气体交换和气体运输
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呼吸系统的气体运输与交换呼吸系统是人体的重要系统之一,主要功能是进行气体运输与交换。
呼吸系统包括呼吸道和肺部,在这个系统中,气体在身体内的各个部位进行输送和交换,以满足身体的需求。
本文将探讨呼吸系统中的气体运输和交换过程,以及与之相关的一些重要概念。
1. 气体运输过程气体运输是指通过呼吸系统将氧气和二氧化碳等气体从外界输送到身体的各个部位,或从身体运送出来的过程。
呼吸系统主要通过呼吸道和肺部完成这一过程。
1.1 呼吸道呼吸道分为上呼吸道和下呼吸道。
上呼吸道包括鼻腔、咽部和喉部,主要起到滤除空气中的微粒和过滤空气的作用。
下呼吸道包括气管、支气管和肺泡,是气体交换的主要场所。
1.2 肺部肺部是呼吸系统中最重要的器官,是气体运输和交换的场所。
在肺部,氧气通过呼吸道进入肺泡,经过肺泡膜进入血液,与血红蛋白结合形成氧合血红蛋白,然后被输送到全身各个组织和器官供氧。
同时,二氧化碳从组织和器官中运输到肺部,再通过肺泡膜排出体外。
2. 气体交换过程气体交换是指在肺泡和毛细血管之间进行的氧气和二氧化碳的交换。
这种交换依靠着肺泡和毛细血管壁的特殊结构和气体的浓度梯度。
2.1 肺泡结构肺泡是呼吸道的最小功能单位,肺部内包含着数以亿计的肺泡。
肺泡的壁面积大,同时肺泡壁上有大量的毛细血管,形成了丰富的血气屏障。
这种特殊的结构使氧气和二氧化碳能够快速地交换。
2.2 气体交换原理气体交换通过肺泡和毛细血管壁上的血气屏障进行。
在吸氧时,氧气从肺泡中通过血气屏障进入毛细血管,结合血红蛋白形成氧合血红蛋白;而二氧化碳则从毛细血管中通过血气屏障进入肺泡,然后被呼出体外。
3. 相关概念在呼吸系统的气体运输与交换过程中,一些相关的概念需要了解。
3.1 呼吸频率呼吸频率是指每分钟呼吸的次数。
正常成年人的呼吸频率大约在12-20次/分钟,通常会因个体差异、年龄、运动状态等因素而有所变化。
3.2 肺活量肺活量是指人在不同呼吸阶段,能够吸入或呼出的气体量。
运动生理(名词解释)新陈代谢:一切生物体的最基本的特征是不断地破坏和清除已经衰老的结构,重建新的结。
构,这是生物体与周围环境进行物质与能量交换中实现自我更新的过程。
兴奋性:生物体生活在一定的外界环境中,当环境发生变化时,细胞、组织或机体内部的新陈代谢及外部的表现都将发生相应的改变,成为反应。
各种能引起细胞、组织或机体发生反应的环境变化成为刺激。
生物体对刺激发生反应的能力称为兴奋性。
生殖:生物体上涨发育到一定阶段后,能够产生和自己相似的子代个体,称为生殖。
内环境:人体含有大量的液体称为体液,有一部分存在于细胞内,称为细胞内液,一部分存在于细胞外,包括存在于血液中的血浆和各种组织细胞间隙的组织液称为细胞外液。
细胞外液是细胞生活的直接环境,又称为内环境,相对于人体生存的外界环境。
稳态:在一定范围内,经过体内复杂的调节机制,使内环境理化性质保持相对动态平衡的状态称为稳态。
反馈:在机体内进行各种生理功能的调节时,被调节的器官功能活动的改变又可通过回路向调节系统发送变化信息,改变其调节的强度,称为反馈。
前馈:在调控统中,干扰信息可以直接通过受控装置作用于控制部分,引起输出效应发生变化,具有前瞻性的调节特点,称为前馈。
第一章:肌肉活动生物电:是细胞或组织在生命活动过程中产生的电现象,生物电现象是一种普遍存在而又十分重要的生命活动现象,主要表现为安静时的静息电位和受到刺激时产生的动作电位。
刺激:泛指能够引起机体或细胞发生反应的环境变化反应:机体或细胞受到刺激后发生的功能活动的变化。
阈值:当刺激的持续时间和强度变化率都固定时,引起组织发生的最小刺激强度称为阈强度或阈值。
阈强度的刺激称为阈刺激,小于阈强度的刺激称为阈下刺激,大于阈强度的刺激称为阈上刺激。
阈刺激和阈上刺激称为有效刺激。
兴奋:是生物体器官、组织或细胞受到足够的刺激后所产生的生理功能加强的反应。
兴奋性:是指机体感受刺激后发生兴奋反应的能力或特性,他是在新陈代谢基础上产生的,是机体生命活动的基本特征之一。
第三节气体交换和运输空气进入肺泡后,和循环毛细血管的血液进行气体交换。
空气中的O2由肺泡进入血液,而静脉血中的CO2从血液进入肺泡。
这样交换后,动脉血中的O2运到身体各部组织,在组织与血液之间再进行一次交换,O2最后进入组织细胞,组织细胞代谢所产生的CO2则经细胞间隙液进入血液,随血液循环到肺,再进行气体交换。
一、气体交换气体交换是以扩散的方式进行的。
(一)气体交换的分压差与气体交换1.气体扩散动力气体交换的动力是气体分压差。
气体也总是从分压高处向分压低处扩散。
所谓分压是指混合气体中各组成气体具有的压力。
例如在海平面的大气压平均约为101kPa,O2含量为20.84%,则O2分压(PO2)约为20.7kPa;N2的含量为78.62%,其分压(PN2)约为79.4kPa;CO2含量仅0.04%,则CO2分压(PCO2)仅0.04kPa。
(二)气体交换的过程肺泡气直接与肺毛细管血液直接进行气体交换。
其成分既不同于吸入气也不同于呼出气。
通过呼吸运动,肺泡气不断获得更新,因而保持了它所含O2和CO2浓度的相对稳定性。
肺泡气PO2高于静脉血的PO2;其CO2分压则低于静脉血的PCO2。
因此,O2由肺泡向静脉血扩散;而CO2由肺动脉毛细管中静脉血向肺泡扩散。
这样,静脉血变成了动脉血。
当动脉血经毛细血管流向组织时,组织内PO2低于动脉血的PO2;而其PCO2则高于动脉血的PCO2,这里又进行了一次气体交换。
动脉血经过这次气体交换后变成静脉血。
组织由此而获得O2,排出CO2。
(三)影晌气体交换的因素气体扩散的速度如果某一气体扩散速度快,则其交换也快;另一气体扩散速度慢,则其交换也慢。
气体分子的扩散速度(d)与其溶解度(s)成正比,与其分子量(MW)的平方根成反比。
如果CO2与O2的分压差梯度相同,CO2扩散速度为O2的20倍。
从表7-1可知静脉血和肺泡气中CO2的分压差约为0.8kPa,O2的分压差约为8.51kPa约为CO2的10倍,但总合起来,CO2的扩散速度仍比O2快。