气体交换与呼吸
气体交换与呼吸·
由人手生成
供给O2排出CO2，维持内环境稳态与正常新陈代谢。分为细胞呼吸（内呼吸）与细胞与外环境交换气体（外呼吸）。人体静息每分钟耗氧200ml，运动增加几十倍。
呼吸系统·
空气 > 鼻腔/口腔 > 咽 > 气管 > 肺
呼吸由脑部控制。大脑皮层控制随意呼吸。
延髓控制自动呼吸，颈动脉窦及主动脉弓的上皮细胞可监视血液气体分压，位于延髓的中枢化学感受器细胞对CO2敏感，他们都可以产生冲动刺激呼吸中枢。
气管·
长11cm左右，直径2cm。Ω形软骨支撑，纤毛上皮细胞分布在内表面，将附着在上的灰尘颗粒送到咽部，咳嗽排出。起导流左右
- 支气管
气管进入胸腔即分为主支气管，主支气管入肺后再分为细支气管，后经15-16次分支形成终末细支气管，再分为呼吸性细支气管，通过肺泡管与肺泡囊相连，肺泡囊由多个肺泡围成的空腔组成。
- 肺泡
气管末端的膨起结构，只有一层上皮细胞。直径300μm，约3亿个。是进行气体交换的场所。
肺·
封装在由脊柱、肋骨、胸骨、肋间肌构成的胸廓中，下方是膈肌。
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呼吸方式（并用）
- 腹式呼吸膈肌收缩，膈下降，吸入气体。 膈肌舒张，膈上升，呼出气体。
- 胸式呼吸肋间外肌收缩，肋骨上举，吸入气体。肋间外肌舒张，肋骨下降，呼出气体。
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气量有较足够通气储备（残气量？）
潮气量为平静时每次呼出/吸入的气量（400-500ml） 补吸气量为平静吸气再做最大呼吸动作所增气量。（1500-1800ml） 补呼气量为平静呼气再做最大呼吸动作所减气量。（900-1200ml） 肺通气量为单位时间进出肺的气量。（6-8L）（运动达70L）
气体运输·
通过分压梯度经扩散作用穿过细胞。各处气体分压图例
运氧·
1L动脉血含200ml氧气，血红蛋白存储197ml。
- 血红蛋白 相对分子质量64500
由2条各141个氨基酸组成的α链和由2条各146个氨基酸组成的β链构成的珠蛋白分子连结4个血红素(每链各一)形成
血红素中间的亚铁离子可携带一个氧气分子，结合快。氧合血红蛋白即携带了氧气分子的血红蛋白；去氧血红蛋白。血红蛋白与CO的亲和力是O2的200倍。
运二氧化碳·
红细胞吸收90%CO2。
- 碳酸酐酶
吸收CO2时催化之水合为H2CO3,后电离为HCO3-和H+。释放CO2时反向反应。
环境适应（当氧分压下降后）·
- 呼吸频率增加，吸入更多空气。
- 心率即心出血量增加，动脉血循环加速。
- 增产红细胞和血红蛋白。
相关疾病·
肺气肿·
就是肺泡因故爆裂多了，或是终末支气管因故堵得多了。
因为肺循环阻力加大，往往引起右心衰。
硅肺·
肺部巨噬细胞吞入硅粒后因无法消化而暴毙，死细胞堆起来形成纤维小结，引起肺部纤维化。
感冒·
常见的上呼吸道传染病，可能由几百种病毒/菌引起。
本章名词·
内呼吸｜internal respiration ⭐真题
内呼吸是指能源物质在细胞内进行氧化代谢的过程，又称细胞呼吸。该过程消耗氧气，产生二氧化碳、水以及高能键（如ATP），为机体提供能量。内呼吸是相对于外呼吸而言的，外呼吸是细胞与外环境间的气体交换。
外呼吸｜external respiration ⭐真题
外呼吸是指细胞与外环境之间交换气体的过程，即机体从外界吸入氧并排出二氧化碳。在高等动物中，外呼吸通过吸气和呼气动作实现，为内呼吸提供必需的氧，并清除代谢产生的二氧化碳。
呼吸｜respiration ⭐真题
呼吸是高等动物的气体交换过程，包括吸气和呼气，分为内呼吸（细胞呼吸）和外呼吸（细胞与外环境间的气体交换）。该过程依靠膈肌和肋间肌等骨骼肌的收缩与舒张来实现胸廓的扩张与缩小，驱动气体进出肺。呼吸运动受延髓的自动控制和大脑皮质的随意控制调节，以匹配机体代谢需求。通过不断供给氧气并排出二氧化碳，呼吸对维持内环境稳定和生命活动至关重要。
肺泡｜alveolus
肺泡是肺内进行气体交换的囊状结构，位于终末细支气管以下的呼吸性细支气管末端。其壁极薄，仅由一层上皮细胞构成，外有丰富的毛细血管网。人体肺泡数量极多（约3亿至7亿个），总面积可达50～120 m²，提供了巨大的气体交换表面积。氧气与二氧化碳通过扩散作用，依浓度梯度跨过肺泡壁和毛细血管壁进行交换。
气管｜tracheae
气管是连接喉与支气管的管状通道，是呼吸系统的重要组成部分。在人体，气管长约10~12 cm，直径约2 cm，由马蹄铁形或C形软骨环支撑，保持气体通道畅通；内表面为纤毛上皮，纤毛协同摆动将黏液和粉尘推向咽部排出；气管本身不进行气体交换，仅引导空气进入肺。在节肢动物，气管由体壁内陷形成，内壁具螺旋状角质层以维持管腔形态，经多次分支后微气管末端直接伸入组织细胞，进行气体交换。
胸廓｜thorax
胸廓是由脊柱、肋骨、胸骨和肋间肌组成的骨性支架，底部由膈肌封闭，构成胸腔的壁。它保护胸腔内器官，并通过肋间肌和膈肌的收缩与舒张改变容积，参与呼吸运动。胸廓的出现是羊膜动物对陆地生活的重要适应，肋间肌增强了肺的通气机能。
呼吸系统｜respiratory system
呼吸系统是由呼吸道（鼻、咽、喉、气管、支气管）和肺组成的功能系统，主要执行机体与外界环境之间的气体交换。呼吸道作为气体通道，将空气导入肺内，其黏膜具有加温、湿润和除尘作用。肺内的终末细支气管分支形成呼吸性细支气管、肺泡管和肺泡，肺泡壁极薄且密布毛细血管网，是真正进行气体交换的部位，成人肺泡总面积可达50～100 m²。哺乳类还具有肌肉质的横膈，通过膈肌和肋间肌的协调运动完成呼吸动作，实现高效的气体交换。
初级支气管｜primary bronchi
初级支气管是气管进入胸腔后分出的左右第一级支气管，是气体进出肺的通道。在鸟类中，初级支气管再分支为次级支气管、三级支气管及微支气管，构成肺内密网状管道系统，并连接后气囊，参与高效的双重呼吸。其管壁有软骨支撑，属呼吸道传导部分，不直接进行气体交换。
三级支气管｜tertiary bronchi
三级支气管是鸟类呼吸系统中由次级支气管进一步分支形成的第三级支气管，是构成肺内密网状管道系统的重要组成部分。三级支气管再分支出大量微支气管，管径仅3～10 μm，彼此吻合相通，周围分布丰富的毛细血管网，外观似海绵状。这一结构极大增加了气体交换面积，是鸟类实现高效双重呼吸的关键基础。
微支气管｜air capillary
微支气管是鸟类肺内由三级支气管（三级支气管）分支形成的微小管道，是肺支气管树的最细分支，参与构成肺内彼此吻合的密网状管道系统，为鸟类高效呼吸提供结构基础。
鼻｜nose
鼻是呼吸系统的起始器官，为空气提供进入通道；其内部鼻腔中含有嗅细胞，能感受气味分子，行使嗅觉功能。
补呼气量｜expiratory reserve volume
补呼气量是指在平静呼气后，再尽力呼气所能呼出的最大气量。成年人的补呼气量约为900~1200 mL。
补吸气量｜inspiratory reserve volume
补吸气量是指在平静吸气末，再尽力吸气所能额外吸入的气体量，成年人的正常值约为1500~1800 mL。它反映了吸气储备能力，与潮气量、补呼气量等共同构成肺容量指标。
潮气量｜tidal volume
潮气量是指人在平静呼吸时每次吸入或呼出的气量，成年人的潮气量约为400~500 mL。
肺｜lung
肺是位于胸廓内的主要呼吸器官，由反复分支的支气管树和大量肺泡构成。肺泡壁仅由一层上皮细胞组成，外有丰富的毛细血管网，是气体交换的场所。肺的换气活动依靠膈肌和肋间肌的收缩与舒张，改变胸廓容积，从而引起吸气和呼气。
肺活量｜vital capacity
肺活量是指最大吸气后尽力呼出的气量，它等于潮气量、补吸气量和补呼气量之和，反映肺一次通气的最大能力。
肺通气量｜pulmonary ventilation
肺通气量是单位时间内吸入或呼出肺的气体总量，反映肺的通气功能，通常为潮气量与呼吸频率的乘积。
腹式呼吸｜abdominal breathing
腹式呼吸是指由膈肌收缩和舒张引起胸廓容积变化从而完成吸气和呼气的呼吸运动形式。吸气时膈肌收缩，膈下降，使胸廓扩张，气体进入肺；呼气时膈肌舒张，膈上升，压缩胸廓，气体呼出。在主动呼气时，腹肌收缩可进一步增加呼气力量。一般情况下，人体同时进行腹式呼吸和胸式呼吸。
硅肺｜silicosis
硅肺是因长期吸入二氧化硅微粒而导致的肺部慢性疾病，常见于矿工、石匠等职业人群。其关键机制是肺内巨噬细胞吞噬微粒后无法消化，反被杀死，死亡细胞聚集形成纤维状小节，进而引发肺部纤维化，导致肺容积减少和气体交换受阻。该病无有效疗法，只能通过减少粉尘吸入和定期肺部X射线检查进行预防。
喉｜larynx
喉是呼吸道中连接咽与气管的通道，也是发音器官。喉部由环状软骨、勺状软骨以及哺乳类特有的甲状软骨和会厌软骨等构成支架，喉腔内有声带，可振动发声。喉在呼吸时保持气体通道畅通，吞咽时则会封闭以保护气管。
流行性感冒｜influenza
流行性感冒是一种由流感病毒引起的急性呼吸道传染病，主要症状包括发热、寒战、乏力、肌肉酸痛、头痛和呼吸道炎症。其病原体分为A、B、C三型，A型又分多个亚株，各型之间抗原性无共同之处，不能交叉免疫。该病传染性强，病毒株变异快，可采用注射疫苗预防，患者应充分休息、多饮水以缓解症状。
慢性肺气肿｜chronic emphysema
慢性肺气肿是一种主要由长期吸烟引起的老年性肺部疾病。其关键病变为终末细支气管阻塞和肺泡破裂，导致呼吸膜总面积显著减少，引起组织供氧不足和呼吸困难。肺内血管阻力增加可引发肺高血压，进而加重右心负担，可能导致右心衰竭，病情常缓慢进展，最终可因缺氧和二氧化碳潴留而致死。
普通感冒｜common cold
普通感冒是由200多种相近的病毒引起的上呼吸道传染性疾病，主要通过人与人之间的接触传播。其症状通常包括头痛、疲乏、发冷、咽痛和流鼻涕等，一般较轻。稳定人群常对本地病毒株产生免疫力，但新病毒株的传入可导致再次发作。
气管系统｜tracheal system
气管系统是昆虫特有的呼吸器官，由一系列分支的管道网络构成，将氧气直接通过微气管输送到各个细胞，无需循环系统介入，其末端微气管直径仅为1～2 μm，实现高效的气体交换。
禽流感｜avian influenza
禽流感是由禽流感病毒引起的一种病毒性传染病，传染性强，传播广泛，病毒株容易发生变异。
碳酸酐酶｜carbonic anhydrase
碳酸酐酶是存在于红细胞中的一种酶，催化二氧化碳与水可逆结合为碳酸的反应（CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃）。在组织毛细血管中，它促进CO₂水合形成碳酸，碳酸随即解离为碳酸氢根和氢离子，这是血液运输二氧化碳的主要形式；在肺泡毛细血管中，它催化碳酸分解为CO₂和H₂O，促进CO₂排出体外。因此，碳酸酐酶在机体气体交换和酸碱平衡中发挥关键作用。
胸式呼吸｜thoracic breathing
胸式呼吸是一种以肋间外肌活动为主的呼吸运动方式。吸气时肋间外肌收缩，使肋骨上举，胸廓扩张，气体进入肺；呼气时肋间外肌舒张，肋骨下降，胸廓回缩，气体被呼出。一般情况下，人体常将腹式呼吸与胸式呼吸并用。