呼吸作用與氣體交換

植物的氣體交換 大部分由葉部的氣孔完成 氣孔 由兩個保衛細胞構成 保衛細胞 充滿水分時→氣孔開放 ∵膨壓大且內側壁厚 表皮細胞特化 內側壁厚 細胞質多、液胞大 具有葉綠體 外繞扇形輻射纖維素絲 充滿水分時→氣孔開放 　　∵膨壓大且內側壁厚 　　∴向外彎曲膨脹，使氣孔張開

氣　孔 資料來源：Wallace, R. A., G. P. Sanders, R. J. Ferl. 1996. Biology. Happer Collins College Publisher, p.641. Fig. 30-8

氣孔的分布 上、下表皮均有氣孔者：菜豆 僅下表皮有氣孔者：秋海棠、彩葉草 僅上表皮有氣孔者：睡蓮 陸生植物的氣孔通常位於下表皮水生植物的氣孔通常位於上表皮

各種植物葉面氣孔分布

影響氣孔開、閉的因素 葉內CO2濃度增高→氣孔關閉 光直接影響氣孔的開閉 保衛細胞膜上有光受體 藍光→光受體→保衛細胞主動吸收K+ →水流入保衛細胞內→膨壓增加→氣孔開放 土壤中的水分、離層素和CO2的影響 土壤中缺水（乾旱） →離層素積聚於葉部→K+流出保衛細胞→水流出而膨壓下降→氣孔關閉 葉內CO2濃度增高→氣孔關閉

鉀離子與氣孔的開閉 資料來源：Wallace, R. A., G. P. Sanders, R.J. Ferl. 1996. Biology. Happer Collins College Publisher, p.642. Fig. 30-10 (A)光受體受光刺激，引發Ｋ+ 進入保衛細胞。 (B)保衛細胞溶質增加，水分子滲透進入，液胞飽滿，氣孔開放。 (C)光消失，Ｋ+自保衛細胞擴散至周邊細胞，水分隨著流出，保衛細胞萎縮，氣孔關閉。

皮孔的構造與功能 多數分布在木本植物的莖和根部 形狀、大小和數量依植物種類而異 構成皮孔的細胞源自木栓形成層 死細胞細胞間隙疏鬆氣體進出的孔道

皮孔的構造 資料來源：(A) Fahn, A. 1982. Plant Anatomy. Pergamon Press, Inc., p.369. Fig. 209-1　 (B) Fahn, A. 1982. Plant Anatomy. Pergamon Press, Inc., p.370. Fig. 210

呼吸作用與氣體交換的目的 吸入氧氣供細胞進行有氧呼吸，釋出能量 將產生的二氧化碳排出

呼吸器官應具有的特徵 大面積的濕潤表層，可供氣體溶於其中，以利氣體交換 有微血管可提供氣體交換的運送 呼吸器官中的氧氣分壓要比外在環境低

呼吸作用的類型

魚類 大部分藉由鰓。 部分有其他器官協助呼吸，如泥鰍(鰓、皮膚、腸道)，肺魚(特化的肺)，鯉魚(口腔黏膜)，彈塗魚(皮膚)

逆流機制 魚鰓上有鰓絲，鰓絲密布微血管藉逆流交換機轉可使水中80%以上的溶氧被攝入血液中。

昆蟲 昆蟲及一些節肢動物的氣管布滿全身，其分支最末端延伸至組織細胞間(微氣管) 氣體交換藉擴散作用透過微細氣管上皮進入組織液。 氣管系 氣門→側氣管幹→氣管→微氣管 微液管內充滿液體，直接交換氣體 分布於胸、腹部 孔緣有唇狀厚骨片 內有肌肉 蝗蟲有10對氣門

蜘蛛、鱟魚

蚯蚓藉體表行氣體交換

兩生類 蛙類在劇烈運動時尚需靠口腔運動使空氣由鼻入肺，藉以獲得更多氧氣(正壓呼吸) 皮膚可協助呼吸

爬蟲、鳥類、哺乳類 利用肺呼吸 爬蟲類開始肺內已有肺泡，肺泡表面又密布微血管可增加與氣體交換的面積。 鳥類的肺具多對氣囊，氣囊可以儲存空氣、增加浮力外，尚具有幫助呼吸的功能

人類的呼吸系統 包含呼吸道及肺 呼吸道： 鼻孔、鼻腔、咽、喉、氣管及支氣管

鼻腔 密生鼻毛，內襯的黏膜具豐富的血管，並經常分泌黏液，可以將空氣中之異物加以過濾，並將所吸入的空氣潤溼和溫暖

咽 是消化道和呼吸道交會的空腔 吞嚥食物時，一方面由於軟顎向後延伸封閉了鼻腔至咽喉的通道;另一方面由於喉上升，使喉前上方的會厭軟骨覆蓋在喉上，如此可防止食物擠人鼻腔或誤入氣管

喉 由數塊軟骨和肌肉所圍成的構造 腔內有兩條左右並列的聲帶，聲帶間的空隙為聲門。呼氣時空氣從肺臟呼出，流經聲門時，令聲帶振動而發出聲音，故喉亦稱發聲器官

氣管、支氣管： 由c形軟骨環及平滑肌組成，內襯黏膜，具有纖毛，並可分泌黏液，阻止異物入侵，若有異物進入，纖毛會反射式的將之吞入或咳出 下端分成左右兩枝、分成左、右兩條支氣管，分別通入左肺及右肺

呼吸上皮

肺泡 支氣管在肺內又一再分枝，最後形成許多短小而壁薄的小支氣管，小支氣管連通於一個膨大的氣囊。氣囊外壁又形成許多泡狀的突起，稱為肺泡，為氣體交換的場所

肺 由胸膜所包圍的海綿狀構造 表面密布微血管，內部有數億個肺泡，以增加氣體交換的表面積。 肺泡組織極薄，僅含一層扁平的皮膜細胞，外面則密布微血管，肺泡間含有彈性纖維，藉以支持肺泡，並使肺臟具有彈性。 人類的左肺分為二葉，而右肺則由三葉組成

人體的呼吸運動

氣 胸

呼吸作用的調節 呼吸的系統 血液中CO2，是促使呼吸頻率改變之主因 頸動脈管壁上亦有化學受器 橋腦可協助調節呼吸頻率 延腦、橋腦、頸動脈、主動脈參與其中 血液中CO2，是促使呼吸頻率改變之主因 頸動脈管壁上亦有化學受器 橋腦可協助調節呼吸頻率

肺泡內的氣體交換

高山症 症狀： 成因： 頭痛﹑頭暈﹑煩燥不安，失眠多夢﹑胸悶心慌﹑ 全身軟弱無力﹑噁心﹑嘔吐﹑口唇乾燥﹑心跳加快 肺水腫 高原昏迷 環境氣壓下降：空氣稀薄，肺部換氧效率降低，造成動脈含氧下降。