备课素材：呼吸的自主控制和随意控制2022-2023学年高二上学期生物人教版选择性必修1

呼吸的自主控制和随意控制 先看一道试题： 我们说话和唱歌时，需要有意识地控制呼吸运动的频率和深度，这属于随意呼吸运动：睡眠时不需要有意识地控制呼吸运动，人体仍进行有节律性的呼吸运动，这属于自主呼吸运动。人体呼吸运动是在各级呼吸中枢相互配合下进行的，呼吸中枢分布在大脑皮层、脑干和脊髓等部位。体液中的O2、CO2和H+浓度变化通过刺激化学感受器调节呼吸运动。回答下列问题： （1）人体细胞能从血浆、 ▲ 和淋巴等细胞外液获取O2，这些细胞外液共同构成了人体的内环境。内环境的相对稳定和机体功能系统的活动，是通过内分泌系统、 ▲ 系统和免疫系统的调节实现的。 （2）自主呼吸运动是通过反射实现的，其反射弧包括感受器、 ▲ 和效应器。化学感受器能将O2、CO2和H+浓度等化学信号转化为 ▲ 信号。神经元上处于静息状态的部位，受刺激后引发Na+ ▲ 而转变为兴奋状态。 （3）人屏住呼吸一段时间后，动脉血中的CO2含量增大，pH变 ▲ ，CO2含量和pH的变化共同引起呼吸加深加快。还有实验发现，当吸入气体中CO2浓度过大时，会出现呼吸困难、昏迷等现象，原因是CO2浓度过大导致呼吸中枢 ▲ 。 （4）大脑皮层受损的“植物人”仍具有节律性的自主呼吸运动；哺乳动物脑干被破坏，或脑干和脊髓间的联系被切断，呼吸停止。上述事实说明，自主呼吸运动不需要位于 ▲ 的呼吸中枢参与，自主呼吸运动的节律性是位于 ▲ 的呼吸中枢产生的。 答案：（1）组织液    神经 （2）传入神经（元）、神经中枢、传出神经（元）    电    内流 （3）小    受抑制 （4）大脑皮层    脑干 这是2023年1月浙江选考21题。试题考查选择性必修1随意呼吸和自主呼吸的调节。试题的难度不大，主要原因在于试题提供的信息过多，指向太明确。 选择性必修1第47页，体液调节“除了激素外，CO2、H+等物质也可以随体液传递，发挥调节作用。血液中的CO2会刺激呼吸中枢，使呼吸加深、加快。” 机体通过呼吸运动调节血液中O2、CO2和H+的浓度，而动脉血液中O2、CO2和H+浓度又可通过化学感受器反射性地调节呼吸运动。 呼吸的神经反射调节：当肺充气扩张时，肺的牵张感受器将冲动经迷走神经传入脑干的呼吸中枢，抑制吸气神经元，吸气转为呼气。呼气时肺脏缩小，牵张感受器受的刺激减弱，传入冲动减少，解除了吸气神经元的抑制状态，又开始了吸气。 一般认为，呼吸中枢位于脑干中的延髓，包括呼气神经元和吸气神经元，通过两种神经元的交替兴奋和抑制，产生呼吸的基本节律。在脑桥中还存在呼吸调整中枢，其主要作用是完善呼吸节律的调整。通过这次考试试题发现，呼吸的中枢还可以在脑干以外，如大脑皮层，参与随意调节，这是容易忽视的内容。 1.二氧化碳、氢离子浓度和低氧如何调节呼吸运动 体液调节是指细胞产生某些化学物质（激素、组织胺、CO2、H+等），通过体液（血浆、组织液、淋巴等）的传送对机体的新陈代谢、生长、发育、生殖等生理功能进行调节。以激素调节为主，作用一般比较缓慢，广泛而持久。 血液中O2、CO2和H+浓度对呼吸的刺激主要是作用于中枢，其次是通过外周化学感受器的反射。中枢感受器位于延髓腹外侧浅表部位，外周化学感受器位于颈动脉和主动脉脉体，是机体最重要的外周化学感受器。它们能感受动脉血的O2分压、CO2分压或H+浓度的变化，产生的冲动分别经窦神经和迷走神经传入延髓，反射性地调节呼吸运动和血液循环等功能。 （1）CO2对呼吸的调节 CO2是最大的刺激呼吸效应，比其他体液因素的都大。当吸入气体中CO2浓度升高时，动脉血中CO2分压随之升高，呼吸加深、加快，肺通气量增加，从而加快CO2排出。但是，当吸入气的CO2增加到20%－30%时，不仅不再刺激呼吸，而且还会很快地引起惊厥，持久吸入30%的CO2，终将导致呼吸中枢的麻痹而死亡。 CO2的刺激作用是通过两条途径实现的：一是通过刺激中枢化学感受器后，再兴奋呼吸中枢；二是刺激外周化学感受器，冲动经窦神经和主动脉神经传入延髓呼吸有关核团，反射性使呼吸加深、加快，增加肺通气。前者是主要的途径。 CO2浓度升高对呼吸运动的调节 （2）H+对呼吸的调节 动物血中H+浓度升高导致呼吸加深、加快，肺通气增加；H+浓度降低则导致呼吸抑制。H+也可通过刺激外周化学感受器和中枢化学感受兴奋呼吸。H+对呼吸的调节主要是通过外周化学感受器。 动脉血的H+增加对呼吸的刺激不如CO2。当动脉血的pH因代谢酸中毒而等于或小于7时，每分肺通量只能增至35－40升。这是因为H+难于通过血脑屏障，所以，它所能刺激的中枢成分要比CO2少。再者，酸中毒引起通气过度，会降低动脉血的CO2分压，也要抵消H+的刺激作用。 （3）O2对呼吸的影响 动脉血O2分压的轻度下降对呼吸的影响较弱，只有在O2分压低于80mmHg之后通