高校受験の理科 血液循環と排出—心臓から全身への流れと不要物の排出をたどる｜武蔵野個別指導塾

肺動脈と肺静脈を流れの向きと酸素の多さから区別し、肝臓でできた尿素が腎臓へ届くまでの道をたどれます。

よくあるのは、肺動脈という名前を見て、そこには酸素の多い血液が流れると答える場面です。肺に関係する血管だから酸素が多いと思うと、心臓から肺へ向かう途中なのか、肺を通った後なのかを見落とします。血管の名前は心臓に対する流れの向きで決まり、酸素の多さは血液がどこを通ってきたかで考えます。

血液は心臓、肺、全身を巡ります。その途中では不要物の処理も行われます。ここでは循環の経路と肝臓・腎臓の役割を結び、矢印を根拠にして答える練習をします。

矢印、血液、器官をどう問うか

出題の型の1つは、心臓の部屋と血管の名前を図に入れる問題です。心臓の右側と左側を図の左右だけで判断すると、正面から見た図では逆に読んでしまうことがあります。図に書かれた「右」「左」を基準に、流れの始点と終点を追いましょう。

2つ目は、血液に含まれる酸素の多さを比べる問題です。肺の前と後、全身の器官の前と後では、血液の性質が変わります。動脈という文字だけを見て決めず、肺で酸素を受け取った後かどうかを考えます。比較は問題に示された箇所と条件に沿って行います。

3つ目は、肝臓でつくられる尿素と、腎臓でつくられる尿を結び付ける問題です。血液が肝臓から腎臓へ直接流れ込むと考えると、心臓を通る道筋を抜かしてしまいます。何がどの器官で行われ、その物質が血液と尿のどちらに含まれて運ばれるかを分けると整理できます。

心臓を起点に2つの輪を描く

図1のように、肺を巡る道と、全身を巡る道を心臓でつなぎます。図は模式図で、器官の形や大きさ、血管の長さを実物どおりに示したものではありません。

心臓には右心房、右心室、左心房、左心室という4つの部屋があります。心房は血液を受け取る部屋、心室は血液を送り出す部屋です。右心房から右心室へ、左心房から左心室へと血液は進みます。右側と左側の血液が図の中央で直接行き来する道として考えないようにします。

全身から戻った血液は、右心房、右心室を通り、肺動脈で肺へ送られます。肺で酸素を受け取った血液は肺静脈を通って左心房に戻ります。右心室から肺を通り左心房に至る経路が肺循環です。肺では血液中の二酸化炭素が肺胞側へ移り、酸素が肺胞側から血液へ移ります。

左心房から左心室へ進んだ血液は、大動脈を通って全身へ送られます。全身の毛細血管を流れる間に酸素や養分が各部へ渡り、二酸化炭素などが血液へ渡ります。血液は大静脈を通って右心房へ戻ります。左心室から全身を通り右心房に至る経路が体循環です。

動脈は心臓から送り出される血液が通る血管、静脈は心臓へ戻る血液が通る血管です。この名前は血液の酸素の多さで決めません。大動脈を流れる血液は酸素が多い一方、肺動脈を流れる血液は肺に入る前なので酸素が少ない血液です。肺静脈ではその関係が逆になり、肺を通った後の酸素が多い血液が心臓に戻ります。

血液は血管の中を循環し、毛細血管では血液と周囲の細胞との間で物質の受け渡しが行われます。心臓に近い太い血管の名前だけで、各細胞までの道が省かれているわけではありません。肺でも全身でも細い血管を通る位置に注目すると、血液の性質が変わる場所を考えやすくなります。

酸素が多く二酸化炭素が少ない血液を動脈血、酸素が少なく二酸化炭素が多い血液を静脈血と呼びます。動脈と動脈血は別の基準の言葉です。名前の似た2組を並べ、血管は向き、血液は性質と書き分けておきましょう。

肝臓は不要になったアミノ酸を処理する過程で、有害なアンモニアを害の少ない尿素に変えます。尿素は血液に運ばれ、腎臓で血液中からこし出されます。腎臓では必要なものの多くが血液に戻され、不要物や余分な水分などが尿になります。尿は尿管を通ってぼうこうにたまり、その後、尿道を通って体外へ出ます。尿管と尿道は別の管です。

基本例題：肺の前後を記号で追う

次は説明用に作った問題です。図2の矢印の向きに血液が流れるものとします。Aは右心室から肺へ向かう血管、Bは肺から左心房へ戻る血管です。AとBの名称をそれぞれ答え、酸素がより多い血液が流れる方を記号で答えてください。理由は肺を通る前後に触れて1文で書きます。

図2では心臓の各部を円で表し、肺までの道を広げて示しています。実際の血管の太さや形を再現した図ではありません。

まず、Aは右心室を出て肺へ進む血管です。心臓から出る向きなので動脈であり、行き先は肺です。したがって名称は肺動脈です。次にBは肺を出て左心房へ向かいます。心臓へ戻る向きなので静脈であり、肺から戻る血管ですから肺静脈です。

酸素の多さは、同じ手順で血管名から決めず、肺を基準にします。Aを流れる血液は肺に着く前です。Bを流れる血液は肺で酸素を受け取った後です。したがって、より酸素が多い方はBです。答えは「Aは肺動脈、Bは肺静脈、B。肺で酸素を受け取った後の血液がBを流れるため」です。

答えを図へ戻して確かめます。Aを肺動脈と置けば、右心室から肺へ向かう矢印に合います。Bを肺静脈と置けば、肺から左心房へ戻る矢印に合います。さらにBは肺の後にあるので、酸素が多いという条件にも合います。名前と性質を別々に判定し、最後に両方を同じ経路で照合できました。

逆にAを静脈とした場合は、Aの矢印が心臓から離れることと合いません。またAを酸素の多い方に選んだ場合、肺で酸素を受け取る前後を取り違えています。誤りが見つかったら、名前の基準が向きなのか、血液の基準が肺の前後なのかを確認してから直します。

条件が変わるとき：肝臓から腎臓への道

次の自作問題では、血液が肝臓を出た後、心臓と肺を経て腎臓に到達するまでを考えます。肝臓を出た血液は静脈を通って大静脈に入り、腎臓に向かう血液は大動脈から枝分かれした動脈を通るものとします。肝臓でつくられた尿素の通る経路を、指定された語を使って順に書き、尿素が尿に移る器官を答えてください。指定語は「大静脈、右心房、右心室、肺、左心房、左心室、大動脈、腎臓」です。肺に出入りする血管名は省いてよいものとします。

肝臓を出てまず通るのは、条件で与えられた大静脈です。大静脈から血液を受け取るのは右心房で、次に右心室へ進みます。右心室の後は肺を通り、肺から左心房へ戻ります。そこから左心室、大動脈を経て、枝分かれした動脈から腎臓へ届きます。

答えは「大静脈 → 右心房 → 右心室 → 肺 → 左心房 → 左心室 → 大動脈 → 腎臓」、器官は「腎臓」です。腎臓へ入る血液から尿素などが取り除かれ、尿の成分になります。肝臓が尿素をつくることと、腎臓が尿をつくることは別の働きです。

経路を戻して確かめると、最初は肝臓から大静脈へ入るという条件に合い、最後は大動脈から腎臓へ向かうという条件に合います。途中にも右心房から右心室、肺から左心房、左心室という順序があります。肝臓のすぐ後に腎臓を書くと、指定された心臓と肺を経る道が抜けます。

ここでの分かれ目は、尿素を含む血液の道を問うのか、できた尿の道を問うのかです。尿素は血液で腎臓まで運ばれます。腎臓でつくられた尿は尿管からぼうこうへ進みます。尿管を血液が循環する道に入れたり、尿が大静脈へ流れると考えたりしないように、どちらの液体を追っているかを最初に書いておきましょう。

誤答を直す：動脈の名前と血液の性質

「肺動脈は動脈だから動脈血が流れる」という答えは、血管の名前と血液の性質を同じものとして扱った誤りです。図3のように、肺動脈は心臓から肺に向かい、肺静脈は肺から心臓へ戻ります。肺を通る前の肺動脈には静脈血が、肺を通った後の肺静脈には動脈血が流れます。

直すときは、まず「心臓から出るか、心臓へ戻るか」を矢印で確認します。肺動脈は心臓から出るので動脈です。次に、別の問いとして「肺を通る前か後か」を確認します。肺動脈は前なので酸素の少ない静脈血です。肺静脈についても、心臓へ戻るので静脈、肺の後なので動脈血と同じ順で判定できます。

別の誤答に「腎臓で尿素がつくられ、肝臓から尿が出る」があります。この文では2つの器官の役割が逆です。尿素をつくるのは肝臓、血液から不要物などを取り除いて尿をつくるのは腎臓です。尿素を運ぶものとして血液を間に入れ、「肝臓で尿素 → 血液で運搬 → 腎臓で尿」という順に直します。

自分の解答を点検するときは、器官の名前だけを丸暗記していないかにも注意します。「尿素はどの液体に乗って腎臓へ行くか」と聞かれて血液と答えられれば、器官と経路がつながっています。逆に尿と答えた場合は、尿ができる場所より前に尿を置いていないか、図で確かめます。

手を動かす4問

次の4問は自作です。問題をまとめて読んでから解き、答え合わせの際には各条件に戻ってください。

1. 左心室から全身へ向かう血管と、全身から右心房へ戻る血管の名称を、それぞれ答えてください。さらに、2つの血管のうち通常、酸素の多い血液が流れる方を名称で答えてください。
2. 右心房、右心室、肺、左心房を通る血液の道を考えます。右心房の次に右心室があり、その後に肺を通るものとします。4つを通る順に矢印で並べ、肺循環が始まる部屋と終わる部屋をそれぞれ答えてください。
3. 肝臓でつくられた尿素が血液で運ばれ、腎臓で尿に移った後を考えます。腎臓、尿管、ぼうこう、尿道を尿が通る順に並べてください。また、尿素をつくる器官を1つ答えてください。
4. 肺動脈と肺静脈について、次のア、イが正しいかそれぞれ答え、誤りがあれば1文に直してください。ア「肺動脈は心臓から肺へ向かう」。イ「肺静脈には肺で酸素を受け取る前の血液が流れる」。

解答と、条件に戻る確かめ

1. 左心室から出るのは大動脈、右心房に戻るのは大静脈です。酸素の多い血液が流れる方は大動脈です。左心室に入る血液は肺を通った後で、大動脈から全身へ送られます。全身を通って戻る血液は酸素が少なくなっています。答えを条件に戻すと、大動脈は左心室から出る向き、大静脈は右心房に戻る向きに合います。

2. 順は「右心房 → 右心室 → 肺 → 左心房」です。肺循環の始まりは右心室、終わりは左心房です。問題には右心房も含まれますが、肺循環の範囲を答えるときは右心室から数えます。並べた順を条件と照合すると、右心房の次は右心室で、その次に肺を通り、最後に左心房へ戻っています。

3. 順は「腎臓 → 尿管 → ぼうこう → 尿道」、尿素をつくる器官は肝臓です。腎臓で尿に移った後を問うため、尿の通路を追います。肝臓から腎臓までは血液が尿素を運ぶ段階であり、尿管には入れません。答えを場面に戻すと、尿は腎臓でつくられ、尿管を経てぼうこうにたまり、尿道から出る順に合います。

4. アは正しいです。肺動脈の始点を心臓、終点を肺として条件の矢印に戻すと一致します。イは誤りで、「肺静脈には肺で酸素を受け取った後の血液が流れる」と直します。肺から心臓へ戻る道に置き直すと、肺を通った後であることを確かめられます。肺静脈という名前の「静脈」は、酸素の少なさではなく、心臓に戻る向きを表します。

覚えておく道筋

• 心臓から出る血管が動脈、戻る血管が静脈です。
• 肺動脈は静脈血、肺静脈は動脈血を運びます。
• 右心室から肺を通り左心房へ戻る道が肺循環です。
• 左心室から全身を通り右心房へ戻る道が体循環です。
• 肝臓でつくられた尿素は血液で運ばれ、腎臓で尿に移ります。

どこで道が途切れるかを見つける

お子さまが血管名は言えても酸素の多さを逆に答えるときは、名称の暗記より先に肺への矢印を指してもらいます。「ここは肺の前か後か」と尋ね、肺動脈から肺、肺静脈までを指でたどれるかを見ると、取り違えた場所が見えてきます。逆に血液の性質は言えても血管名を間違えるときは、心臓を起点に出る向きと戻る向きを説明できるかを確かめます。

個別指導で確認するなら、図1の右心室から肺を経て左心房に戻る道を口頭で説明し、続けて肝臓から腎臓への尿素の移動を血液と尿に分けて書く練習ができます。答えだけを見ず、矢印のどこで判断が変わったかを言葉にすることが手掛かりです。血液の向きと通過した器官を結べば、循環と排出の道筋が見えてきます。