气体交换表面的性质
- 所有生物都需要与环境交换气体,如。
- 有氧呼吸需要氧气并产生二氧化碳作为废物
- 光合作用需要二氧化碳,并产生氧气作为废物
- 气体交换的过程发生在扩散
- 这种气体交换发生的表面被称为一个交换表面;交换表面具有特定的特性,能够有效地进行交换
表面积体积比
- 有机体的表面积是指暴露于外部环境的生物的总面积
- 体积是指生物体的内部总容积,或者生物体内部的空间总量
- 生物体的表面积与其体积的关系被称为生物体的表面积表面积:体积比(SA:V比)
- 总的来说有机体的大小增加,表面积与生物体的体积相比变得更小,而生物体的体积表面积:体积比减少
- 这是因为随着尺寸的增加,体积的增加比表面积的增加要快得多
- 单细胞生物有一个高SA:V比它允许物质的交换通过简单的扩散发生
- 大的表面积允许最大限度的吸收营养物质而且气体和移除废物
- 细胞内体积小,向各细胞器扩散距离短
- 作为生物增加尺寸他们的SA:V比下降
- 有更小的表面积用于吸收营养物质和气体以及清除废物相对于体积,因此,生物体的需求
- 较大的体积导致a更长的扩散距离生物体的细胞和组织
- 大型多细胞生物是否进化出了促进物质与环境交换的适应能力
- 多细胞生物的气体交换系统适应于增加可用于气体交换的表面积。
- 肺泡增加哺乳动物肺的表面积
- 鱼鳃有一种结构叫做片晶它们提供了非常大的表面积
- 叶子有一个海绵状叶肉层在此范围内,大面积的叶细胞表面暴露在空气中
- 多细胞生物的气体交换系统适应于增加可用于气体交换的表面积。
- 请注意,内部扩散距离的问题是一个独立的问题,虽然连接,解决的存在的质量运输系统,如循环系统
扩散途径
- 的扩散途径,或距离,横跨交换面是很短的
- 表面往往只包含一层上皮细胞
- 细胞也可以在形状上被压扁,以进一步缩短它们之间的距离
- 这意味着物质有一个非常短扩散途径
浓度梯度
- 这是浓度差交换表面两侧的交换物质,如肺泡内的空气和血液之间的交换物质
- 浓度差越大意味着A更大的扩散速率当气体分子在交换表面移动时
- 交换物质不断远离交换表面意味着a浓度梯度保持不变
- 这是通过例如。
- 肺泡有一个良好的血液供应;这不断地从交换表面的毛细血管一侧去除氧气,并提供二氧化碳
- 哺乳动物体内的通风系统保证了持续的通风吸气和呼气;它提供氧气,并从交换表面的肺泡一侧去除二氧化碳
- 这是通过例如。
考试技巧
讨论表面积时要小心;短语“表面积”和“表面积:体积比”不能互换使用。较大的生物比较小的生物有更大的表面积(大象的表面积显然比细菌细胞大),但随着体型的增加,表面积与体积之比会变小。
菲克扩散定律
- 菲克定律将扩散速率与浓度梯度、扩散距离和表面积联系起来
- 这种关系可以用下式表示,其中∝的意思是“成正比”
扩散速率
- 比例也就是说扩散速度会加倍如果
- 表面积或浓度差双打
- 扩散途径半
- 菲克定律可以写成计算扩散速率的方程
速率= P x A x ((C1- C2)
- 在哪里
- P = apErmeability常数,是对特定分子穿过特定膜的速率的定量测量
- 表面一个意图
- C1- C2差异;差异c集中在两个区域之间
- T =t交换表面的厚度
工作的例子
哺乳动物肺泡上皮组织样本为1.5
计算整个肺泡上皮切片的扩散速率。
第一步:将数字代入方程
速率= P x A x ((C1- C2)
速率= 0.012 × 3 × (1.8 × 10-16年- 7.5 x 10-17年)
步骤2:完成计算
速率= 0.012 × 3 × (1.05 × 10-16年
速率= 0.012 × 3 × 7 × 10-17年
速率= 2.52 x 10-18年分子
考试技巧
考试中会给出菲克定律的方程,但理解它的含义以及如何解释它是很重要的。
肺和气体交易所
- 的肺呼吸空气的动物为气体的扩散提供了理想的交换表面
- 肺位于胸腔,或胸腔
- 有些动物完全依靠肺来进行气体交换,而两栖动物则是通过皮肤来进行气体交换
- 肺的作用是要最大限度地增加气体交换而尽量减少水分的流失穿过交换面
- 哺乳动物有很多非常高效。肺部的气体交换结构
肺位于胸腔,能够进行有效的气体交换
- 气管
- 气管是管这样空气就能进入肺部
- 它含有c形环软骨这保证了管子仍然是开放的在任何时候都不会坍塌
- c型可以防止食管与后面的食道发生摩擦,并在吞咽食物时增加灵活性
- 有一层粘液覆盖在气管内壁,有助于捕捉灰尘和病原体从而防止它们进入肺部,从而导致感染
- 细小的毛发叫做纤毛它们也存在于气道内壁,它们在哪里飘荡粘液朝向气管的顶部,清除气道内的任何滞留颗粒和病原体
- 支气管
- 支气管(单支气管)的结构与气管相似,但它们有薄墙和一个小直径
- 支气管内的软骨环是完整的圆形而不是c形
- 细支气管
- 细支气管是具有薄壁的狭窄的自我支撑管
- 有一个大量细支气管存在于气体交换系统中
- 每一个都有不同的大小,越靠近肺泡越小
- 较大的细支气管占有弹性纤维和平滑肌可以调节气道的大小来增加或减少气流
- 最小的细支气管没有平滑肌,但有弹性纤维
- 肺泡
- 肺泡群位于细支气管的末端
- 的肺泡壁由单层夷为平地,或鳞状,上皮细胞
- 鳞状上皮形成肺泡壁薄且可渗透为容易扩散的气体
- 肺泡被弹性纤维,让他们吸气时拉伸
- 肺泡周围有广泛的毛细血管网
- 二氧化碳从毛细血管扩散到肺泡被呼出,而氧气从肺泡扩散到毛细血管被带在身体周围
- 肺泡周围有一层水分,有助于气体的扩散
- 氧气和二氧化碳可以溶解在水分层中,交换发生在溶液中而不是肺泡内的空气
人类的肺泡适合于有效的气体交换
考试技巧
在描述肺泡特征时,要注意将肺泡上皮称为“肺泡壁”或“肺泡壁”,而不是“细胞壁”;细胞壁只存在于植物中!