	Характеристика дыхательной системы
	воздухоносные пути	респираторный отдел
Подтип Бесчерепные Класс Ланцетники Подтип Черепные Класс Крутлоротые Класс Рыбы Класс Амфибии Класс Рептилии Класс Млекопитающие

Работа 5. Развитие легких млекопитающих и человека. Изучите стации развития легких млекопитающих и человека (рис. 3).

Рис. 3. Схема развития легких человека.

а-е - стадии развития: 1 - трахея, 2 - бронхиальные почки, 3 - респиратор­ная бронхиола. 4 - альвеолярный ход, 5 - альвеолы.

Первичный легочный зачаток имеет двойное происхожде­ние: энтодермальное и мезенхимальное. Из энтодермального зачатка развиваются эпителий бронхиального дерева, альвеолы и бронхиальные железы. Из мезенхимы формируются крове­носные сосуды, мышечные и эластические волокна и другие соединительнотканные элементы легкого. Развитие аппарата дыхания у млекопитающих начинается с образования на дне глотки бронхиального выроста, на конце которого располага­ются парные утолщения - бронхолегочные почки. Последние растут и ветвятся, в результате образуются правый и левый стволы бронхов и системе внутрилегочных бронхов. В развитии легких млекопитающих и человека можно выделить три основ­ные стадии:

1. Формирование воздухоносных путей (железистая стадия).

2. Образование респираторных бронхиол (каналикулярная стадия).

3. Стадия развития альвеолярных ходов и альвеол.

У человека до 4-го месяца внутриутробной жизни наблюда­ется железистая стадия. К концу 16-й недели формируются воздухоносные пути, а затем и респираторные бронхиолы. Появ­ление альвеол наблюдается на 25-27-й неделе развития и осо­бенно интенсивно этот процесс идет в первые месяцы после рождения.

Дефинитивные легкие формируются к 8-12 годам жизни человека.

Работа 6. Онтофилогенетически обусловленные пороки развития дыхательной системы человека.

Изучите и перепишите пороки дыхательной системы человека (рис. 4).

Рис. 4. Пороки развития дыхательной системы человека, а - возможные уровни остановки развития бронхиального дерева; б - редук­ция части бронхов и непосредственный переход крупных бронхов в бронхиолы и ацинусы.

1. Пороки, отражающие первоначальную общность пищева­рительной и дыхательной систем:

а) незаращение твердого неба;

б) эзофаготрахеальные свищи - каналы, соединяющие пи­щевод и трахею;

в) бранхиогенные свищи и кисты.

2. Пороки легких человека, базирующиеся на остановке раз­вития легких на различных этапах органогенеза (см. рис. 4, а) и отражающие филогенез легких позвоночных:

а) агенезия - остановка роста бронхолегочных почек на 3-4-й неделе эмбриогенеза, при этом легкое не развивается;

б) аплазия - есть только слепо заканчивающийся главный бронх. Бронхиальное дерево и паренхима легкого не развиваются;

в) гипоплазия - недоразвитие или неправильное формирование структур легкого: пороки ветвления, редукция части бронхов и легочной паренхимы (см. рис. 4, б). При остановке ветвления бронха возможно образование бронхолегочных кист.