吸气与呼气

发生的部位

呼吸动作发生在胸腔中，由肺下方的横膈膜与肋骨之间的肋间肌驱动。这一机械过程称为通气，它与呼吸作用不同，后者是细胞内从食物释放能量的过程。

肺本身不含肌肉。它是富有弹性的海绵状器官，只因周围密闭的胸腔改变大小而随之改变大小。

每个肺被两层胸膜包裹，胸膜之间有一层薄薄的胸膜液，可减少摩擦并使肺表面紧贴胸壁。气道从鼻腔经咽、喉和气管，再分支为两条支气管、更细的细支气管，最后到达进行气体交换的肺泡。

输入与输出

• 输入：大气中的空气，在吸气时经鼻或口、气管、支气管和细支气管被吸入肺泡。
• 输入：横膈膜与肋间肌进行呼吸作用所释放的能量，因为肌肉收缩需要三磷酸腺苷。
• 输入：来自延髓呼吸中枢的神经冲动，它决定肌肉收缩的节律。
• 输出：呼出的气体，其氧气比吸入的空气少，二氧化碳与水蒸气则更多。
• 输出：每次呼吸都会反转的胸腔容积与肺内压力变化，在低于和高于大气压力之间交替。
• 输出：肺泡内的新鲜空气，维持氧气与二氧化碳跨肺泡壁的浓度梯度。

步骤

1. 吸气始于延髓呼吸中枢向横膈膜与肋间外肌发出神经冲动。
2. 横膈膜收缩变平，肋间外肌收缩，把胸廓拉向上向外。
3. 胸腔容积增大，肺内压力降到低于大气压力。
4. 空气从压力较高的体外顺压力梯度移入肺内，直到内外压力相等。
5. 呼气始于横膈膜松弛并向上拱起，肋间外肌松弛，使胸廓因自身重量向下向内移动；用力呼气时，肋间内肌收缩把肋骨拉得更低。
6. 胸腔容积减小，肺内压力升到高于大气压力。
7. 空气顺压力梯度被压出肺外，被拉伸的肺组织的弹性回缩也帮助把空气挤出。

为何重要以及如何调控

呼吸持续把新鲜氧气送入肺泡并排出二氧化碳，维持气体交换（借由扩散作用）所依赖的浓度梯度。若没有持续的通气，血液中的氧气水平会下降，二氧化碳则会累积。

呼吸由延髓中的呼吸中枢控制，不需要有意识的思考。延髓以及主动脉壁和颈动脉壁上的化学感受器能察觉二氧化碳浓度上升，因为这会使血液的酸碱值下降。

呼吸中枢随即向横膈膜与肋间肌发出更频繁的冲动，使呼吸变得更快更深。运动时，肌肉细胞的呼吸作用加强，产生更多二氧化碳，这一反馈回路会提高呼吸速率，直到多余的二氧化碳被排出。

当二氧化碳水平回落，刺激减弱，呼吸又放慢，这是负反馈的一个例子。

如何考查

题目可能要求比较吸气与呼气时横膈膜和胸廓的位置，以及胸腔的压力与容积变化，常以表格或图解呈现。也可能要求把呼吸速率与活动量联系起来，或解释为何运动时呼吸速率会加快。

常见的结构题会给出钟罩模型：玻璃罩底部张开一块橡皮膜代表横膈膜，一根 Y 形玻璃管代表气管和支气管，两个气球代表肺。题目要求把每个部件与真实结构对应，解释橡皮膜被向下拉时气球发生什么变化，并说出该模型的一项局限，例如玻璃罩是刚性的而真实胸廓会移动。

比较表格也很常见，因此要练习为每个阶段填写横膈膜、胸廓、胸腔容积和肺内压力的四栏表格。

常见误解

考试风格例题

题目。 一名学生用钟罩、Y 形玻璃管、两个气球和一块张开在底部开口处的橡皮膜制作了人体呼吸机制的模型。

(a) 说出橡皮膜和气球分别代表人体的哪个结构。(b) 描述并解释橡皮膜被向下拉时气球发生的变化。

(c) 解释为何该模型不能完整地代表人的吸气过程。

参考答案。 (a) 橡皮膜代表横膈膜，气球代表肺。

(b) 向下拉橡皮膜使罩内容积增大，因此罩内气压下降到低于大气压力。外界空气顺压力梯度经玻璃管进入气球，气球膨胀。

这与吸气时横膈膜收缩变平的原理相同。(c) 玻璃罩是刚性的，无法表现肋间外肌收缩时胸廓向上向外移动；在人体中，横膈膜与胸廓共同使胸腔容积增大。

气球也没有真实肺的弹性回缩和众多的肺泡。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题