人类的气体交换

气体交换发生的部位

气体交换发生在肺部的肺泡，成簇分布在最小细支气管末端的微小气囊。每个肺含有数百万个肺泡，每个肺泡都被密布的血液毛细血管网包围。

它们共同构成一个极大、极薄且湿润的表面，使血液与空气极为靠近。

扩散的路径

1. 肺泡内空气中的氧气浓度高于流经周围毛细血管的血液中的氧气浓度。
2. 氧气顺此浓度梯度扩散，经过薄薄的肺泡壁与毛细血管壁，两者都仅一个细胞厚。
3. 氧气先溶解在肺泡的湿润内衬中才扩散，接着进入血浆，再进入红细胞。
4. 在红细胞内，氧气与血红蛋白结合形成氧合血红蛋白，被运送至全身。
5. 二氧化碳在血液中的浓度高于肺泡空气，因此朝相反方向扩散，从血液进入肺泡，并在呼气时排出体外。

肺泡的适应

• 数百万个肺泡使两肺的总表面积极大，让大量气体能随时扩散。
• 肺泡与周围毛细血管的壁都仅一个细胞厚，使扩散距离极短。
• 湿润的内衬使氧气与二氧化碳能先溶解，因为气体在溶液中扩散得更快。
• 密布的毛细血管网不断带来含氧量低、二氧化碳含量高的血液，并带走现已富含氧气的血液，从而维持陡峭的浓度梯度。

如何考查

此学习标准的考题常展示肺泡与毛细血管的图，要求你标注结构、说出气体移动的方向，或解释某项特征如何加快扩散。你也可能被要求把运动时呼吸或心跳加快与需要更高效的气体交换联系起来。

考试风格例题

题目。一张图显示一个肺泡被血液毛细血管网包围，肺泡壁一侧是空气，另一侧是流经毛细血管的血液。

(a) 说出氧气在肺泡内空气与血液之间移动的方向，并解释其移动方向的原因。(b) 解释为何肺泡壁与毛细血管壁都仅一个细胞厚。

(c) 解释为何肺泡需要密布的毛细血管网，而不只是一条毛细血管。(d) 运动时，呼吸速率与心跳速率都会增加。

解释这如何有助维持高效的气体交换。

参考答案。(a) 氧气从肺泡内的空气移入血液，因为肺泡空气中氧气的浓度高于血液，因此氧气顺其浓度梯度扩散。

(b) 仅一个细胞厚的壁提供了尽可能短的扩散距离，让气体能快速扩散通过。(c) 密布的毛细血管网不断把含氧量低的新鲜血液带到肺泡旁，并把现已富含氧气的血液带走，从而维持陡峭的浓度梯度，使扩散得以持续快速进行；若只有一条毛细血管，很快就会达到平衡，扩散便会减慢。

(d) 呼吸加快使更多氧气浓度高的新鲜空气更频繁地进入肺泡，心跳加快则使血液更快地流经肺泡并送往正在呼吸作用的肌肉，两者共同维持陡峭的浓度梯度，满足运动时肌肉对氧气需求的增加。

练习题

试一试。一名患有肺部疾病的病人，部分肺泡的壁已增厚，且周围的毛细血管网也部分消失。

解释这两项变化各自会如何影响气体交换的速率。

考试提示

重点术语

第8章的这些术语对准确描述气体交换至关重要：

• 肺泡，肺部中进行气体交换的微小气囊。
• 气体交换，氧气与二氧化碳在空气与血液之间的扩散。
• 扩散，粒子从浓度较高处向浓度较低处的净移动。
• 血红蛋白，红细胞中与氧气结合形成氧合血红蛋白的蛋白质。
• 气管，把空气输送至支气管、并最终到达肺泡的通道。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题

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