【理科のコツ】呼吸と肺のしくみ
今回は呼吸と肺の仕組みについて話していきます。呼吸って何？というと、酸素を吸って二酸化炭素を出す、この覚え方はダメです。もちろん結果としては酸素を取り込んで二酸化炭素を投げ捨ててはいますが、実際に呼吸というのは、有名な某アニメでやっている水の呼吸と言っているあれが正しい呼吸です。呼吸というのは、さっき言ったようにこの二酸化炭素と水、酸素を取り込んで二酸化炭素を捨てています。もちろん水もちょっと捨てている部分もありますが、今それは置いておきます。
一番大事なのはエネルギーを取り出しているんです。「何とかの呼吸！」と言ってエネルギーを取り出す。実はこれが目的です。だからスーハ―、とするのはただのガス交換です。外呼吸とか呼ばれるやつです。そうではなく、正確には細胞の一個一個の中に酸素と大事な栄養素、グルコースと呼ばれるこういったもの、栄養分と酸素を使ってエネルギーを作り出す、これが呼吸の真の目的です。その副産物として二酸化炭素を投げ捨てているだけです。これは絶対押さえて下さい。
光合成はこの逆です。二酸化炭素と水を使ってこういう栄養分を作っています。そして、酸素はいらないので捨てているのが光合成でした。だから、酸素を吸って二酸化炭素を捨てるとか、二酸化酸素を吸って酸素を捨てるというのは真の目的ではないです。これは絶対押さえて下さい。
それがこんなふうに書いています。呼吸して、取り込んで、活動する。いわゆるエネルギーを作り出して成長したり活動しているよ、というのが図に描いています。どこでゴミとなる二酸化炭素を捨てているのかというと、呼吸で肺で酸素と二酸化炭素を取り替えています。
肺の断面図を見てください。口、鼻、気管という場所があります。こっちにいくと食道と言ってご飯を食べる方にいきます。こっちの気管が空気が入ってくる所です。そして右、左にあってここで凄く細かく分かれてこの端っこ端っこの所を見てあげると、こういったブドウの巨峰みたいな感じのものがあります。(図 右参照)肺胞です。この肺胞に毛細血管がビシッとくっ付いています。さて、なんでだと思います？
①たまたま
②デザイン性
③表面積を広げ効率よく酸素と二酸化炭素を取り替える為。
3番ですか？良く分かりましたね。大正解です。
肺胞とは、肺の中にある小さな袋のような部分で、これが広げると、肺全体の表面積はテニスコート一面分ぐらいに相当します。この肺の中で、毛細血管という微細な血管が酸素と二酸化炭素を取り替えています。つまり、血液中には二酸化炭素が多く含まれたものがやってきて、そこから酸素を取り入れ、酸素が豊富な血液として体内を流れていきます。この酸素と二酸化炭素の取り替えが、瞬時に行われているイメージです。そして、体内に取り込まれた酸素は、血管内の酸素と、私たちが食事で摂ったブドウ糖のような栄養物を使って、私たちの体がエネルギーを作り出し、体が動いたり話したりするために使われています。つまり、このプロセスによって私たちが生きているのです。
のちに血液の循環というのがよくテストで出てくるので、まずそもそも肺ではこういったガス交換が行われているんだ、そして呼吸というのはエネルギーを作り出す化学反応だ、ということをしっかり押さえておくようにして下さい。
呼吸と肺の仕組みのまとめ
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 呼吸の目的 | – 酸素を使ってエネルギーを作り出す化学反応 – 副産物として二酸化炭素を排出 |
| 外呼吸と内呼吸 | – 外呼吸: 肺でのガス交換 – 内呼吸: 細胞内でのエネルギー生成（酸素 + グルコース → エネルギー + 二酸化炭素 + 水） |
| 肺胞の構造と役割 | – 肺胞は小さな袋状で表面積を広げて効率的にガス交換を行う – 肺胞に毛細血管が密着し、酸素と二酸化炭素を交換 |
| 呼吸の流れ | – 鼻・口 → 気管 → 肺胞 – 肺胞で酸素を血液に取り込み、二酸化炭素を排出 |
| 光合成との関係 | – 光合成は呼吸の逆反応（CO₂ + H₂O → グルコース + O₂） – 酸素は呼吸に必要、二酸化炭素は不要で排出される |
クイズ
| 問題 | 選択肢 | 正解を見る |
|---|---|---|
| 1. 呼吸の主な目的は何ですか？ | A. 酸素を吸うこと B. 二酸化炭素を出すこと C. エネルギーを作ること D. 肺を動かすこと |
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| 2. 肺胞が小さな袋状になっている理由は？ | A. デザイン性 B. 表面積を広げるため C. ガス交換を防ぐため D. 空気を貯めるため |
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| 3. 呼吸で排出される副産物は何ですか？ | A. 酸素 B. 水 C. 二酸化炭素 D. エネルギー |
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| 4. 肺胞に密着しているものは？ | A. 動脈 B. 静脈 C. 毛細血管 D. 気管 |
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| 5. 内呼吸はどこで行われますか？ | A. 肺 B. 細胞 C. 血液 D. 気管 |
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| 6. 呼吸の副産物として水が排出される場所は？ | A. 肺 B. 血液 C. 細胞 D. 胃 |
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| 7. 光合成と呼吸の関係で正しいのは？ | A. 呼吸は光合成の逆反応 B. 光合成は酸素を消費する C. 呼吸は二酸化炭素を生成しない D. 光合成はエネルギーを消費する |
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| 8. 呼吸でエネルギーを作り出すために必要な物質は？ | A. 酸素とグルコース B. 酸素と二酸化炭素 C. 水と酸素 D. グルコースと二酸化炭素 |
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| 9. ガス交換が行われる場所はどこですか？ | A. 気管 B. 肺胞 C. 血管 D. 心臓 |
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| 10. 肺胞の表面積はどの程度ですか？ | A. サッカー場1面 B. テニスコート1面 C. バスケットコート1面 D. 野球場1面 |
