Espalhar o interior dos seus pulmões planamente cobriria cerca de setenta metros quadrados — aproximadamente metade de uma quadra de tênis. Toda essa área está enrugada dentro do seu…
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9.1
The gas exchange system · O sistema de trocas gasosas
Syllabus · Programa
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
Português
descrevam a estrutura do sistema de troca gasosa humano, limitando-se a: • pulmões • traqueia • brônquios • bronquíolos • alvéolos • rede de capilares
descrevam a distribuição no sistema de troca gasosa de cartilagem, epitélio ciliado, células caliciformes, epitélio escamoso dos alvéolos, músculo liso e capilares
reconheçam cartilagem, epitélio ciliado, células caliciformes, epitélio escamoso dos alvéolos, músculo liso e capilares em lâminas microscópicas, fotomicrografias e micrografias eletrônicas
reconheçam traqueia, brônquios, bronquíolos e alvéolos em lâminas microscópicas, fotomicrografias e micrografias eletrônicas e façam diagramas esquemáticos de secções transversais das paredes da traqueia e brônquio
descrevam as funções das células epiteliais ciliadas, células caliciformes e glândulas mucosas na manutenção da saúde do sistema de troca gasosa
descrevam as funções no sistema de troca gasosa de cartilagem, músculo liso, fibras elásticas e epitélio escamoso
descrevam a troca gasosa entre o ar nos alvéolos e o sangue nos capilares
Source: Cambridge International syllabus · Fonte: Programa 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.
Português
Seu corpo precisa captar oxigênio e eliminar dióxido de carbono. Essa troca acontece no sistema de troca gasosa 气体交换. O ar segue este caminho para dentro do corpo:
pela traqueia 气管 (o tubo brônquico,
para dois brônquios 支气管 (um para cada pulmão),
para muitos bronquíolos 细支气管 menores,
e finalmente em pequenos sacos de ar chamados alvéolos 肺泡, profundamente nos pulmões 肺.
Cada alvéolo é envolto por uma rede de capilares 毛细血管, trazendo ar e sangue muito próximos uns dos outros.
Os pulmões humanos, onde ocorre a troca gasosa através de milhões de alvéolosO ar passa pela traqueia, para os brônquios e bronquíolos, até os alvéolos
Explore · Explorar
Explore as vias aéreas
Toque em cada parte. O ar se ramifica da traqueia até os pequenos alvéolos, onde ocorre a troca gasosa.
The tissues of the airways and what they do · Os tecidos das vias aéreas e suas funções
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.
Português
Tecido
Onde está
Função
cartilagem 软骨
Anéis em forma de C na traqueia e brônquios
mantém a via aérea aberta para que não colapse ao inspirar
epitélio ciliado 纤毛上皮
revestimento da traqueia e brônquios
pequenos pêlos chamados cílios 纤毛 batem para varrer o muco 黏液 em direção à garganta, afastando-se dos pulmões
células caliciformes 杯状细胞 e glândulas mucosas 黏液腺
no revestimento das vias aéreas
produzem o muco, que aprisiona poeira e micróbios 微生物 que você respira
músculo liso 平滑肌
nas paredes dos brônquios e bronquíolos
contrai para tornar a via aérea mais estreita
fibras elásticas 弹性纤维
nas paredes das vias aéreas e alvéolos
esticam ao inspirar e depois voltam para ajudar a expelir o ar
epitélio escamoso 扁平上皮
o revestimento muito fino e plano dos alvéolos
oferece uma distância muito curta para os gases atravessarem
Os cílios, células caliciformes e glândulas mucosas trabalham juntos para manter os pulmões limpos e saudáveis: o muco aprisiona sujeira e micróbios, e os cílios o levam embora para ser engolido.
Uma secção transversal da parede da via aérea: cílios e células caliciformes revestem o lúmen, com músculo liso e cartilagem de suporte atrásCélulas caliciformes produzem muco que aprisiona poeira e micróbios; os cílios o varrem em direção à garganta
Gas exchange in the alveoli · Troca gasosa nos alvéolos
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.
Português
Os alvéolos são ótimos superfícies para trocar gases, porque possuem:
uma área total muito grande (milhões de pequenos sacos),
paredes muito finas — o epitélio escamoso do alvéolo e a parede do capilar têm cada um apenas uma camada celular, então a distância a atravessar é pequena,
um suprimento sanguíneo abundante proveniente da rede de capilares,
um revestimento úmido, para que os gases dissolvam antes de atravessar.
Os gases movem-se por difusão 扩散 ao longo de seus gradientes de concentração 浓度梯度:
o oxigênio 氧气 está em alta concentração no ar alveolar e baixa concentração no sangue, então difunde do ar para o sangue.
o dióxido de carbono 二氧化碳 está em alta concentração no sangue e baixa concentração no ar alveolar, então difunde do sangue para o ar para ser expirado.
Através da parede fina e úmida, o oxigênio difunde-se para o sangue e o dióxido de carbono difunde-se para fora
Ao microscópio, o tecido pulmonar real parece uma renda rosa fina. Os muitos espaços abertos são os alvéolos, e as finas linhas rosadas entre eles são as paredes onde ocorre a troca gasosa:
Tecido pulmonar real corado para o microscópio: os espaços abertos são alvéolos e as finas paredes rosadas são onde os gases cruzam; uma pequena via aérea está no centro
A respiração mantém o ar fresco nos alvéolos, e o fluxo sanguíneo continua transportando os gases para longe. Ambos mantêm os gradientes de concentração íngremes, para que a troca gasosa permaneça rápida.
Exemplo resolvido. Use a lei de Fick para explicar por que os alvéolos permitem uma troca gasosa tão rápida. A lei de Fick torna a taxa de difusão proporcional a
portanto, uma taxa rápida precisa que os três termos atuem a seu favor. Área de superfície: milhões de alvéolos oferecem uma área total enorme, aproximadamente $70\ \text{m}^2$. Distância de difusão: o epitélio alveolar e o endotélio capilar têm cada um apenas uma camada de células achatadas, então o oxigênio cruza em menos de $1\ \mu\text{m}$. Diferença de concentração: a ventilação renova constantemente o ar enquanto a circulação remove continuamente o sangue oxigenado, mantendo assim um gradiente íngreme. Vincule cada adaptação ao termo da equação que ela serve — listar "grande área de superfície, paredes finas, bom suprimento sanguíneo" sem vinculá-las à lei de Fick é uma resposta mais fraca.
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No alvéolo
Toque em cada parte. Oxigênio e dióxido de carbono trocam através de uma parede de apenas uma célula de espessura, entre o ar e o sangue.
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.
Português
Vincule cada característica alveolar à difusão rápida: grande área de superfície, paredes finas (de uma célula), superfície úmida, bom suprimento sanguíneo — uma resposta baseada em "área de superfície, curta distância, gradiente íngreme".
Combine o tecido das vias aéreas com sua função: cartilagem (mantém as vias aéreas abertas), células ciliadas + caliciformes (prendem e varrem o muco), músculo liso e fibras elásticas.
Formule respostas com ideias da lei de Fick: taxa $\propto$ área de superfície $\times$ diferença de concentração $\div$ distância.
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