Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Gas exchange · ⁨การแลกเปลี่ยนก๊าซ⁩

A-Level Biology · ⁨Biology A-Level⁩ · Topic 9 · ⁨หัวข้อ 9⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
6:58

ระบบแลกเปลี่ยนก๊าซ

กางพื้นภายในปอดของคุณออกให้แบน จะครอบคลุม面积约七十大平方米 — เท่ากับครึ่งสนามเทนนิส พื้นที่ทั้งหมดนั้นพับเก็บอยู่ภายใน…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

9.1

The gas exchange system · ⁨ระบบแลกเปลี่ยนแก๊ส⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. describe the structure of the human gas exchange system, limited to: • lungs • trachea • bronchi • bronchioles • alveoli • capillary network
  2. describe the distribution in the gas exchange system of cartilage, ciliated epithelium, goblet cells, squamous epithelium of alveoli, smooth muscle and capillaries
  3. recognise cartilage, ciliated epithelium, goblet cells, squamous epithelium of alveoli, smooth muscle and capillaries in microscope slides, photomicrographs and electron micrographs
  4. recognise trachea, bronchi, bronchioles and alveoli in microscope slides, photomicrographs and electron micrographs and make plan diagrams of transverse sections of the walls of the trachea and bronchus
  5. describe the functions of ciliated epithelial cells, goblet cells and mucous glands in maintaining the health of the gas exchange system
  6. describe the functions in the gas exchange system of cartilage, smooth muscle, elastic fibres and squamous epithelium
  7. describe gas exchange between air in the alveoli and blood in the capillaries
ไทย
  1. อธิบายโครงสร้างของ ระบบแลกเปลี่ยนแก๊สของมนุษย์ (human gas exchange system) โดยจำกัดอยู่ที่: • ปอด (lungs) • หลอดลม (trachea) • หลอดลมหลัก (bronchi) • หลอดลมย่อย (bronchioles) • ถุงลม (alveoli) • เครือข่ายหลอดเลือดฝอย (capillary network)
  2. อธิบายการกระจายตัวของ กระดูกอ่อน (cartilage), เยื่อบุขน (ciliated epithelium), เซลล์ كأس (goblet cells), เยื่อบุแบน (squamous epithelium) ของถุงลม, กล้ามเนื้อเรียบ (smooth muscle) และหลอดเลือดฝอยในระบบแลกเปลี่ยนแก๊ส
  3. จำแนกกระดูกอ่อน เยื่อบุขน เซลล์ كأس เยื่อบุแบนของถุงลม กล้ามเนื้อเรียบ และหลอดเลือดฝอยได้จากสไลด์กล้องจุลทรรศน์ ภาพถ่ายภายใต้กล้องจุลทรรศน์ และภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
  4. จำแนกหลอดลม หลอดลมหลัก หลอดลมย่อย และถุงลมได้จากสไลด์กล้องจุลทรรศน์ ภาพถ่ายภายใต้กล้องจุลทรรศน์ และภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และสร้างแผนภาพส่วนขวางของผนังหลอดลมและหลอดลมหลัก
  5. อธิบายหน้าที่ของเซลล์เยื่อบุขน เซลล์ كأس และ ต่อมเมือก (mucous glands) ในการรักษาสุขภาพของระบบแลกเปลี่ยนแก๊ส
  6. อธิบายหน้าที่ในระบบแลกเปลี่ยนแก๊สของกระดูกอ่อน กล้ามเนื้อเรียบ เส้นใยยืดหยุ่น และเยื่อบุแบน
  7. อธิบายการแลกเปลี่ยนแก๊สระหว่างอากาศในถุงลมกับเลือดในหลอดเลือดฝอย

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

Your body needs to take in oxygen and get rid of carbon dioxide. This swap happens in the gas exchange 气体交换 system. Air follows this path into the body:

  • down the trachea 气管 (the windpipe),
  • into two bronchi 支气管 (one to each lung),
  • into many smaller bronchioles 细支气管,
  • and finally into tiny air sacs called alveoli 肺泡, deep in the lungs 肺.

Each alveolus is wrapped in a network of capillaries 毛细血管, so air and blood are brought very close together.

ไทย

ร่างกายของคุณต้องการนำออกซิเจนเข้ามาและกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ การแลกเปลี่ยนนี้เกิดขึ้นในระบบ แลกเปลี่ยนแก๊ส อากาศจะไหลเข้าสู่ร่างกายตามเส้นทางดังนี้:

  • ลงผ่าน หลอดลม (ท่อน้ำหายใจ),
  • เข้าสู่ หลอดลมหลัก (สองเส้น分别与通往แต่ละปอด),
  • เข้าสู่ หลอดลมย่อย จำนวนมาก,
  • และสุดท้ายเข้าสู่ถุงลมเล็กๆ ที่เรียกว่า ถุงลม ลึกเข้าไปใน ปอด.

แต่ละถุงลมหุ้มอยู่ด้วยเครือข่ายของ หลอดเลือดฝอย ทำให้อากาศและเลือดอยู่ใกล้กันมาก

ภาพประกอบทางกายวิภาคของปอดมนุษย์และทางเดินหายใจ
ปอดมนุษย์ ซึ่งเป็นสถานที่发生的 gas exchange ผ่านถุงลมจำนวนล้านๆ ถุง
แผนภาพกิ่งก้านของทางเดินหายใจ: trachea ที่มีวงแหวนกระดูกอ่อนแบ่งเป็น bronchi สองข้าง แล้วแยกย่อยเป็น bronchioles เล็กๆ ลงไปจบที่กลุ่ม alveoli
อากาศไหลลงผ่านหลอดลม เข้าสู่หลอดลมหลักและหลอดลมย่อย ไปยังถุงลม
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Explore the airways · ⁨สำรวจทางเดินหายใจ⁩

Tap each part. Air branches from the trachea down to the tiny alveoli, where gas exchange happens. · ⁨แตะแต่ละส่วน อากาศแยกสาขาจากหลอดลมลง menujuถุงลมขนาดเล็ก ซึ่งเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊ส⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
gas exchange/ɡæs eksˈtʃeɪndʒ/ การแลกเปลี่ยนก๊าซ
trachea/trəˈkɪə/ หลอดลม
bronchus/ˈbrɒŋkəs/ หลอดลม
bronchiole/ˈbrɒŋkɪəʊl/ เบรอนจิโอล
alveoli/ˈælvɪɒli/ ถุงลมหายใจ
lungs/lʌŋz/ ปอด
9.1

The tissues of the airways and what they do · ⁨เนื้อเยื่อของทางเดินหายใจและหน้าที่ของมัน⁩

English
Tissue Where it is Function
cartilage 软骨 C-shaped rings in the trachea and bronchi holds the airway open so it cannot collapse when you breathe in
ciliated epithelium 纤毛上皮 lining the trachea and bronchi tiny hairs called cilia 纤毛 beat to sweep mucus 黏液 up towards the throat, away from the lungs
goblet cells 杯状细胞 and mucous glands 黏液腺 in the lining of the airways make the mucus, which traps dust and microbes 微生物 that you breathe in
smooth muscle 平滑肌 in the walls of bronchi and bronchioles contracts to make the airway narrower
elastic fibres 弹性纤维 in the airway and alveolus walls stretch when you breathe in, then spring back to help push air out
squamous epithelium 扁平上皮 the very thin, flat lining of the alveoli gives a very short distance for gases to cross

The cilia, goblet cells and mucous glands work together to keep the lungs clean and healthy: the mucus traps dirt and microbes, and the cilia carry it away to be swallowed.

ไทย
เนื้อเยื่อ สถานที่ หน้าที่
กระดูกอ่อน วงแหวนรูปตัว C ในหลอดลมและหลอดลมหลัก รักษาทางเดินหายใจให้เปิดอยู่ ไม่ให้ยุบตัวเมื่อหายใจเข้า
เยื่อบุชนิดมีขน lining ของหลอดลมและหลอดลมหลัก ขนเล็กๆ ที่เรียกว่า ขน ทำการกระพริบเพื่อกวาด เมือก ขึ้นไปทางลำคอ ห่างจากปอด
เซลล์ถ้วย และ ต่อมเมือก ในเยื่อบุของทางเดินหายใจ สร้างเมือกซึ่งดักจับฝุ่นและ จุลินทรีย์ ที่เราหายใจเข้าไป
กล้ามเนื้อเรียบ ในผนังของหลอดลมและหลอดลมย่อย หดตัวเพื่อทำให้ทางเดินหายใจแคบลง
เส้นใยยืดหยุ่น ในผนังทางเดินหายใจและถุงลม ยืดออกเมื่อหายใจเข้า แล้วดีดกลับเพื่อช่วยดันอากาศออก
เยื่อบุแบบแบน เยื่อบุบางและแบนที่สุดของถุงลม ให้ระยะทางสั้นมากสำหรับแก๊สที่จะข้ามผ่าน

ขน เซลล์ถ้วย และต่อมเมือกทำงานร่วมกันเพื่อรักษาความสะอาดและสุขภาพของปอด: เมือกดักจับสิ่งสกปรกและจุลินทรีย์ และขนจะพาสิ่งเหล่านั้นออกไปเพื่อกลืนกิน

ภาพตัดขวางของผนังทางเดินหายใจ: lumen เรียบเรียงด้วย ciliated epithelium และ goblet cell มีแถบ smooth muscle และชั้นกระดูกอ่อนอยู่ด้านหลัง
ส่วนตัดขวางของผนังทางเดินหายใจ: ขนและเซลล์ถ้วยหุ้ม lumen ไว้ โดยมีกล้ามเนื้อเรียบและกระดูกอ่อนรองรับอยู่ด้านหลัง
เซลล์ ciliated epithelium กับ goblet cells; เมือกด้านบนดักจับฝุ่นละอองและจุลินทรีย์ และ cilia ที่กระพริบจะกวาดมันขึ้นไปสู่คอ
เซลล์ถ้วยสร้างเมือกซึ่งดักจับฝุ่นและจุลินทรีย์; ขนจะกวาดมันขึ้นไปทางลำคอ
Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
ciliated epithelium/ˈsɪlɪeɪtɪd ˌepɪˈθiːlɪəm/ เยื่อบุที่มีขนเคลื่อนที่ (ciliated epithelium)
cilia/ˈsɪlɪə/ ขน/tiny hair-like structures on cell surface
mucus/ˈmjuːkəs/ มูก
goblet cell/ˈɡɒblət sel/ เซลล์กอบเล็ต
mucous gland/ˈmjuːkəs ɡlænd/ ต่อมเยื่อ nh mucous gland
microbe/ˈmaɪkrəʊb/ จุลินทรีย์
smooth muscle/smuːð ˈmʌsl/ กล้ามเนื้อเรียบ
elastic fibre/ɪˈlæstɪk ˈfaɪbə/ เส้นใยยืดหยุ่น
squamous epithelium/ˈskwɒməs ˌepɪˈθiːlɪəm/ เยื่อบุผิวแบบเกล็ด
diffuse/dɪˈfjuːz/ แพร่กระจาย
concentration gradient/ˌkɒnsənˈtreɪʃn ˈɡreɪdɪənt/ concentration gradient
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ ออกซิเจน
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ คาร์บอนไดออกไซด์
9.1

Gas exchange in the alveoli · ⁨การแลกเปลี่ยนแก๊สในถุงลม⁩

English

The alveoli are excellent surfaces for exchanging gases, because they have:

  • a very large total surface area (millions of tiny sacs),
  • very thin walls — the squamous epithelium of the alveolus and the capillary wall are each only one cell thick, so the distance to cross is tiny,
  • a rich blood supply from the capillary network,
  • a moist lining, so gases dissolve before crossing.

Gases move by diffusion 扩散 down their concentration gradients 浓度梯度:

  • oxygen 氧气 is at a high concentration in the alveolar air and a low concentration in the blood, so it diffuses from the air into the blood.
  • carbon dioxide 二氧化碳 is at a high concentration in the blood and a low concentration in the alveolar air, so it diffuses from the blood into the air to be breathed out.

Under the microscope, real lung tissue looks like a fine pink lace. The many open spaces are the alveoli, and the thin pink lines between them are the walls where gas exchange happens:

Breathing keeps fresh air in the alveoli, and the flowing blood keeps carrying gases away. Both of these keep the concentration gradients steep, so gas exchange stays fast.

Worked example. Use Fick's law to explain why the alveoli allow such rapid gas exchange. Fick's law makes the rate of diffusion proportional to

$$\frac{\text{surface area} \times \text{concentration difference}}{\text{diffusion distance}}$$

so a fast rate needs all three terms working for it. Surface area: millions of alveoli give a huge total area, roughly $70\ \text{m}^2$. Diffusion distance: the alveolar epithelium and the capillary endothelium are each one flattened cell thick, so oxygen crosses in under $1\ \mu\text{m}$. Concentration difference: ventilation constantly refreshes the air while the circulation constantly carries oxygenated blood away, so a steep gradient is maintained. Tie each adaptation to the term of the equation it serves - listing "big surface area, thin walls, good blood supply" without linking them to Fick's law is the weaker answer.

ไทย

ถุงลมเป็นพื้นผิวที่ดีเยี่ยมสำหรับการแลกเปลี่ยนแก๊ส เพราะมี:

  • พื้นที่ผิวรวม非常大 (ถุงลมเล็กๆ ล้านๆ ถุง),
  • ผนังบางมาก — เยื่อบุแบบแบนของถุงลมและผนังหลอดเลือดฝอยมี thickness เพียงหนึ่งเซลล์เท่านั้น ดังนั้นระยะทางที่ต้องข้ามจึงน้อยมาก,
  • การไหลเวียนเลือดที่อุดมสมบูรณ์จากเครือข่ายหลอดเลือดฝอย,
  • เยื่อบุที่มีความชื้น ทำให้แก๊สละลายก่อนจะข้ามผ่าน

แก๊สเคลื่อนที่โดย การแพร่ ตาม ** gradien ความเข้มข้น** ของมัน:

  • ออกซิเจน มีความเข้มข้นสูงในอากาศของถุงลมและความเข้มข้นต่ำในเลือด ดังนั้นมันจึงแพร่จากอากาศเข้าสู่เลือด
  • คาร์บอนไดออกไซด์ มีความเข้มข้นสูงในเลือดและความเข้มข้นต่ำในอากาศของถุงลม ดังนั้นมันจึงแพร่จากเลือดเข้าสู่อากาศเพื่อถูกหายใจออก

alveolus อยู่ติดกับ blood capillary: ออกซิเจนแพร่จากอากาศเข้าสู่เลือด และคาร์บอนไดออกไซด์แพร่ออกจากเลือด ผ่านผนังที่มีเพียงชั้นเซลล์เดียว *ข้ามผนังบางและมีความชื้น ออกซิเจนแพร่เข้าสู่เลือด และคาร์บอนไดออกไซด์แพร่ออก

ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เนื้อเยื่อปอดจริงดูเหมือนลูกไม้สีชมพูละเอียด ruangเปิดจำนวนมากคือถุงลม และเส้นสีชมพูบางๆ ระหว่าง它们是 walls发生 gas exchange:

ภาพกล้องจุลทรรศน์แสงสีเนื้อเยื่อปอดปกติ: ทางเดินหายใจทรงกลมเล็กๆ ตรงกลาง ล้อมรอบด้วยโครงข่ายบางเบาคล้ายลูกไม้ของผนังสีชมพูบางๆ ที่ล้อมรอบช่องอากาศ alveoli ว่างเปล่าจำนวนมาก *เนื้อเยื่อปอดจริงที่ถูกย้อมสีสำหรับกล้องจุลทรรศน์: space เปิดคือถุงลม และผนังสีชมพูบางๆ คือตำแหน่งที่แก๊สข้าม; ทางเดินหายใจเล็กตั้งอยู่ตรงกลาง

การหายใจช่วยรักษาอากาศใหม่ไว้ในถุงลม และการไหลเวียนของเลือดช่วยขนย้ายแก๊สออกไปอย่างต่อเนื่อง ทั้งสองอย่างนี้ช่วยให้ gradien ความเข้มข้นยังคงชันไว้ ดังนั้นการแลกเปลี่ยนแก๊สจึงยังคงรวดเร็ว

ตัวอย่างฝึกฝน. ใช้กฎของฟิคส์เพื่ออธิบายว่าทำไมถุงลมจึง允许的 gas exchange รวดเร็ว如此 กฎของฟิคส์กำหนดให้อัตราการแพร่แปรผันตรงกับ

$$\frac{\text{surface area} \times \text{concentration difference}}{\text{diffusion distance}}$$

ดังนั้นอัตราการที่รวดเร็วจำเป็นต้องมีทั้งสามพจน์ทำงานร่วมกัน พื้นที่ผิว: ถุงลมจำนวนล้านๆ Gives a huge total area, ประมาณ $70\ \text{m}^2$. ระยะทางในการแพร่: เยื่อบุของถุงลมและ endodermium ของหลอดเลือดฝอยแต่ละชั้นมี thickness เป็นเซลล์แบนเพียงชั้นเดียว ดังนั้นออกซิเจนจึงข้ามได้ในเวลาต่ำกว่า $1\ \mu\text{m}$. ความแตกต่างของความเข้มข้น: Ventilation refreshes อากาศอย่างต่อเนื่อง tandis que circulation ขนย้ายเลือดที่อิ่มตัวด้วยออกซิเจนออกไปอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น gradien ที่ชันจะถูกคงไว้ เชื่อมโยงการปรับตัวแต่ละอย่างเข้ากับ พจน์ของสมการ ที่มันสนับสนุน - การระบุ "พื้นที่ผิวใหญ่ ผนังบาง การไหลเวียนเลือดดี" โดยไม่เชื่อมโยงกับกฎของฟิคส์จะเป็นคำตอบที่ weaker

Explore · ⁨สำรวจ⁩

At the alveolus · ⁨ที่อัลโวลัส⁩

Tap each part. Oxygen and carbon dioxide swap across a wall just one cell thick, between the air and the blood. · ⁨คลิกแต่ละส่วน ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์สลับกันผ่านผนังเพียงชั้นเซลล์เดียว ระหว่างอากาศกับเลือด⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
capillary/kəˈpɪləri/ หลอดเลือดฝอย
cartilage/ˈkɑːtɪlɪdʒ/ กระดูกอ่อน
9.1

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

English
  • Link each alveolar feature to fast diffusion: large surface area, thin (one-cell) walls, moist surface, good blood supply — a "surface area, short distance, steep gradient" answer.
  • Match airway tissue to function: cartilage (holds airways open), ciliated + goblet cells (trap and sweep mucus), smooth muscle and elastic fibres.
  • Frame answers with Fick's law ideas: rate $\propto$ surface area $\times$ concentration difference $\div$ distance.
ไทย
  • เชื่อมโยงคุณสมบัติของ ถุงลม แต่ละอย่างกับการแพร่ที่รวดเร็ว: พื้นที่ผิวใหญ่ ผนังบาง (หนึ่งเซลล์) ผิวหน้ามีความชื้น การไหลเวียนเลือดดี — คำตอบแบบ "พื้นที่ผิว ระยะทางสั้น Gradien ชัน"
  • จับคู่เนื้อเยื่อทางเดินหายใจกับหน้าที่: กระดูกอ่อน (รักษาทางเดินหายใจให้เปิด) ขน + เซลล์ถ้วย (ดักจับและกวาดเมือก) กล้ามเนื้อเรียบและเส้นใยยืดหยุ่น
  • จัดกรอบคำตอบโดยอ้างอิงแนวคิดจาก กฎของฟิก: อัตรา $\propto$ พื้นที่ผิว $\times$ ความต่างของความเข้มข้น $\div$ ระยะทาง

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in A-Level Biology · ⁨Biology A-Level⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน A-Level Biology · ⁨Biology A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP