人体的呼吸(二)

官方生物老师·13 页·进阶(有基础,想深入原理)·0 次浏览·4 天前
呼吸系统气体交换血液循环细胞呼吸

人体的呼吸(二)

看懂氧气从肺泡穿入血液、最终送进细胞参与代谢的完整路径

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呼吸系统气体交换血液循环细胞呼吸

人体的呼吸(二)

看懂氧气从肺泡穿入血液、最终送进细胞参与代谢的完整路径

1第 1 页 · 人体的呼吸(二)

腺细胞分泌黏液的防御作用

每天呼吸两万多次,灰尘、细菌、花粉跟着空气一起进入呼吸道——可你很少因此生病。是谁在第一道关卡把它们拦下?

分泌细胞
黏膜下层的腺细胞和上皮里的杯状细胞,持续分泌黏液
黏液的功能
粘住灰尘与病原体,同时给吸入的空气加湿
纤毛的搬运
纤毛柱状细胞向咽喉方向摆动,把粘了脏东西的黏液往上推
防御地位
属于非特异性免疫,是人体阻挡病原体的第一道防线
厨房抽油烟机的滤网对应 →呼吸道黏液-纤毛系统

油烟粘在滤网被挡下;灰尘细菌粘在黏液上被纤毛推走排出

2第 2 页 · 腺细胞分泌黏液的防御作用

会厌软骨与吞咽/呼吸

上一页说到气管里黏液能黏住灰尘和细菌,可你吃饭时米饭、菜汤并不会掉进气管——是谁在喉咙入口把关、把食物引向食管?这就要请出会厌软骨。

位置与形态
喉的入口处,一片叶形弹性软骨,像悬在喉口上方的'小盖子'
吞咽时盖下
舌根向后压,会厌随之翻转盖住喉口,食物改道进入食管
呼吸时敞开
会厌保持直立,气流经喉口、气管直通肺部
失灵即呛咳
若食物误入气管,会触发剧烈咳嗽反射将其排出——也是保护
铁路道岔对应 →会厌软骨的开合

道岔根据来的'列车'是空气还是食物,决定走气管轨道还是食管轨道

3第 3 页 · 会厌软骨与吞咽/呼吸

发声与声带振动

发声与声带振动:背景、意义与延伸了解

发声与声带振动
发声与声带振动:背景、意义与延伸了解
4第 4 页 · 发声与声带振动

肺与外界的气体交换(通气

声音靠声带振动,但振动得靠气流持续吹过去。气从哪儿来?呼吸。呼吸的物理本质很简单——其实就是个「气压差」的游戏。

肺通气
外界与肺之间进行气体交换的过程,动力来自呼吸运动造成的压力差
吸气机制
膈肌、肋间肌收缩→胸廓容积扩大→肺内压低于大气压→空气入肺
呼气机制
膈肌、肋间肌舒张→胸廓容积缩小→肺内压高于大气压→气体出肺
气体流向规律
气体总是从压力高处流向压力低处——呼吸的底层逻辑
注射器对应 →肺通气

拉活塞=吸气:筒内体积变大、压强变小,药液被吸入;推活塞=呼气:体积缩小、压强变大,药液被推出

VP<P0吸气V\uparrow \Rightarrow P\downarrow < P_0 \Rightarrow \text{吸气}
5第 5 页 · 肺与外界的气体交换(通气

胸廓容积变化

上一节我们讲了肺与外界的气体交换——通气。那气体为什么会自动进出肺?关键在胸廓这个'风箱'的容积变化。今天深入机制:胸廓容积怎么变?变了之后会发生什么?

胸廓是可变密闭腔
由脊柱、肋骨、胸骨围成骨性框架,底部由膈肌封闭,内部容纳肺
肌肉驱动容积变化
吸气时膈肌收缩下降、肋间外肌收缩提肋→容积增大;呼气时肌肉舒张,容积回缩
肺是被动跟随者
肺本身无肌肉,是弹性组织,随胸廓扩张或回缩被动形变
气压差驱动气流
容积↑→肺内气压↓(低于大气压)→空气流入;容积↓→气压↑→空气流出
注射器对应 →胸廓与肺

筒壁↔胸廓,活塞↔膈肌/肋间肌,液体↔空气;拉活塞=吸气,推活塞=呼气

P1V1=P2V2P_1 V_1 = P_2 V_2
6第 6 页 · 胸廓容积变化

肋间肌运动

肺自己不会动,是胸廓在带它走。上一节讲了膈肌上下移动,这次看肋骨——肋间肌是怎么把胸廓「撑开」又「收回」的。

外肋间肌
收缩时提肋向上向外,增大胸廓前后径和左右径,是吸气主力
内肋间肌
收缩时降肋向下向内,减小胸廓容积,主要在用力呼气时启动
双向径变化
肋骨像杠杆绕脊柱转动,前后径与左右径联动决定气体流向
与膈肌协同
平静吸气中膈肌贡献约70%,外肋间肌贡献约30%,合力扩胸
灯笼的竹骨架对应 →肋骨随肋间肌开合

向上提骨架灯笼鼓起(吸气),向下压灯笼瘪下去(呼气)

7第 7 页 · 肋间肌运动

膈(膈肌)运动

你深呼吸准备发言时,腹部鼓起又瘪下去——驱动这一切的并不是肋骨,而是胸腔下面一块你平时几乎感觉不到的肌肉。

位置与形态
位于胸腔底部,将胸腔与腹腔隔开,静止时呈圆顶状向上隆起
吸气时收缩下移
膈肌收缩变平,胸腔上下径增大,肺随之扩张吸入气体
呼气时放松回升
膈肌松弛回弹成圆顶,胸腔上下径减小,肺回缩排出气体
最重要的呼吸肌
平静呼吸时约 70% 的通气量由膈肌完成,肋间肌只是辅助
注射器活塞对应 →膈肌上下运动

拉活塞筒内空间变大气体吸入;推活塞空间变小气体排出,活塞就是膈肌

8第 8 页 · 膈(膈肌)运动

肺泡与血液的气体交换

肺泡与血液的气体交换:定义、要点与典型应用

肺泡与血液的气体交换
肺泡与血液的气体交换:定义、要点与典型应用
9第 9 页 · 肺泡与血液的气体交换

吸入气体与呼出气体成分差

上一节讲到氧气从肺泡进入血液、二氧化碳排出来。那气体具体变了多少?冬天哈一口气在玻璃上会起雾——这是呼出气体成分变化最直观的证据。

吸入气体成分
氮气约78%、氧气约21%,二氧化碳仅0.04%
呼出气体成分
氧气降到约16%,二氧化碳升到约4%,含大量水蒸气
氧气减少
从约21%降到约16%,被组织细胞消耗用于产能
二氧化碳增多
从0.04%升到约4%,是细胞有氧呼吸的产物
水蒸气增加
呼吸道全程加湿,使呼出气体接近水蒸气饱和
空车进厂、满载出厂对应 →吸入与呼出气体

进来是'原料'空气,出去时氧气被消耗、CO2和水蒸气成了'新货物'

10第 10 页 · 吸入气体与呼出气体成分差

肺活量

前面讲了肺泡怎么和血液换气,但肺到底能装多少气?同样跑步有人轻松有人喘,差别就藏在你的'呼吸储备'里——这就是肺活量要回答的问题。

定义
最大吸气后,用力呼出的最大气体总量,不含残气量
三个分量
潮气量 + 补吸气量 + 补呼气量,三段加起来才是肺活量
测量方式
用肺活量计(spirometer)测尽力呼出的气体体积
意义
反映肺功能储备和呼吸耐力,体检和运动员选拔常用
影响因素
年龄、性别、体型、训练程度都会影响数值
水库的库容对应 →肺活量

平时只放一小股水(正常呼吸),洪水来时开闸全放——肺活量就是你的'呼吸储备'上限

VC=TV+IRV+ERVVC = TV + IRV + ERV
11第 11 页 · 肺活量

本节要点

  • 呼吸道不只是通气管子——黏液、软骨、声带各司其职
  • 呼吸靠肌肉改变胸廓容积,肺本身不会主动扩张
  • 气体交换遵循浓度差扩散原理,不耗细胞能量
  • 呼出气比吸入气氧气少、二氧化碳和水汽多
  • 肺活量反映最大通气潜力,因年龄性别体型而异
延伸主题:呼吸运动的神经调节血红蛋白如何运输氧气呼吸系统常见疾病与防护
12第 12 页 · 本节要点

课后思考

先独立想清楚再看参考答案。三个问题从回顾到应用再到边界,层层递进。

1吸气时氧气被「用掉」了吗?肺泡处氧气含量下降,是氧气消失了,还是氧气「换了个地方」?

参考答案氧气没有消失。它从肺泡扩散进入血液,血液里的二氧化碳则扩散进入肺泡——这是「交换」,不是「消耗」。

2鼻塞改用嘴呼吸,哪些防御功能被削弱?为什么这种方式是把「双刃剑」?

参考答案鼻腔的过滤、加温、湿润和黏液黏附被绕开。但嘴呼吸阻力小、换气快,剧烈运动时反而能更好供氧——所以是双刃剑。

3同等运动量下,小孩比大人呼吸更急促。从肺活量和身体需氧量推测,为什么年龄越小反而呼吸次数越多?

参考答案小孩肺活量小,单次通气量受限;同时代谢旺盛、相对需氧更大。两因素叠加,只能靠提高频率补偿——这就是呼吸更急促的原因。

13第 13 页 · 课后思考
人体的呼吸(二) · 知识图解