
【医】 external respiration
besides; in addition; not closely related; other; outer; outside; unofficial
【医】 ec-; ecto-; exo-; extra-; xeno-
atman; breath; breathe; breathing; respiration; respire; wind
【化】 respiration
【医】 anapnea; breath; breathing; pneo-; pneuma-; pneumato-; pneumo-
pneusometer; R.; respiration; respire; spiro-
外呼吸(external respiration)是生物体与外界环境之间进行气体交换的生理过程,主要发生在肺泡与血液之间。该术语在生理学中区别于细胞层面的内呼吸(internal respiration),强调机体整体与环境的气体交换机制。
核心定义
外呼吸包含两个关键步骤:一是氧气通过呼吸运动进入肺泡,二是氧气通过肺泡-毛细血管膜扩散至血液中,同时二氧化碳以相反方向排出。这一过程依赖于胸腔压力变化与气体分压差的协同作用。
解剖学基础
肺泡表面活性物质(由Ⅱ型肺泡细胞分泌)降低表面张力,确保肺泡在呼吸周期中维持结构稳定。支气管树的分级结构(从主支气管到终末细支气管)通过直径递减实现气体高效运输。
分子机制
氧气运输主要依赖血红蛋白的四级结构变构效应,当氧分压升高时,血红素铁离子与氧分子结合形成氧合血红蛋白(HbO₂),该过程符合协同结合数学模型: $$ Delta G = -RT ln left( frac{P_{O2}}{P{50}} right) $$ 其中P₅₀表示血红蛋白半数饱和时的氧分压值。
病理学关联
慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者的外呼吸功能障碍表现为FEV1/FVC比值下降,这与肺泡壁弹性蛋白降解及气道重塑直接相关。临床检测常采用动脉血气分析评估外呼吸效率。
外呼吸是生物体与外界环境进行气体交换的生理过程,主要发生在肺部,属于呼吸系统的关键环节。其核心功能是通过物理扩散实现氧气(O₂)进入血液、二氧化碳(CO₂)排出体外的双向交换。具体可分为两个阶段:
肺通气
通过呼吸运动(吸气与呼气),空气经呼吸道进入肺泡,肺泡内气体与外界大气压差驱动气体流动。例如,吸气时膈肌收缩、胸腔扩大,肺泡扩张使氧气进入;呼气时则相反。
肺泡气体交换
肺泡内的氧气通过扩散作用进入毛细血管中的血液,与红细胞内的血红蛋白结合;同时,血液中的二氧化碳扩散至肺泡,随呼气排出。这一过程依赖肺泡壁和毛细血管壁的极薄结构,以及气体分压差。
与外呼吸对应的概念是内呼吸(细胞呼吸),后者指细胞利用氧气分解有机物产生能量(ATP)的过程,发生于线粒体内。两者共同维持机体代谢需求。
若需进一步了解呼吸系统疾病(如肺炎)如何影响外呼吸,可查阅医学资料。
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