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Anatomy and physiology

by: Lavender94

Anatomy and physiology Anatomy and Physiology

GPA 3.83

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These notes cover the anatomy and physiology of human lungs & respiratory system
Study Guide
anatomy, Lungs
50 ?




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This 8 page Study Guide was uploaded by Lavender94 on Monday February 22, 2016. The Study Guide belongs to Anatomy and Physiology at Republic Polytechnic taught by anatomy in Spring 2016. Since its upload, it has received 50 views. For similar materials see Science in Science at Republic Polytechnic.


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Date Created: 02/22/16
A103 Anatomy and Physiology   Problem 11 Pretty Women and Fainting Couches  Student’s Worksheet and resources­respiratory­system/breathing/types­of­breathing/      The student resource is meant to help students where to start their research into solving the  problem, as well as to provide some clues to the direction of learning they should be taking.   1.  2.  3.  4.        1. This simple bell jar model experiment below is to demonstrate the basic principles of air movements in  and out of the balloons.  Using the materials given to you (balloons, straws, superclay, tape and bottles),  construct a model similar to the bell jar experiment below.  (Use the balloons to make the membrane at the  bottom of the jar/bottle)      1. Using the pen knife, cut off the lower half of the bottle given to your team.  2. With the masking tape, tape one balloon to one end of the straw.  3. With the other balloon, cut it to form an elastic membrane covering the cut end of the bottle.  You may secure the membrane using the masking tape.  4. Put the straw into the bottle, giving space for the balloon to exand. Use plasticine to plug the  opening to make the model air tight.        Copyright © 2006 by Republic Polytechnic, Singapore      a. Using the model that you have constructed, predict what happened to the balloons in the bell jar  when the membrane is pushed up and down.  Complete the table below.  Membrane  Pulled down   Pushed up   Volume of jar  Increase  Decreased  Pressure inside the jar (Low /  Low  High  High)  Pressure outside the jar (Low /  High  Lower than inside the jar  High)  Movement of air  Air sucked in   Air is removed  Balloons (inflate/deflate)  Inflate  Deflate    b. Will air move in/out of the balloon on its own?  No  c. Arrange the sequence of the following actions:  1. Movement of air in/out of the balloon  2. Expansion/Deflation of balloons  3. Movement of membrane  3, 1, 2    d. Explain how air is able to move in and out of the jar in relation to the volume and pressure.   When the membrane is pulled down, the volume increase but air pressure decreases. This  difference in air pressure where the balloon in the bottle has a higher volume causes  air to go in.  e. Relate the experiment above to the movement of air in our body.  How is each part of the bell jar  experiment similar to the structures found in the human body?  The membrane covering the underside of the plastic bottle is similar to our diaphragm, while the  balloon is similar to our lungs. The straw is the trachea .   2. a. Examine how the following organisms take in the gases.    Organisms  Jellyfish  Flatworms  Fish  Humans          Copyright © 2006 by Republic Polytechnic, Singapore  Method of  Take in gases directly  Use their outer surfaces  Passive diffusion at the  Breathing through  taking gases  from the surrounding  as gas exchange surfaces  highly vascularized gills  the nose/mouth  water  Specialized  No  No  Yes  Yes   organs  Gills  Lungs (alveoli)  (Yes/No)    b. Why there are differences in the way humans take in gases compared to the other organisms?   It is due to the difference in organs which is  present in human and other organisms. E.g for Human  breathe through nose while fish has gills for intake of O2   c. Where does gaseous exchange occur in the human body?  Alveoli in lungs   d. What causes gaseous exchange to occur in the human body?             Concentration of carbon dioxide in the lungs which needs to be removed.  3. In some organisms gaseous exchange with the environment takes places at the respiratory surfaces of the  lungs.  The lungs are placed inside the body in the thoracic cavity.  Below is a diagram of the human  respiratory tract.    a. Label structures 1 to 6.  1 → mouth   2 → larynx   3 → trachea   4 → bronchi   5→ bronchioles   6 → alveoli    b. What is the difference between the right lobe and left lobe?  Copyright © 2006 by Republic Polytechnic, Singapore  The left lung is made up of two lobes,namely, superior and inferior. The right lung is made up of 3  lobes, namely, superior, middle, and inferior      c. Examine what the lungs are made up of.    Bronchi,Alveoli,bronchi, internal and external coastal muscle,    d. How much air can the lungs take in?       ​round 6L of air  e. Can all the air in the lungs be removed?  No  4. The human lungs are enclosed inside a bony rib cage.          a. What is the purpose of the rib cage?   It offers protection to the lungs and heart.   b. What are the other organs enclosed by the rib cage?        It fully encloses the heart, but partially encloses the stomach, spleen and the kidneys   c. Examine why the heart is positioned near the lungs.   The fresh air from the lungs need to travel to the heart for it to be pumped to the rest of the body.    d. What forms the floor of the ribcage?   The lungs are enclosed in a kind of cage in which the ribs form the sides and the diaphragm, an  upwardly arching sheet of muscle, forms the floor.   At the floor of the thoracic cavity, contracts and flattens, while contraction of ​ intercostal muscles  lift the rib cage up and out. (whats happening at the floor)  e. Below is a cross­section of the chest cavity. Identify the structures below.    A → larynx   B→ trachea   Copyright © 2006 by Republic Polytechnic, Singapore  C→ rib   D → lungs   E → heart   F → Pleural membrane   G → Diaphragm     f. What are the differences between structures B and C?  B → trachea   C → rib    The trachea is to filter air before it reaches the lungs while for ribs, it is to protect organs underneath it   The trachea consists of C­shaped rings of cartilage used to link the larynx and the pharynx to the lungs.   The rib cage is made up of cartilaginous bone that assist in the physical movement of the lungs for breathing    5. From the diagram below, you would notice that the rib cage is connected to different muscles.  These  include the internal and external intercostals, and even involve the abdominal and back muscles.  During inhalation, the external intercostals contract while the internal intercostals relax   During exhalation, the external intercostals relax while the internal intercostals contract.    a. After looking at the above diagram, how do you explain the roles of the different muscles in  inspiration and expiration? How does the attachment of the muscles help in their roles?  Intercoastal muscle is the one which moves and makes up the wall of the chest and is located  between the ribs. It helps with the expiration, and the rib will depress, making the thoracic cavity  transverse dimension decrease.    For external coastal muscle, it ​ increases thoracic size from front to back and side to side with  contraction of the external intercostal muscles. They lift the ribs as well as expand the thoracic  cavity transverse dimensions.    The attachment of the muscles to the ribcage allows the rib cage to expand or shrink to change the  pressure in the lungs for gaseous exchange to occur.    b. What are the directions in which the chest moves when you inhale and exhale?  When we exhale, our chest moves downwards and contract. When we inhale, our chest moves upwards and  expands.       c. What are the different types of breathing that can occur in a mammal?  Copyright © 2006 by Republic Polytechnic, Singapore  Inhalation and exhalation, running, sleeping, sitting, resting   6. The earth’s atmosphere is composed of the following gases:      Composition of Earth's Atmosphere  Nitrogen  78.1%  Oxygen  20.9%  Argon  0.9%  Carbon dioxide, Methane, Rare (inert) gases  0.1%    a. Which of the gas(s) above is/are essential for living things to survive?  Oxygen and carbon dioxide.   b. Why do you need the gas(s) that you have chosen?  Oxygen and carbon dioxide is required for the exchange of gases in the alveoli of the lungs for activities in the  body to take place. E.g red blood cells carry oxygen all around the body, and to the brain. Also, plants require  carbon dioxide for photosynthesis.   We take in oxygen and carbon dioxide is expelled as a waste product    c. How much of the gas(s) is required for living things to survive?  Varies depending on the environment we are in and different organism requires different amount of O2 and  CO2 respectively.    Going further    7. Below is a diagram of different lung volumes and capacities.          a. What does this diagram tell you about the ability of lungs?  The volume of inspiration fluctuates depending on the amount of oxygen the body requires   The lungs can only take in about 6L   The lungs are able to expand a lot.  Copyright © 2006 by Republic Polytechnic, Singapore  b. As we sit and breathe normally, what volume of air is going in and out of the lungs? Is this the  maximum that can enter the lungs?  500 ml. No it is not because when we are sitting and breathing normally, we do not need too much  air to function. We have enough without going to the maximum volume.  (tidal volume)   c. Based on the diagram, what is the maximum and minimum amount of air that can be in the lung?  Why do you think it cannot exceed or go below that amount?  Maximum is 6L and minimum is 1L.     When the volume exceeds, ​ oxygen toxicity​  may occur, it is  a condition resulting from the  harmful effects of breathing molecular ​ oxygen​  (O2) at elevated partial pressures. It is also known  as oxygen toxicity syndrome​ , oxygen intoxication​ , andoxygen poisoning​ .   The result of breathing elevated partial pressures of oxygen is ​hyperoxia​ , an excess of oxygen in  body tissues.  When it is too little which goes below the minimum volume, energy production is decreased.  When there is too little energy, the cells may lose function and die eventually.  d. What do you think are some factors that can affect the lung volumes? Why?  Diseases such a pneumonia can affect as it reduces the capacity of the lungs.   Also vigorous activities will affect the lung volumes as the body will require more oxygen for  respiration, the lung volumes will increase.  8. How does the body react under the following conditions:  a. High levels of carbon dioxide  With too much carbon dioxide, the chemoreceptors detect carbon dioxide that goes to the brain.  These cells send signals to the brain (control centre) to increase respiratory rate so that carbon  dioxide can be expelled through the lungs  b. Low levels of carbon dioxide  Decrease in carbon dioxide is detected by the chemoreceptors that will signal the brain to increase  metabolism in the body to create more waste products which includes carbon dioxide.  c. High levels of oxygen  With an increased level of oxygen, the carotid bodies will be able to detect the change and the  cells will send signals to the brain (control centre) to increase rate of respiration to quickly reduce  the oxygen levels.   d. Low levels of oxygen  When the oxygen levels in the body is low , the carotid bodies detect the low oxygen levels, the  body and brain also gets tired as there is insufficient energy for respiration. The brain signals the  lungs to increase rate of inhalation to restore oxygen levels.    (Use the flow chart below to help you.)  Copyright © 2006 by Republic Polytechnic, Singapore    End of work­sheet  Copyright © 2006 by Republic Polytechnic, Singapore 


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