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外呼吸と内呼吸

外界と生体内をつなぐ2種類の呼吸

呼吸の役割2つの呼吸の役割

呼吸は、大きくは外呼吸と内呼吸に分けられます。

外呼吸とは、吸う、吐くという運動によって
空気中の酸素を肺に送り込み、二酸化炭素を空気中に排出することです。

外呼吸では、肺胞に送られた空気中の酸素が肺胞から血液中に吸収され、反対に、
全身の組織や細胞から血液によって運ばれてきた二酸化炭素が肺胞内に排出されます。

このように、肺胞と血液の間で行なわれる酸素と
二酸化炭素やり取り(ガス交換)を外呼吸または肺呼吸と呼びます。

一方、内呼吸は細胞レベルのガス交換を意味します。

外呼吸によって肺から血液中に取り込まれた酸素は、
全身に張り巡らされている血管を通してからだじゅうに運ばれ、
組織や細胞と接している場所で血液中から放出されます。

反対に、組織や細胞内で生じた二酸化炭素は血液中に吸収され、
血管を介して肺へと運ばれます。

このような血液と組織や細胞とのあいだのガス交換を内呼吸または組織呼吸といいます。

また、細胞でのガス交換は、ひとつひとつの細胞が呼吸をしながらエネルギーを
産生する過程であるといえるので、広い意味で細胞呼吸ということもあります。

ヒトが生きていくためには酸素が必要。

酸素を体内に取り込むために呼吸は重要な役割を果たし、
エネルギー産生という点から見れば、細胞レベルの呼吸、
内呼吸が呼吸の主体であるといえ、一般的に呼吸という場合は、
外呼吸に関わる運動や機能のことをいっています。

外呼吸のしくみ

肺と血管の呼吸外呼吸について

外呼吸とは肺胞と血液の間で行なわれる酸素と二酸化炭素のやり取り(ガス交換)のこと。

このときのガスのやり取りは拡散かくさんという現象によって行なわれています。

拡散とは、ひとつの気体に他の気体が混ぜられたとき、
2つの気体がだんだんと、混じり合い、全体が均質の状態になる現象のこと。

拡散の原動力は、それぞれの気体の濃度の差があり、
ボールが位置エネルギーによって高い場所から低い場所へ転がるように、
気体は濃度の高いところから低いところへ向かって移動していきます。

したがって、外呼吸における肺胞を血液の間のように極薄い膜で
2つのガスが接している場合には、
ガスの濃度の高い方から低い方へガス(ガス分子)が移動することになります。

通常、ガスの濃度は圧力としてあらわされ、ガス分子の数によって決定されます。

外界から肺胞に取り込まれた空気には、大気中に含まれるいくつかのガスが
混合しているが、なかでも酸素の分子の数によって作られる圧力を酸素分圧といい、
肺胞内の酸素分圧は組織から運ばれてきた静脈血の酸素分圧により高いので、
酸素は肺胞から血液中に移動します。

このとき1秒以内に拡散が終了し、
血液中の酸素分圧は一瞬にして肺胞内とほぼ等しくなります。

一方、二酸化炭素を分圧は肺胞内より静脈血の方が高いので、
血液中から肺胞内へ二酸化炭素は拡散します。

外呼吸におけるガスの拡散量が少ないと体内の細胞や組織への
酸素の供給量が減少し、からだは酸素不足の状態になります。

内呼吸のしくみ

体内気管と血管の呼吸内呼吸について

外呼吸によって肺胞から血液中に取り込まれた二酸化炭素は、
血管を介して全身の各器官・組織に運ばれます。

組織では、血液中から組織に酸素が放出され、
反対に、組織や細胞で生じた二酸化炭素は、組織から血液中に排出されます。

このように外界と直接つながっていない組織や細胞においても、
血液を介して酸素と二酸化炭素のやり取り(ガス交換)が行なわれ、
生命活動を維持するための呼吸が、組織に血液の間で行なわれている内呼吸。

気管・組織と血液の間のガス交換もまた、外呼吸における肺胞と血管の間と同様、
ガスの濃度の差による拡散によって行なわれています。

肺から心臓を経て組織に送られた血液(動脈血)中の酸素分圧は、肺胞内とほぼ等しいです。

一方、組織内では、常に酸素が消費されているため、
組織中の酸素分圧は動脈血中の酸素分圧より低くなっています。

また、酸素の消費に伴ない組織中では二酸化炭素が排出されているので、
組織中の二酸化炭素分圧は動脈血中よりも高くなっています。

このようなガス分圧の差によって組織と血液の間で、
拡散が起こり、ガス交換が速やかに行なわれています。

血液と組織の間の二酸化炭素分圧の差は、酸素分圧に比べてかなり小さい。

一般に、ガス分圧の差が大きいほど拡散速度は速くなりますが、
二酸化炭素も酸素も、一瞬にして十分なガス交換が行なわれています。

これは、二酸化炭素に比べて血液に溶けやすく、
わずかな圧力差でも十分な拡散が行われるためです。

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