Déployez à plat l'intérieur de vos poumons et cela couvrirait environ soixante-dix mètres carrés — à peu près la moitié d'un terrain de tennis. Toute cette surface est repliée à l'intérieur de votre…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · Narration en anglais · Sous-titres anglais + 中文 incrustés
9.1
The gas exchange system · Le système d'échange gazeux
Syllabus · Programme
English
describe the structure of the human gas exchange system, limited to: • lungs • trachea • bronchi • bronchioles • alveoli • capillary network
describe the distribution in the gas exchange system of cartilage, ciliated epithelium, goblet cells, squamous epithelium of alveoli, smooth muscle and capillaries
recognise cartilage, ciliated epithelium, goblet cells, squamous epithelium of alveoli, smooth muscle and capillaries in microscope slides, photomicrographs and electron micrographs
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
describe the functions of ciliated epithelial cells, goblet cells and mucous glands in maintaining the health of the gas exchange system
describe the functions in the gas exchange system of cartilage, smooth muscle, elastic fibres and squamous epithelium
describe gas exchange between air in the alveoli and blood in the capillaries
Français
décrire la structure du système d'échange gazeux humain, limité à : • poumons • trachée • bronches • bronchioles • alvéoles • réseau capillaire
décrire la distribution dans le système d'échange gazeux du cartilage, de l'épithélium cilié, des cellules caliciformes, de l'épithélium pavimenteux des alvéoles, du muscle lisse et des capillaires
reconnaître cartilage, épithélium cilié, cellules caliciformes, épithélium pavimenteux des alvéoles, muscle lisse et capillaires dans des lames de microscope, des photomicrographies et des micrographies électroniques
reconnaître trachée, bronches, bronchioles et alvéoles dans des lames de microscope, des photomicrographies et des micrographies électroniques et réaliser des diagrammes de plan de coupes transversales des parois de la trachée et du bronche
décrire les fonctions des cellules épithéliales ciliées, des cellules caliciformes et des glandes muqueuses dans le maintien de la santé du système d'échange gazeux
décrire les fonctions dans le système d'échange gazeux du cartilage, du muscle lisse, des fibres élastiques et de l'épithélium pavimenteux
décrire l'échange gazeux entre l'air dans les alvéoles et le sang dans les capillaires
Source: Cambridge International syllabus · Source : Programme 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.
Français
Votre corps a besoin d'absorber de l'oxygène et d'éliminer le dioxyde de carbone. Cet échange a lieu dans le système d'échange gazeux 气体交换. L'air suit ce chemin vers l'intérieur du corps :
dans la trachée 气管 (la trachée),
dans deux bronches 支气管 (une pour chaque poumon),
dans de nombreux bronchioles 细支气管 plus petits,
et enfin dans de minuscules sacs d'air appelés alvéoles 肺泡, profondément situées dans les poumons 肺.
Chaque alvéole est entourée d'un réseau de capillaires 毛细血管, rapprochant ainsi l'air et le sang au maximum.
Les poumons humains, lieu de l'échange gazeux à travers des millions d'alvéolesL'air descend dans la trachée, puis dans les bronches et bronchioles, jusqu'aux alvéoles
Explore · Explorer
Explorez les voies aériennes
Appuyez sur chaque partie. L'air se ramifie à partir de la trachée jusqu'aux alvéoles minuscules, où a lieu l'échange gazeux.
The tissues of the airways and what they do · Les tissus des voies aériennes et leurs fonctions
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.
Français
Tissu
Emplacement
Fonction
cartilage 软骨
Anneaux en U dans la trachée et les bronches
maintient la voie aérienne ouverte pour éviter qu'elle ne s'affaisse lors de l'inspiration
épithélium cilié 纤毛上皮
Tapissant la trachée et les bronches
De petits poils appelés cils 纤 battent pour balayer le mucus 黏液 vers la gorge, loin des poumons
cellules caliciformes 杯状细胞 et glandes muqueuses 黏液腺
Dans le revêtement des voies aériennes
Sécrètent le mucus, qui piège la poussière et les microbes 微生物 inhalés
muscle lisse 平滑肌
Dans les parois des bronches et bronchioles
Se contracte pour rétrécir la voie aérienne
fibres élastiques 弹性纤维
Dans les parois des voies aériennes et des alvéoles
S'étirent lors de l'inspiration, puis reprennent leur forme pour aider à expulser l'air
épithélium squameux 扁平上皮
Le revêtement très fin et plat des alvéoles
Offre une distance de diffusion extrêmement courte pour les gaz
Les cils, les cellules caliciformes et les glandes muqueuses travaillent ensemble pour maintenir la propreté et la santé des poumons : le mucus piège la saleté et les microbes, et les cils les emportent vers la gorge pour être avalés.
Une coupe transversale de la paroi d'une voie aérienne : les cils et les cellules caliciformes tapissent la lumière, avec le muscle lisse et le cartilage de soutien derrièreLes cellules caliciformes produisent du mucus qui piège la poussière et les microbes ; les cils les balayent vers la gorge
Gas exchange in the alveoli · Échange gazeux dans les alvéoles
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
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.
Français
Les alvéoles constituent d'excellentes surfaces pour l'échange gazeux, car elles possèdent :
une très grande surface totale (des millions de petits sacs),
des parois très minces – l'épithélium squameux de l'alvéole et la paroi capillaire font chacune une seule cellule d'épaisseur, réduisant ainsi considérablement la distance à franchir,
une riche vascularisation grâce au réseau capillaire,
un revêtement humide, permettant aux gaz de se dissoudre avant de traverser.
Les gaz se déplacent par diffusion 扩散 selon leurs gradients de concentration 浓度梯度 :
l'oxygène 氧气 est à haute concentration dans l'air alvéolaire et à basse concentration dans le sang, donc il diffuse de l'air vers le sang.
le dioxyde de carbone 二氧化碳 est à haute concentration dans le sang et à basse concentration dans l'air alvéolaire, donc il diffuse du sang vers l'air pour être expiré.
À travers la paroi fine et humide, l'oxygène diffuse dans le sang et le dioxyde de carbone diffuse vers l'extérieur
Au microscope, les tissus pulmonaires réels ressemblent à une fine dentelle rose. Les nombreux espaces ouverts sont les alvéoles, et les fines lignes roses entre elles sont les parois où se produit l'échange gazeux :
Tissu pulmonaire réel coloré pour le microscope : les espaces ouverts sont des alvéoles et les fines parois roses sont là où les gaz traversent ; une petite voie aérienne est au centre
La respiration maintient l'air frais dans les alvéoles, et le flux sanguin continue d'emporter les gaz. Ces deux processus maintiennent des gradients de concentration raides, afin que l'échange gazeux reste rapide.
Exemple résolu. Utilisez la loi de Fick pour expliquer pourquoi les alvéoles permettent un échange gazeux aussi rapide. La loi de Fick fait que le taux de diffusion est proportionnel à
ainsi un taux rapide nécessite que les trois termes soient favorables. Surface : des millions d'alvéoles offrent une surface totale considérable, environ $70\ \text{m}^2$. Distance de diffusion : l'épithélium alvéolaire et l'endothélium capillaire ont chacun une épaisseur d'une seule cellule aplatie, donc l'oxygène traverse en moins de $1\ \mu\text{m}$. Différence de concentration : la ventilation renouvelle constamment l'air tandis que la circulation emporte constamment le sang oxygéné, de sorte qu'un gradient raide est maintenu. Reliez chaque adaptation au terme de l'équation qu'elle sert - énumérer « grande surface, parois fines, bon apport sanguin » sans les relier à la loi de Fick est une réponse moins solide.
Explore · Explorer
Au niveau de l'alvéole
Appuyez sur chaque partie. L'oxygène et le dioxyde de carbone échangent à travers une paroi épaisse d'une seule cellule, entre l'air et le sang.
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.
Français
Reliez chaque caractéristique alvéolaire à une diffusion rapide : grande surface, parois fines (une cellule), surface humide, bon apport sanguin — une réponse « surface, distance courte, gradient raide ».
Associez les tissus des voies aériennes à leur fonction : cartilage (maintient les voies ouvertes), cils + cellules caliciformes (piègent et balayent le mucus), muscle lisse et fibres élastiques.
Formulez vos réponses avec les idées de la loi de Fick : taux $\propto$ surface $\times$ différence de concentration $\div$ distance.
Interactive lessons on this topic · Leçons interactives sur ce sujet
Work through it step by step, with instant-check exercises. · Traversez-le étape par étape, avec des exercices à vérification instantanée.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · Sélectionnez-en une et le site vous suit — notes, documents, vidéos et exercices s'ouvrent dessus.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · Tapez pour rechercher des notes, leçons, code, vocabulaire et examens dans toutes les matières.
