二、气体交换
气体在肺泡处的交换是通过肺泡和毛细血管壁进行的。气体在组织内的交换也通过毛细血管壁进行。气体是怎样进行交换的呢?气体分子不论在气体状态或溶解在体液中,都在不断地运动,具有扩散性。一种气体总是由多的地方向少的地方扩散,即总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散,直到平衡为止。气体的浓度与压力有关,浓度高压力越大,浓度低压力越小。因此也可以说,气体是由压力高的地方向压力低的地方扩散的。气体在肺泡和在组织内的交换,都是通过这种扩散作用实现的。
三、气体在血液中的运输
氧和二氧化碳在血液中是以物理溶解和化学结合两种形式运输的。在正常氧分压条件下,以物理溶解形式运输的氧量是很少的。绝大部分的氧,先溶解于血浆,再扩散到红细胞内,与血红蛋白结合生成氧合血红蛋白后才进行运输的。氧的化学结合,就是指氧和血红蛋白结合。以物理溶解形式运输的二氧化碳也是很少的,大部分二氧化碳是靠化学结合进行运输的。二氧化碳化学结合的形式包括碳酸氢盐和氨基甲酸血红蛋白(由二氧化碳与血红蛋白结合而成)两种,其中以碳酸氢盐的形式为主。以碳酸氢盐的形式运输比较复杂,它包括许多化学反应,先简述如下。
当二氧化碳进入血液,扩散到红细胞里后,在红细胞中的碳酸酐酶的作用下,和水生成碳酸。碳酸解离成碳酸氢根离子和氢离子,当红细胞内的碳酸氢根离子浓度超过血浆中的碳酸氢根离子浓度时,碳酸氢根离子通过红细胞的膜进入血浆,与血浆中的钠离子结合成碳酸氢钠(属于碳酸氢盐)。二氧化碳在血液中主要是以这样的化学结合形成,即碳酸氢盐的形式进行运输的。
四、二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊
人体呼出的气体中含有比较多的二氧化碳(CO2)。人们向澄清的石灰水[Ca(OH)2]内吹气的时候,就会发生化学反应,使石灰水变浑浊,这是由于生成白色的碳酸钙沉淀的缘故。碳酸钙不溶于水,所以沉淀下来。
五、肺的通气量
肺内气体的容量随着呼吸深度而不同。正常人平静呼吸时每次吸入或呼出的气体量约为500 mL,称潮气量。如在平静吸气之后再继续用力吸气,直至不能再吸为止,这时所增添的吸入气量称为补吸气量,约为1500 mL。如在平静呼气之后再继续用力呼气直至不能再呼为止,这时所增添的呼出气量,称为补呼气量,约为1500 mL。潮气量、补吸气量和补呼气量三者之和,即尽力吸气之后,再尽力呼气所能呼出的气体量,称为肺活量,约为3500 mL。肺活量并不是肺能容纳的气体最大量,因为即使是尽最大力气呼出气体,肺内仍然存留一些气体不能呼出,这部分气体称为余气量,约为1500 mL。肺活量和余气量之和称为肺的总容量,即在最大吸气完了时肺内气体的总容量。不只是连体的肺,其肺泡内总含有一定量的气体,即使是离体的完全坍陷的肺,肺泡中仍存留少量气体,永远不能排尽。这是因为,人出生经过第一次呼吸之后,肺中永远存留着气体,每次呼吸运动,只能把肺中气体更新一部分。
每分肺吸入或呼出的气体总量称为肺的每分通气量。肺每分通气量等于潮气量与呼吸频率的乘积。成年人平静时的潮气量为500 mL,每分呼吸16~18次,那么成年人在平静时的每分通气量为8~9 mL。在从事剧烈运动和体力劳动的时候,潮气量和呼吸频率都会大大增加。每分最大通气量男子可达100~110 mL,女子可达80 mL。最大通气量反映单位时间内肺与外界的最大通气功能。
www.89xue.com 每次呼吸时吸入的气体并不能全部进入肺泡,其中有一部分气体停留在鼻腔、咽、喉、器官、支气管等处,不能与血液之间进行气体交换,这部分气体的容积一般约为150。因此,平静呼吸时每次吸入到肺泡的气体量只有350 mL(500 mL -150 mL=350 mL )。这是肺泡的一次通气量。肺泡每分通气量直接受呼吸频率和潮气量的影响,其中以潮气量的影响更大。例如潮气量为500而呼吸频率为每分16次的人,与潮气量为250 mL而呼吸频率为每分32次的人比较,前者肺泡每分通气量等于(500 mL -150 mL )×16次,即5.6 L ;后者肺泡每分通气量等于(250 mL-150 mL)× 32次,即3.2 L。以上的例子表明,从气体交换的效率来看,深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效。在运动中,呼吸频率过高,呼吸深度表浅,往往是氧气供应不足的重要因素之一。
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