4. VẬN DỤNG CAO (3 câu)
Câu 1. Một con chó có khối lượng cơ thể khoảng 20kg. Nó hít vào khoảng 10 lít không khí trong một phút. Sau đó, nó thải ra 7 lít khí có chứa CO2. Tính toán hiệu suất hô hấp của con chó này?
Câu 2. So sánh cấu tạo và chức năng của hệ hô hấp giữa động vật có xương sống ở môi trường nước và môi trường trên bộ. Nêu ưu điểm của cả hai hệ hô hấp đối với môi trường sống của chúng?
Câu 3. Trình bày cơ chế điều hòa quá trình trao đổi khí (O₂ và CO₂) giữa môi trường ngoài và các tế bào ở động vật có hệ hô hấp phức tạp (như động vật có xương sống), bao gồm vai trò của di chuyển không khí, liên kết giữa khí và huyết tương, chuyển vận qua màng biểu mô và cơ chế điều hòa hoạt động của hệ thần kinh để duy trì độ bão hòa oxy trong cơ thể?
Bài Làm:
Câu 1.
- Để tính toán hiệu suất hô hấp của con chó, chúng ta cần biết lượng oxy tiêu thụ và lượng CO2 sản sinh trong quá trình hô hấp.
- Theo công thức hô hấp hóa học:
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + năng lượng
- Một phân tử glucose (C6H12O6) cần sử dụng 6 phân tử oxy (O2) để sinh ra 6 phân tử CO2 và 6 phân tử nước (H2O) và năng lượng.
- Do đó, lượng oxy tiêu thụ bởi con chó trong một phút là:
10 lít × (1 mol/22,4 lít) × 6 mol O2/1 mol glucose = 2,68 mol O2/min
- Lượng CO2 sản sinh trong một phút là:
7 lít × (1 mol/22,4 lít) × 6 mol CO2/1 mol glucose = 1,97 mol CO2/min
- Hiệu suất hô hấp được tính bằng tỷ lệ giữa lượng CO2 sản sinh và lượng oxy tiêu thụ:
(lượng CO2 sản sinh) / (lượng O2 tiêu thụ)
= 1,97 mol CO2/min / 2,68 mol O2/min
= 0,734
Vậy hiệu suất hô hấp của con chó là 0,734.
Câu 2.
- Động vật nước: hô hấp bằng mang. Mang là những lông mềm, phản ứng hấp thu oxi kết hợp với dòng nước chảy qua. Ưu điểm: diện tích bề mặt lớn giúp trao đổi khí hiệu quả trong nước, tiết kiệm năng lượng khi hô hấp.
- Động vật bộ: hô hấp bằng phổi, có động mạch và tĩnh mạch giúp dẫn oxi và khí CO2. Phổi có nhiều túi trao đổi khí gọi là alveoli. ưu điểm: có khả năng trao đổi khí hiệu quả trên mặt đất, phù hợp với hoạt động chủ yếu trên mặt đất.
Câu 3.
- Ở động vật có hệ hô hấp phức tạp, quá trình trao đổi khí diễn ra là sự kết hợp giữa di chuyển không khí (ở phổi) và chuyển vận khí qua màng biểu mô tử cấp (màng phổi).
- Không khí được hít vào qua hệ thống đường hô hấp, đến phổi và vào túi phổi, nơi O₂ và CO₂ trao đổi qua màng phổi với mạch máu. Hb trong huyết tương kết hợp với O₂ để tạo thành HbO₂, đồng thời CO₂ được giải phóng từ tế bào thải ra bên ngoài. O₂ và CO₂ trong huyết tương chuyển động dọc theo hệ thống tuần hoàn, đến mô và tế bào.
- Để duy trì độ bão hòa oxy, hệ hô hấp được điều hòa bởi hệ thần kinh trung ương thông qua các cơ quan phát hiện và phản ứng đến các thay đổi trong nồng độ CO₂, H⁺ và O₂ trong máu. Khi nồng độ CO₂ tăng, pH máu giảm, kích thích các thụ thể pH và phản ứng của hệ thần kinh, khiến cho tần suất hô hấp tăng để đẩy nhanh việc giải phóng CO₂ và hấp thụ O₂.
- Hệ thống điều hòa này giúp đảm bảo cung cấp O₂ cho các tế bào ở mức tối ưu cầu oxy của cơ thể dưới các điều kiện đồng bộ hoạt động của động vật.