呼吸运动和气体交换

二、呼吸运动和气体交换

（一）呼吸运动

呼吸是指机体与外界环境之间进行气体交换的过程（图6－2－7）。它由以下3个连续的过程组成。

图6－2－7　呼吸过程示意图

（1）外呼吸：包括肺通气和肺换气。肺通气是指外界气体和肺泡内的气体交换。吸气时，鼻腔或口腔吸入的氧通过呼吸道进入肺泡；呼气时，二氧化碳从肺泡经呼吸道通过鼻腔或口腔排出体外。肺换气是指肺泡内的气体与血液间的气体交换。

（2）气体在血液中的运输：气体通过血液循环系统运输，即氧从肺泡扩散到血管内并由红细胞内的血红蛋白携带，通过血液流动到全身各组织，同时，血液把组织中的二氧化碳运送到肺部。

（3）内呼吸：即血液与组织细胞之间的气体交换，又称组织换气。通过上述过程，氧到达组织内供细胞利用，细胞产生的二氧化碳再释放到血液中，最终被排出到体外。

外界气体和肺泡内气体交换是通过呼吸运动实现的。呼吸运动包括吸气和呼气两个过程。吸气时，肋间外肌（肋间肌的外层肌肉）和膈肌收缩，使肋骨和胸骨向上向外移动，膈下移，使胸腔随之扩张。胸腔的体积增大，肺随着扩张。这时，肺内的气压下降，低于大气压，外界空气便进入肺泡。呼气时则相反，肋间外肌和膈肌舒张，胸廓由于重力和弹性而回拉，膈肌顶部也回升，胸廓容积缩小，肺借本身的弹性而回缩，迫使肺泡内的气体排出体外。

无论是在工作还是处于睡眠状态、休息或剧烈运动，甚至谈话和进食时，我们都在不停地呼吸。安静状态下的呼吸运动称为平静呼吸，每分钟频率为12～18次，每次吸入或呼出的气体体积约为500ml。吸气是主动的，呼气是被动的。机体活动时，呼吸加深加快，这种形式的呼吸运动称为深呼吸。人呼吸时，一次最大吸气后再用力呼气时，从肺内所能呼出的最大气体容量称为肺活量，成年男、女的肺活量分别为3.5L和2.5L左右。

（二）气体交换

体内的气体交换包括气体在肺部的交换和气体在组织内的交换两个过程。气体交换是由于气体分子的扩散作用实现的。一种气体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，压力也大，因此也可以说气体分子总是从分压高处向分压低处扩散。

1.肺泡内的气体交换　进入肺泡里的空气，其中氧分压比肺泡周围毛细血管血液中的氧分压高，氧于是透过肺泡和毛细血管壁扩散到血液中；而二氧化碳的情况正好相反，因此，血液中的二氧化碳就扩散到肺泡内，通过呼气而排出体外。当血液流经肺泡的毛细血管后，静脉血就变为含氧丰富的动脉血。

从肺泡扩散到血液内的氧绝大部分与血红蛋白结合，成为氧合血红蛋白。这种结合的特点是，能迅速结合，也能迅速分离，其结合与分离取决于血液中氧浓度的高低。氧的绝大部分是以氧合血红蛋白的形式，通过体循环输送到全身各处。

2.组织中的气体交换　由于组织细胞在新陈代谢过程中不断消耗氧和产生二氧化碳，组织细胞内的二氧化碳分压总是高于动脉血中的二氧化碳分压，而组织内的氧分压总是低于动脉血中的氧分压。所以，当动脉血流经组织的毛细血管时，血液中的氧迅速与血红蛋白分离，通过毛细血管壁扩散到细胞内。而组织细胞中的二氧化碳则扩散到血液中。经过这样的气体交换之后，流经组织的动脉血就变成含氧少而含二氧化碳多的静脉血。经血液运输到肺泡，再进行气体交换。

3.气体在血液中的运输　气体在血液中的运输有两种形式，即物理溶解和化学结合。由于氧在水中的溶解度很小，所以血液中只有很少量的氧溶于血浆中（约占血液运输氧总量的1.5%）；大部分的氧都与血液红细胞中的血红蛋白结合，形成氧合血红蛋白（HbO₂），占运输氧总量的98.5%。血红蛋白与氧结合是可逆性的，既能迅速结合，又能迅速离解，主要取决于血液中的氧分压。当血液流经肺部进行气体交换后，血液中的氧分压增高，血红蛋白就与氧形成氧合血红蛋白，呈鲜红色。血液流经组织时，由于组织的氧分压低，氧合血红蛋白就释放氧成为脱氧血红蛋白，变为暗红色。氧扩散入组织，供组织细胞利用。

【呼吸系统的卫生保健小知识】

1.运动　适当的运动是促进肺健康发育的有效方法。深呼吸能交换新鲜空气，还能促进肺的发育。每个年龄段的人都可以进行深呼吸。深呼吸的地方，应选择绿化环境良好处进行，时间宜选择太阳出来后，植物进行一定时间的光合作用后（上午9：00～10：00）为好。有雾的时候不宜进行，因为雾里凝集着许多灰尘。

2.用鼻呼吸　鼻腔弯曲、潮湿而多鼻毛，吸进去的空气经鼻毛的过滤就干净得多。鼻毛阻挡灰尘，不可剪去，剪去就少了一道防线。

3.戴口罩　扫地的时候灰尘飞扬，戴上口罩可以阻挡灰尘进入鼻孔。气候干燥、街上多灰尘时也要戴口罩。对着风走路，戴上口罩使风不直接吹进呼吸道，并能温暖鼻腔、预防感冒。

4.通风　保持空气流通，对人体呼吸新鲜空气大有益处。

（翟　浩　徐　国）