აქტივობა 17. ჰომეოსტაზი

მიზანი:

მოსწავლემ ექსპერიმენტის საშუალებით დაასაბუთოს ორგანიზმის თვისება – შეინარჩუნოს შინაგანი გარემოს მუდმივობა, განივითაროს კვლევითი უნარები

 

რესურსები:

წამზომი, თერმომეტრი, ელექტრონული მანომეტრი _ სამაჯური (წნევის საზომი), თერმომეტრი (სასურველია ელექტრონული), სპირტი (თერმომეტრის გასაწმენდად), ჰანტელები, სახტუნაო თოკი ან სხვა საშუალება ფიზიკური ვარჯიშის შესასრულებლად, დაკვირვების ცხრილის ნიმუში ჯგუფში სამუშაოდ.

 

მსვლელობა:

1. მასწავლებელი სთხოვს მოსწავლეებს მოიყვანონ ჰომეოსტაზის მაგალითები:

(წყლისა და მინერალური მარილების შემცველობის რეგულაცია, ნივთიერებათა ცვლის ნარჩენი პროდუქტებისაგან განთავისუფლება. სხეულის ტემპერატურის რეგულაცია, სისხლში გლუკოზის შემცველობის რეგულაცია, სისხლის წნევის რეგულაცია და მრავალი სხვა).

 

2. მასწავლებელი განუმარტავს კლასს, რომ ჰომეოსტაზის ერთ-ერთი თვალსაჩინო მაგალითია ნორმალური ფიზიოლოგიური მდგომარეობის აღდგენა ძლიერი ფიზიკური დატვირთვის შემდეგ და სთხოვს მოსწავლეებს მოიფიქრონ და დაასახელონ ის ფიზიოლოგიური მაჩვენებლები, რომელიც იცვლება ინტენსიური ფიზიკური დატვირთვის შედეგად.

მოსწავლეები ასახელებენ: სუნთქვის სიხშირე, გულისცემის სიხშირე, სისხლის წნევა, სახის კანის ფერი, ოფლიანობის ხარისხი.

 

3. მასწავლებელი აცნობს მოსწავლეებს გაკვეთილის მიზანს: ექსპერიმენტის საშუალებით დაასაბუთონ, რომ ორგანიზმს შესწევს უნარი შეინარჩუნოს შინაგანი გარემოს შედგენილობა და ფიზიკური მახასიათებლების მუდმივობა.

მასწავლებელი ყოფს კლასს ჯგუფებად. თითოეული ჯგუფი სურვილისამებრ ირჩევს მოხალისეს, ანუ მოსწავლეს, რომელსაც შეუძლია შეასრულოს რაიმე სახის ფიზიკური დატვირთვა 5-6 წთ-ის განმავლობაში (მაგალითად, ვარჯიში ჰანტელებით, ხტუნვა სახტუნაო თოკის გამოყენებით, აზიდვები და სხვ).

 

4. მასწავლებელი ათანხმებს კლასთან გაზომვების ჩატარების პირობებს და კრიტერიუმებს თითოეული ფიზიოლოგიური პარამეტრის ცვლილების შესაფასებლად:

• თითოეული პარამეტრის გაზომვა ხდება სამჯერ, უშუალოდ ვარჯიშის დაწყების წინ, ვარჯიშის დასრულებისთანავე და ვარჯიშის დასრულებიდან 10-15 წუთის შემდეგ.
• სუნთქვის სიხშირე, გულისცემის სიხშირე – ფიქსირდება 1 წუთის განმავლობაში აღრიცხული რიცხვითი მაჩვენებლები.
• სისხლის წნევა - ფიქსირდება სისტოლური და დიასტოლური წნევის რიცხვითი მაჩვენებლები.
• კანის ფერი – მკრთალი; ვარდისფერი; წითელი.
• ოფლიანობის ხარისხი – არ აღინიშნება; საშუალო; ძლიერი.

 

შენიშვნა:

ექსპერიმენტის სწორად ჩატარებისა და სარწმუნო შედეგების მისაღებად დიდი მნიშვნელობა აქვს გაზომვების მაქსიმალურად სწრაფად ჩატარებას. ამ მიზნით აუცილებელია რამოდენიმე პროცედურის პარალელურად შესრულება. მაგალითად, ჯგუფის ერთ-ერთი წევრის მიერ სისხლის წნევის გაზომვის პარალელურად სუნთქვის სიხშირე შესაძლებელია დაითვალოს თავად ცდის პირმა. ამავდროულად, შესაძლებელია, ჯგუფის სხვა წევრმა დაითვალოს გულისცემის სიხშირე (პულსი მაჯის შიდა მხარეს) და ა.შ.

სხვადასხვა ჯგუფში მიღებული შედეგები შესაძლოა გარკვეულწილად ვარირებდეს, მაგრამ დინამიკა უნდა იყოს საერთო: ექსპერიმენტის სწორად მსვლელობის პირობებში ყველა საკვლევი პარამეტრი უნდა იცვლებოდეს გარკვეული ხარისხით, ხოლო ექსპერიმენტის დასრულებიდან 5 წთ-ის შემდეგ, მიუხედავად იმისა, რომ ჰომეოსტაზი ჯერ არ იქნება სრულად აღდგენილი, მაჩვენებლები მიახლოებული უნდა იყოს ექსპერიმენტის დაწყებამდე ჩანიშნულ მონაცემებთან.


ცდის აღწერა:

• მასწავლებელი ყოფს კლასს 4-5 ჯგუფად; თითოეულ ჯგუფში ხდება მოსწავლის შერჩევა, რომელმაც უნდა შეასრულოს ფიზიკური ვარჯიში.
• პირველი დაკვირვება და მონაცემების ჩანიშვნა ხორციელდება ექსპერიმენტის წინ. ჯგუფის წევრები ახორციელებენ დაკვირვებასა და გაზომვებს შერჩეულ მოსწავლეზე, მონაცემები შეაქვთ ცხრილში (იხ. ქვემოთ).
• ჯგუფის ერთ-ერთი წევრი იძლევა სიგნალს ექსპერიმენტის დასაწყებად და ინიშნავს დროს წამზომზე. ცდის პირი იწყებს ვარჯიშს. ზუსტად 3 წთ-ის შემდეგ ის წყვეტს მოძრაობას. მისი ჯგუფის წევრები სწრაფად აკეთებენ დაკვირვებასა და გაზომვებს. მონაცემები შეაქვთ ცხრილში.

 

ცდის მონაცემები

5. მასწავლებელი მართავს დისკუსიას:

1. რომელი ორგანოების მუშაობის ცვლილებაზე მიუთითებს სხეულის ფერის ცვლილება და ოფლიანობა ფიზიკური დატვირთვის შედეგად?

(სხეულის ფერი იცვლება კანქვეშა კაპილარებში სისხლის ნაკადის მიწოლის შედეგად, რაც თავის მხრივ განპირობებულია გულის მუშაობის გაძლიერებით და კანქვეშა კაპილარების სანათურების გაფართოებით. ოფლიანობა მატულობს საოფლე ჯირკვლების მიერ ოფლის დიდი რაოდენობით გამომუშავებისა და მისი გამოყოფის შედეგად).

2. როგორ ეხმარება ექსპერიმენტში დაფიქსირებული ოფლიანობის ზრდა, გულისცემისა და სუნთქვის სიხშირის გაზრდა ორგანიზმს, შეეგუოს მისთვის გაზრდილ ფიზიკურ დატვირთვას?

(ოფლიანობის ზრდა წარმოადგენს თერმორეგულაციის ერთ-ერთ მექანიზმს, რომელიც მიმართულია სხეულის ტემპერატურის შემცირებისაკენ. სუნთქვის სიხშირე მატულობს, რათა ორგანიზმმა შეითვისოს და მიაწოდოს უჯრედებს მეტი ჟანგბადი ჟანგვითი რეაქციების განსახორციელებლად და ენერგიის მისაღებად. გულის მუშაობის გახშირება ასევე წარმოადგენს ადაპტაციურ მექანიზმს, რათა უჯრედების მომარაგება გლუკოზითა და ჟანგბადით უფრო ინტენსიური გახდეს. ყოველივე ამით ორგანიზმი პასუხობს გაძლიერებულ მოთხოვნას ენერგიაზე ფიზიკური დატვირთვის პირობებში).

3. რატომ მატულობს სხეულის ტემპერატურა ვარჯიშის შემდეგ?

(ფიზიკური ვარჯიშის შედეგად ძლიერდება ჟანგვითი რეაქციები, რომელიც ორგანიზმს საჭირო ენერგიით უზრუნველყოფს. ამ რეაქციებში ენერგიის ნაწილი გამოიყოფა სითბოს სახით, რაც ზრდის სხეულის ტემპერატურას).

4. ივარაუდეთ, რა მონაცემების მიღებაა მოსალოდნელი ექსპერიმენტის დასრულებიდან 10-15 წუთის შემდეგ, ახალი გაზომვების ჩატარების შედეგად? როგორ ახსნიდით ამ შედეგებს?

(შედეგები მიახლოვებული იქნება ექსპერიმენტის დაწყების წინ აღებულ მონაცემებთან, რაც უჩვენებს, რომ ჰომეოსტაზის მექანიზმების ჩართვით ორგანიზმა აღიდგინა მისთვის ჩვეული ფიზიოლოგიური მახასიათებლები).

5. რომელი ფიზიოლოგიური მექანიზმები უზრუნველყოფენ სხეულის მუდმივი ტემპერატურის შენარჩუნებას?

(საოფლე ჯირკვლები გამოიმუშავებენ და გამოყოფენ ჭარბ ოფლს, რომლის აორთქლება აგრილებს სხეულის ზედაპირს, კანქვეშა კაპილარების გაფართოების შედეგად კაპილარულ ქსელში სისხლის ცირკულაცია უფრო ინტენსიური ხდება, შედეგად სისხლი გასცემს გარემოში სითბოს დიდი რაოდენობით).

6. აღწერეთ მექანიზმი, რომლითაც ორგანიზმი ინარჩუნებს შინაგანი გარემოს მუდმივობას ჭარბი წყლის მიღების შემთხვევაში.

(ჭარბი წყალი ნაწლავებიდან შეიწოვება სისხლში. სისხლის კონცენტრაციის შემცირება სიგნალია ჰიპოთალამუსის წყურვილის ცენტრისათვის, რომ ნაკლები ანტიდიურეზული ჰორმონი (ADH) დაასინთეზიროს, ხოლო ჰიპოფიზმა - ნაკლები ADH გამოანთავისუფლოს სისხლის მიმოქცევაში. თირკმელი, რომელიც მოკლებული იქნება ADH-ის ზემოქმედებას, შეზღუდავს პირველადი ფილტრატიდან წყლის რეაბსორბციას და საშუალებას მისცემს ორგანიზმს განთავისუფლდეს ჭარბი წყლისაგან შარდის სახით. წყლის შემცველობა სისხლში კვლავ ნორმას დაუბრუნდება).

7. რას გულისხმობს უარყოფითი უკუკავშირის პრინციპი?

(უარყოფითი უკუკავშირის პრინციპი გულისხმობს ორგანიზმის იმ ტიპის რეაქციას, რომელიც მიმართულია რაიმე სახის ცვლილების საწინააღმდეგოდ).

8. მოკლედ ჩამოთვალეთ, რომელი ორგანოები მონაწილეობენ ჰომეოსტაზის განხორციელებაში და როგორია თითოეულის როლი ამ პროცესში?

• თირკმელი (არეგულირებს წყლისა და მარილების შემცველობას ორგანიზმში, უზრუნველყოფს ნივთიერებათა ცვლის ნარჩენი პროდუქტების გამოყოფას);
• კანი (მნიშვნელოვანი როლი შეაქვს თბორეგულაციაში, მონაწილეობს გამოყოფის პროცესში).
• გულ-სისხლძარღვთა სისტემა (გული ქმნის მუდმივ წნევას, რომლითაც უზრუნველყოფს სისხლის მოძრაობას დიდსა და მცირე წრეებში, შესაბამისად, უზრუნველყოფს უჯრედების მომარაგებას საჭირო ნივთიერებებით და მათგან ცვლის პროდუქტების გამოტანას).
• ფილტვები (ახორციელებენ ჟანგბადისა და ნახშირორჟანგის მიმოცვლას გარემოსთან).
• ნაწლავების სისტემა (უზრუნველყოფს საკვებად საჭირო ნივთიერებებისა და წყლის მოხვედრას სისხლში).
• ღვიძლი (არეგულირებს მრავალი ნივთიერების კონცენტრაციას სისხლში და ინარჩუნებს მათ შემცველობას საჭირო დონეზე, მონაწილეობს თბორეგულაციაში).
• თითოეული უჯრედი (ყველა ორგანოს მუშაობას საფუძვლად უდევს მისი შემადგენელი უჯრედების საპასუხო რეაქცია შინაგანი გარემოს ცვლილებაზე, აღნიშნული რეაქცია შესაძლოა გამოვლინდეს სხვადასხვა ფორმით: ზოგიერთი ნივთიერების მემბრანული ტრანსპორტის გააქტივებით და სხვების დათრგუნვით, სინთეზის/დაშლის რეაქციების გააქტივებით/დათრგუნვით და სხვ.).

9. რა მნიშვნელობა აქვს ორგანიზმისათვის შინაგანი გარემოს მუდმივობის შენარჩუნებას?

(ორგანიზმის თვითოეული უჯრედის ნორმალური ფუნქციონირება დამოკიდებულია იმ თხევად გარემოზე, რომელიც მის გარშემო მდებარეობს. ნებისმიერი ორგანიზმი შეგუებულია მისთვის ჩვეულ პირობებს, როგორც საარსებო გარემოს მხრივ, ასევე ორგანიზმის შინაგანი გარემოს თვალსაზრისითაც. ამავე დროს, მას უწევს არსებობა მუდმივად ცვლად პირობებში, რომელთა ზემოქმედება მნიშვნელოვნად ცვლის ორგანიზმის შინაგან მახასიათებლებს. ჰომეოსტაზის უნარის გარეშე ორგანიზმი დაუცველი აღმოჩნდებოდა გარემოს სხვადასხვა ზემოქმედებისაგან და ვერ შეძლებდა ნივთიერებათა ცვლის, სისხლის მიმოქცევის, სუნთქვის და სხვა სასიცოცხლო პროცესების რეგულაციას საჭიროების მიხედვით).

6. მასწავლებელი სთხოვს მოსწავლეებს შეასრულონ ბოლო გაზომვები და მონაცემები შეიტანონ ცხრილის ბოლო რიგში.

7. დასასრულს, მასწავლებელი სთხოვს მოსწავლეებს გაანალიზონ ჩატარებული ექსპერიმენტი, გამოიტანონ დასკვნა და წერილობით დაახასიათონ ადამიანის ორგანიზმის უნარი - შეინარჩუნოს ორგანიზმის შინაგანი გარემოს შედგენილობისა და ფიზიკური მახასიათებლების მუდმივობა გარემოს მუდმივად ცვალებადი პირობების მიუხედავად.

 

სასარგებლო ინტერნეტლინკები:

გამომყოფი სისტემის აგებულება, მოქმედება, დაავადებები

ანიმაციები, თამაშები, ტესტები ჰომეოსტაზის თემაზე სისტემაზე