概要：气体交换时可以暂不考虑。现将吸入气、呼出气和肺泡气中各种气体的容积百分比列表如下: 气体成分 吸入气 呼出气 肺泡气 O2 20.96 16.4 14.3 CO2 0.04 4.1 5.6 N2 79.00 79.5 80.1 合计 100.00 100.00 100.00 从表中可以看出,由肺内呼出的气体,其种类与吸入的气体相同,但各种其他的容积百分比已经改变,主要是O2减少而CO2增加。存在与肺泡内的气体,其各种其他的容积百分比与呼出的气体不同,O2的百分比更少,而CO2更多。在吸入气体中,O2约占21%,而肺泡中的氧仅占14.3%,两者比较,表明已有6.7%的 O2扩散入血液中,被组织细胞所利用。而在吸入的新鲜空气中,CO2的容积仅占气体总容积的万分之四,几乎可以忽略不计,但在肺泡气中却占5.6%,这表明这些CO2完全是由组织细胞所产生的。N2在呼吸过程中原无增减,但表中三种情况下的N2百分比不同,这是由于受其他两种气体的百分比的影响,只是相对地起了变化,其绝对值并无变动。至于呼出气与肺泡气的不同,是由于每次呼出气中,开始的一部分是上次吸入的新鲜空气存留在呼吸道中的,因此这种不同,实际上是呼吸道内存留的气体和肺泡气混合的结果。 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

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    ●活动与探究
    1.内容:如何采集空气中的尘埃粒子?
    材料:凡士林、载玻片
    制定计划:
    2.调查亲属和周围人群中吸烟的人数及呼吸系统疾病与空气质量的关系的有关资料。
    ●备课资料
    一、吸入气、呼出气和肺泡气
    人体吸入的空气中,气体的种类很多,但主要的是氧(O2)、二氧化碳(CO2)、氮(N2)三种,具有生理作用的只有O2 和CO2。N2所占的容积百分比虽然很大,但是由于它对人体既无用也无害,在讨论气体交换时可以暂不考虑。现将吸入气、呼出气和肺泡气中各种气体的容积百分比列表如下:
    气体成分
    吸入气
    呼出气
    肺泡气
    O2
    20.96
    16.4
    14.3
    CO2
    0.04
    4.1
    5.6
    N2
    79.00
    79.5
    80.1
    合计
    100.00
    100.00
    100.00
    从表中可以看出,由肺内呼出的气体,其种类与吸入的气体相同,但各种其他的容积百分比已经改变,主要是O2减少而CO2增加。存在与肺泡内的气体,其各种其他的容积百分比与呼出的气体不同,O2的百分比更少,而CO2更多。在吸入气体中,O2约占21%,而肺泡中的氧仅占14.3%,两者比较,表明已有6.7%的 O2扩散入血液中,被组织细胞所利用。而在吸入的新鲜空气中,CO2的容积仅占气体总容积的万分之四,几乎可以忽略不计,但在肺泡气中却占5.6%,这表明这些CO2完全是由组织细胞所产生的。N2在呼吸过程中原无增减,但表中三种情况下的N2百分比不同,这是由于受其他两种气体的百分比的影响,只是相对地起了变化,其绝对值并无变动。至于呼出气与肺泡气的不同,是由于每次呼出气中,开始的一部分是上次吸入的新鲜空气存留在呼吸道中的,因此这种不同,实际上是呼吸道内存留的气体和肺泡气混合的结果。
    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。
    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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