2、评议:对学生描述作出评价,并简单讲解胸廓和肺。
1、体验:大家来体验一把,双手放在胸部两侧,深深的吸一口气,有什么感受?(学生体会并描述)
我们每个人都是哭着来到这个世界的,这一声啼哭意味着呼吸的开始,而且从此每时每刻离不开呼吸,那么呼吸的主要器官是什么?(生:肺)有谁能告诉大家“肺”的位置?(学生描述)此时看P43插图,讲解略。你知道吗?在生活中,不管你们在忙什么,你的肺都在有节奏地呼气和吸气,每分钟大约16次。那么,外界气体究竟是怎样进出肺的呢?我们共同来探究:肺与外界的气体交换。
“啊--嚏”,每个人都打过喷嚏,而且往往会感到痛快。打喷嚏是人体的一种天然防御机制,是呼吸道排斥异己的剧烈行为。当鼻腔黏膜受到辣味等的刺激时,这种刺激通过末梢神经传到大脑,于是自动作出反应,人们先深吸一口气,然后胸部猛烈收缩,肺里的气体急速有力地从气管经口鼻喷射出来,把刺鼻的气味赶跑。伤风感冒的时候,鼻腔里有大量病毒和病菌,这些病毒、病菌刺激鼻腔黏膜,于是接二连三地打喷嚏,这有助于清除鼻腔里的病菌。打喷嚏喷出空气速度可超过每小时100千米。一个喷嚏最远可喷至4米开外。感冒病人的一个喷嚏,通常一次能喷射出大量的病菌。所以千万不要冲着别人打喷嚏,应该用手帕轻轻捂住口鼻,防止把感冒传染给别人。
长期端坐在办公室的“白领阶层”,习惯于“短暂呼吸”。因为他们长期正襟危坐,胸腔受到压迫,吸入的新鲜空气尚未深入肺叶下端时,便匆匆地呼气了。
专家们强调,正确的呼吸方法应是心平气和,于是较充足的氧气便有可能深入到肺叶的所有角落。此外,在安静时,每次呼气的时间,应是吸气时间的两倍。同时,尽量少用嘴,而多用鼻来呼吸。实际上,一旦你改变了错误的呼吸方式,许多常见疾病,如哮喘、支气管炎、高血压、心脏病、头痛病、忧郁症等症状,都会有一定程度的减轻,甚至对一些无药可治的疾病,如慢性疲劳、月经紊乱及各种过敏反应,都会有一定疗效。
正确的呼吸还能调节情绪,当你与人争论而不高兴的时候,或正准备首次演讲和演出而感到很紧张的时候,或正设法解决一个难题而感到焦虑的时候,建议你停下来,做几次深呼吸,这样就能促进血液循环,增加体内供氧,增加肺活量,排出二氧化碳气体。这时,你就会感到松弛,不那么紧张了, 你也不再皱眉头、发脾气了。
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。
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。
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。
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。
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。
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