8.2 Breathing cycle
Unit ini menerangkan kawalan mekanisme pernafasan serta isipadu dan kapasiti paru-paru berdasarkan spirogram.
SP 8.2.1Explain the control of breathing mechanism;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan kawalan mekanisme pernafasan oleh pusat respirasi, kemoreseptor dan reseptor regangan (suap balik negatif).
- IsiIrama asasHuraian
Pusat respirasi di medula oblongata (dan pons) menghantar impuls melalui saraf frenik dan interkosta ke diafragma dan otot interkosta luar (inspirasi). Reseptor regangan bronkiol menghantar impuls melalui saraf vagus untuk merencat inspirasi (refleks Hering-Breuer).
ContohParu-paru tidak terlebih kembang semasa sedutan dalam kerana refleks Hering-Breuer.
- IsiKawalan kimiaHuraian
Kemoreseptor pusat (medula) mengesan H⁺ dalam cecair serebrospina; kemoreseptor periferi (jasad aorta dan karotid) mengesan pCO₂, H⁺ dan pO₂ yang sangat rendah. Impuls meningkatkan kadar dan kedalaman pernafasan sehingga pCO₂ normal semula.
ContohSemasa senaman, CO₂ meningkat dan kadar pernafasan naik dari 12 kepada 30 kali seminit.
Peta alirKawalan pernafasan (mekanisme suap balik)
- Pusat respirasi di medula oblongata (dan pons) menghantar impuls berirama melalui saraf frenik dan interkosta
- Diafragma dan otot interkosta luar mengecut: inspirasi
- Reseptor regangan dalam dinding bronkiol terangsang apabila paru-paru mengembang; impuls melalui saraf vagus merencat pusat inspirasi (refleks Hering-Breuer), maka ekspirasi berlaku secara pasif
- Kemoreseptor pusat di medula mengesan peningkatan H⁺ dalam cecair serebrospina (daripada CO₂ yang meresap)
- Kemoreseptor periferi dalam jasad aorta dan jasad karotid mengesan peningkatan pCO₂, H⁺ dan penurunan ketara pO₂
- Impuls dihantar ke pusat respirasi: kadar dan kedalaman pernafasan meningkat
- CO₂ berlebihan disingkirkan; pCO₂ dan pH darah kembali normal (suap balik negatif)
NotaRangsangan utama
Rangsangan utama pernafasan ialah peningkatan kepekatan CO₂ (melalui H⁺), bukannya penurunan O₂. Kemoreseptor periferi hanya bertindak balas kuat terhadap O₂ apabila pO₂ turun sangat rendah, contohnya di altitud tinggi.
SP 8.2.2Explain tidal volume, vital capacity, total lung capacity, inspiratory reserve volume, expiratory reserve volume and residual volume of lungs based on spirogram.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan isipadu tidal, kapasiti vital, jumlah kapasiti paru-paru, isipadu rizab inspirasi, isipadu rizab ekspirasi dan isipadu baki berdasarkan spirogram, termasuk hubungan antara nilai.
- IsiIsipaduHuraian
Isipadu tidal (≈ 0.5 dm³) ialah udara satu pernafasan biasa; IRV (≈ 3.0 dm³) sedutan tambahan maksimum; ERV (≈ 1.1 dm³) hembusan tambahan maksimum; isipadu baki (≈ 1.4 dm³) kekal selepas hembusan maksimum dan tidak tercatat pada spirogram.
ContohPada spirogram, ayunan kecil berulang ialah isipadu tidal.
- IsiKapasitiHuraian
Kapasiti vital = TV + IRV + ERV; jumlah kapasiti paru-paru = kapasiti vital + isipadu baki.
ContohTV 0.5 + IRV 3.0 + ERV 1.1 = VC 4.6 dm³; TLC = 4.6 + 1.4 = 6.0 dm³.
JadualIsipadu dan kapasiti paru-paru (dewasa, nilai anggaran)
| Istilah | Takrif | Nilai |
|---|---|---|
| Isipadu tidal (tidal volume, TV) | Isipadu udara disedut atau dihembus dalam satu pernafasan biasa | ≈ 0.5 dm³ |
| Isipadu rizab inspirasi (IRV) | Isipadu maksimum tambahan yang boleh disedut selepas inspirasi biasa | ≈ 3.0 dm³ |
| Isipadu rizab ekspirasi (ERV) | Isipadu maksimum tambahan yang boleh dihembus selepas ekspirasi biasa | ≈ 1.0-1.1 dm³ |
| Isipadu baki (residual volume, RV) | Udara yang kekal dalam paru-paru selepas ekspirasi maksimum; tidak dapat diukur terus dengan spirometer | ≈ 1.2-1.5 dm³ |
| Kapasiti vital (vital capacity, VC) | TV + IRV + ERV: isipadu maksimum dihembus selepas sedutan maksimum | ≈ 4.5-4.8 dm³ |
| Jumlah kapasiti paru-paru (TLC) | VC + RV | ≈ 6.0 dm³ |
Peta alirContoh: mengira kapasiti daripada spirogram
- Diberi TV = 0.5 dm³, IRV = 3.0 dm³, ERV = 1.1 dm³, RV = 1.4 dm³
- VC = TV + IRV + ERV = 0.5 + 3.0 + 1.1 = 4.6 dm³
- TLC = VC + RV = 4.6 + 1.4 = 6.0 dm³
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- TIE
- Kapasiti vital = Tidal + Inspirasi rizab + Ekspirasi rizab
Kad imbas
- Lokasi pusat respirasi
- Medula oblongata (dan pons)
- Kemoreseptor periferi
- Jasad aorta dan jasad karotid
- Rangsangan utama pernafasan
- Peningkatan CO₂ / H⁺ dalam darah
- Kapasiti vital
- TV + IRV + ERV
- Isipadu baki
- Udara kekal selepas hembusan maksimum; tidak diukur spirometer
Semak kefahaman
Nyatakan lokasi kemoreseptor periferi (peripheral chemoreceptors) dan rangsangan yang dikesannya. (SP 8.2.1)
Lihat jawapan
Kemoreseptor periferi terletak dalam jasad aorta dan jasad karotid; ia mengesan peningkatan karbon dioksida, ion hidrogen dan kepekatan oksigen yang sangat rendah.
Nyatakan maksud isipadu tidal (tidal volume). (SP 8.2.2)
Lihat jawapan
Isipadu tidal ialah isipadu udara yang disedut atau dihembus dalam satu pernafasan biasa, kira-kira 0.5 dm³.
12 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyebut komponen sistem kawalan pernafasan (pusat medula, kemoreseptor) dan melabel spirograf dengan isi padu paru-paru.
Bukti hasil kerja: Lembaran kerja atau kuiz ringkas: ketepatan ingatan istilah dan fakta tentang kitar bernafas.
SP disasar: 8.2.1, 8.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Berpasangan, murid menerangkan mekanisme kawalan pernafasan apabila paras CO2 darah meningkat dengan carta alir.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lukisan murid tentang kitar bernafas; semak ketepatan hubungan sebab dan akibat.
SP disasar: 8.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid membaca satu spirograf, menentukan isi padu tidal, kapasiti vital dan isi padu baki, dan mengira kapasiti paru-paru keseluruhan.
Bukti hasil kerja: Jawapan lembaran kerja atau hasil pengiraan tentang kitar bernafas; semak kaedah dan ketepatan jawapan.
SP disasar: 8.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis dua spirograf seorang atlet dan seorang perokok dan menjelaskan perbezaan isi padu paru-paru mereka.
Bukti hasil kerja: Jadual atau peta pemikiran analisis kitar bernafas; semak ketepatan kesimpulan berasaskan data atau bukti.
SP disasar: 8.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 66 unit Biologi STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.