Dalam soalan bersepadu, pernafasan, aliran darah dan respirasi dianggap satu rantaian: sel memerlukan oksigen dan menghasilkan karbon dioksida, paru-paru bertukar gas dengan darah, dan jantung menggerakkan darah di antara keduanya. Jika anda boleh menyatakan setiap sambungan mengikut turutan, kebanyakan soalan senario menjadi lebih mudah.
Kemahiran ini sebahagian daripada penaakulan biologi bersepadu. Ia muncul dalam kertas Co-ordinated Sciences apabila data tentang senaman, altitud atau penyakit diberikan. Semak sukatan pelajaran tahun peperiksaan anda di laman subjek Cambridge untuk perkataan yang tepat.
Bagaimanakah ketiga-tiga idea ini bersambung?
Mulakan daripada sel, bukan paru-paru. Sel otot yang bernafas menggunakan oksigen dan membebaskan karbon dioksida. Kedua-dua gas bergerak menuruni kecerunan kepekatan, jadi oksigen bergerak dari darah ke sel dan karbon dioksida bergerak dari sel ke darah.
Darah membawa kedua-dua gas. Karbon dioksida yang tiba di paru-paru meresap keluar ke alveolus, dan oksigen meresap masuk. Pernafasan mengekalkan kecerunan itu curam dengan menggantikan udara.
Apabila sel bekerja lebih kuat, tiga perkara berlaku: kadar dan kedalaman pernafasan meningkat, kadar denyutan jantung meningkat, dan darah mengalir lebih laju. Ketiga-tiganya menjawab keperluan yang sama.
Mengira perubahan daripada data yang diberi
Dua formula berguna:
- kadar pengudaraan = nafas seminit × isi padu setiap nafas
- output kardium (cardiac output) = kadar denyutan jantung × isi padu strok (isi padu yang dipam setiap denyutan)
Contoh berlangkah (data rekaan)
Angka seorang pelajar semasa berehat dan selepas berlari di tempat ditunjukkan di bawah. Nombor ini direka untuk pelajaran ini.
| Rehat | Selepas senaman | |
|---|---|---|
| Nafas seminit | 14 | 24 |
| Isi padu setiap nafas (dm³) | 0.50 | 1.00 |
| Kadar denyutan jantung (denyutan seminit) | 70 | 150 |
| Isi padu strok (cm³) | 70 | 100 |
Langkah 1, pengudaraan semasa rehat: 14 × 0.50 = 7.0 dm³ seminit.
Langkah 2, pengudaraan selepas senaman: 24 × 1.00 = 24 dm³ seminit.
Langkah 3, bandingkan: 24 ÷ 7.0 = 3.43, jadi pengudaraan meningkat kira-kira 3.4 kali.
Langkah 4, output kardium semasa rehat: 70 × 70 = 4900 cm³ seminit, iaitu 4.9 dm³ seminit.
Langkah 5, output kardium selepas senaman: 150 × 100 = 15 000 cm³ seminit, iaitu 15.0 dm³ seminit.
Langkah 6, bandingkan: 15.0 ÷ 4.9 = 3.06, jadi output kardium meningkat kira-kira 3.1 kali.
Langkah 7, terangkan: otot bernafas lebih cepat, jadi memerlukan lebih oksigen. Pernafasan meningkat kira-kira 3.4 kali dan aliran darah kira-kira 3.1 kali, jadi bekalan oksigen dan pembuangan karbon dioksida meningkat bersama.
Kesilapan yang perlu dielakkan
Jawapan yang salah: “Jantung berdenyut lebih laju supaya paru-paru dapat menghasilkan lebih banyak oksigen.”
Paru-paru tidak menghasilkan oksigen. Ia hanya menukar gas antara udara dan darah.
Jantung juga tidak “memberi makan” kepada paru-paru. Sambungan yang betul ialah darah membawa oksigen dari paru-paru ke otot yang sedang bernafas, jadi jantung yang lebih laju menghantarnya lebih cepat.
Satu lagi kesilapan ialah mencampur unit. Isi padu strok dalam cm³ dan pengudaraan dalam dm³. Tukarkan (1 dm³ = 1000 cm³) sebelum membandingkan.
Semak kendiri
1. Seseorang mengambil 16 nafas seminit, setiap satu 0.45 dm³. Hitung kadar pengudaraan.
Tunjukkan jawapan
16 × 0.45 = 7.2 dm³ seminit.
2. Jantung berdenyut 80 kali seminit dengan isi padu strok 60 cm³. Hitung output kardium dalam dm³ seminit.
Tunjukkan jawapan
80 × 60 = 4800 cm³ seminit. Bahagi dengan 1000: 4.8 dm³ seminit.
3. Terangkan mengapa kepekatan karbon dioksida dalam darah yang meninggalkan otot yang bekerja lebih tinggi daripada darah yang tiba.
Tunjukkan jawapan
Sel otot membebaskan karbon dioksida daripada respirasi. Ia meresap dari sel, tempat kepekatan lebih tinggi, ke dalam darah, tempat kepekatan lebih rendah, jadi darah yang meninggalkan otot membawa lebih banyak.
Ke mana selepas ini?
Seterusnya, lihat bagaimana corak enzim mempengaruhi proses yang lebih besar. Untuk soalan bercampur, gunakan set latihan penaakulan biologi bersepadu, dan pengkritik penyiasatan saintifik membantu anda menyemak penaakulan.
Pelajar yang tahu fakta tetapi kehilangan markah semasa menyambungnya ialah situasi yang diusahakan guru kami dalam tuisyen Co-ordinated Sciences dalam talian satu dengan satu.