呼吸对我们来说，似乎是件不假思索就能完成的事，但实际上，人体吸入氧气的整个过程相当复杂，需要身体肌肉的协调收缩来驱动。

人体负责呼吸作用的主要器官为肺脏。人的肺脏分为左右两边，左肺有两叶，右肺有三叶。肺脏内有3亿至5亿个肺泡。其中，右肺是进行气体交换的场所。

人体吸入氧气的过程可分为四个阶段：通气、肺部气体交换、气体运输和外周气体交换。各阶段都是人体组织取得氧气并排出二氧化碳的关键。通气和气体运输会消耗能量，需要横膈膜和心脏参与协助，而这两个阶段中的气体交换则是被动的。横膈膜为胸廓底部的一片穹窿状肌肉，会以固定频率持续收缩与放松，以此控制呼吸。当横膈膜收缩时，会使胸腔内形成负压（类似真空效应），将空气吸入肺部。胸腔容积变大，肺部便将更多的空气吸入支气管树状分支，最后进入末端的肺泡。肺部因吸气而扩张，此时胸腔会扩张（或肋骨会上抬）。肺泡外包绕着丰富的毛细血管，氧气和二氧化碳就是在此扩散，进入或离开血液。从血流中释出的二氧化碳和被交换过的空气会随着横膈膜的放松（舒张）、被排出肺部。吐气后，肺部容积也会因排出气体而缩小。

人体在静止状态下，肺部会以每分钟10到20次的呼吸速率，利用横膈膜收缩的力量，空气会从口和鼻被吸入人体，氧气便得以进入体内，并被运送至有需要之处。二氧化碳亦经由这些部位排出人体。空气被吸入体内后，便进入气管，两条支气管分别通往左肺与右肺。支气管内的黏液和纤毛可黏住灰尘粒子，将之推至气管上端，避免污物进入肺部。空气经由支气管进入肺部，再通过越来越小的支气管分支抵达肺泡。肺泡是位于肺脏内部支气管分支末端的小型囊泡，与血液直接接触；氧气和二氧化碳经由肺泡进入或离开血液。而我们的肋骨为肺脏与胸腔中的其他脏器提供保护，胸腔会随着横膈膜的移动而改变大小

人体在静止状态下，肺部会借助横膈膜收缩的力量，保持每分钟10到20次的呼吸速率。将空气从口和鼻吸入时，氧气便得以进入体内，并被运送至有需要的地方。二氧化碳也同样经由这些部位排出人体。空气被吸入体内后，便进入气管，气管分叉形成两条支气管分别通往左肺与右肺。支气管壁内的黏液和纤毛可吸附灰尘粒子，将之推送至气管上端，避免异物进入肺部。空气经由支气管进入肺部，再通过越来越小的支气管分支抵达肺泡。肺泡是位于肺脏内部支气管分支末端的小型囊状结构，与血液直接接触；氧气和二氧化碳经由肺泡膜进入或离开血液。而我们的肋骨为肺脏与胸腔中的其他脏器提供保护，胸腔容积会随着横膈膜的运动而改变。

空气进入肺部后，氧气会从肺泡扩散至血液，二氧化碳则会从血液扩散至肺泡腔，进而排出体外。此处的气体交换是由肺泡气和血液间的气体分压差驱动的。氧气扩散至人体各处的组织也是基于同样的原理。血液经过肺脏氧合后，经由血流输送至身体各处需要氧气的部位。人在运动或处于应激状态时，呼吸会加速，心跳随之加快，心脏能将氧合血从肺部泵至身体各处，以让需要氧气的组织及时获得供氧。氧气送达后，会被用来氧化分解葡萄糖，为身体提供能量。该过程主要在细胞的线粒体进行，在此氧气参与反应并产生二氧化碳，让细胞得以进行有氧呼吸。二氧化碳正是呼吸过程中产生的代谢废物之一。因此，必须将人体积累的二氧化碳运回肺部、呼至体外。

氧气被输送至身体各部位，供细胞分解葡萄糖、为组织提供能量之用。该反应的化学方程式为：C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 能量

人体也能进行无氧呼吸，但此过程产生的能量远低于有氧呼吸，主要副产品也是乳酸而非二氧化碳。在进行无氧运动后，人体需要时间分解积累的乳酸，这个状态即欠了“氧债”。若氧气供应中断超过数分钟，人就会死亡。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：孙轶飞 河北医科大学医学教育史研究室主任 中华医学会医史分会委员

来源: 科普中国创作培育计划

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