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氣體交換

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氣體交換(gas exchange),是指生物把體内氧氣二氧化碳的交換過程。

人體的細胞需要氧來進行呼吸作用,過程中產生二氧化碳,若二氧化碳累積在體內會對造成傷害。氣體交換是為了確保有充足的氧氣運到細胞,而且二氧化碳可以被帶出身體。

細胞與外界環境之間必須不斷地進行氣體交換,對於細小的生物如變形蟲等等,氣體交換只需經過身體表面的擴散進行,過程相對簡單。可是,對於體積較大的生物如人類,大多數細胞都不與外界直接接觸,而利用表皮呼吸的話,比表面積較低,因此人體需要透過呼吸系統才能有效地進行氣體交換。在人體內,氣體經由運送系統,往來運送於呼吸器官和與體細胞之間。

健康成年人安靜時每分鐘約16至18次,而兒童每分鐘約20至30次,每次吸入和呼出氣體約各為500毫升。人們在不同條件下,他們的呼吸型式亦不同:以肋骨運動為主的稱為「胸式呼吸」,以膈肌腹直肌運動為主的稱為「腹式呼吸[1]

氣體交換受呼吸表面的影響:

  1. 氣囊壁薄:氣囊只有一層上皮細胞,縮短了氣體的擴散距離,有助提升氣體交換之效率
  2. 氣囊內壁濕潤:氣囊內壁有一層薄水膜,把氧氣溶解;因為氧氣必先溶解,才能利用擴散穿過氣囊壁
  3. 氣囊表面積大(在右肺內氣囊總表積達90平方米,即等於半個標準網球場大小):左和右的肺部由幾億個肺泡組成,大大增加了呼吸表面的表面積,有利於氣體交換
  4. 密集的微血管網:氧氣擴散到血液後,迅速將其運走,保持血管網和肺泡間陡峭的濃度梯度,讓氧氣能夠自由擴散,提高氣體交換效率並避免使用額外的ATP

擴散

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吸入空气中的氧氣分壓比血液内的氧氣分壓高,所以氧氣會從肺泡進入血液,而血液内的二氧化碳分壓高於肺泡內的二氧化碳分壓,所以二氧化碳由血液進入肺泡

呼吸作用不斷進行,使肺泡內的氣體不斷交換,從而保證血液内的氣體得以持續進行。 意義:生物體進行代謝作用時所需要的能量,必須由細胞內的養分(如葡萄糖)分解而來,這樣的過程稱為呼吸作用。

参见

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参考文献

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