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理由で解く 柔道整復師
QJ24A068 生理学
肺胞と毛細血管の間のガス交換は、分圧の差に従って分子が高い方から低い方へ移動する拡散によって行われます。エネルギーを使わない受動的な移動です。
肺胞気の酸素分圧は約100mmHg、肺動脈を流れてきた静脈血の酸素分圧は約40mmHgです。この差が駆動力となり、酸素は肺胞から血液へ拡散します。二酸化炭素は逆に血液側（約46mmHg）が肺胞側（約40mmHg）より高いため、血液から肺胞へ拡散します。拡散を隔てる呼吸膜は肺胞上皮・基底膜・毛細血管内皮からなり、厚さは1マイクロメートル未満と非常に薄く、しかも肺胞の総表面積は極めて広いため、短い接触時間でも十分な交換が可能です。肺水腫や間質性肺炎で膜が厚くなると拡散が妨げられ、低酸素血症の原因となります。肺胞気と血液の酸素分圧の差（約100mmHgと約40mmHg）がどちら向きかを押さえれば、移動様式は拡散だと判断できます。
🔗 関連図（かずひろ解剖学 図解ライブラリ）
肺胞におけるガス交換▶ この図の説明を読む
この図の解説
右側の拡大図に注目する。気管支の先端でブドウの房のように膨らむ袋が肺胞で、その表面を毛細血管の網が密におおっている。青く描かれた肺動脈が二酸化炭素の多い静脈血を運び込み、肺胞をめぐったあと赤い肺静脈となって出ていく流れを、矢印で追ってほしい。下の四角い拡大図が要点で、肺胞腔と毛細血管を隔てるごく薄い壁を通して、酸素は血液へ、二酸化炭素は肺胞側へと逆向きに移動する。この壁が血液空気関門である。肺胞の壁をつくる呼吸上皮(単層扁平上皮)と基底膜、そして毛細血管の内皮細胞の3層からなり、厚さは合わせて約0.5µmしかない。薄いからこそガスが素早く拡散できる。左図はこの肺胞が体のどこにあるかを示し、鼻腔から気管・気管支をへて到達する空気の終着点であることを確認できる。
学習の要点
- 血液空気関門は「呼吸上皮(単層扁平上皮)+基底膜+毛細血管内皮細胞」の3層で、厚さ約0.5µm。
- 覚え方のコツ: 関門の3層は空気側から「上皮→膜→内皮」の順。数字は直径0.1〜0.2mm、3〜5億個、表面積120m²(テニスコート)をセットで暗記。
- 関連知識: 肺動脈は静脈血、肺静脈は動脈血を運ぶ。ガス交換後の動脈血は肺静脈から左心房へ入り、全身へ送り出される(心臓・血管系とつながる知識)。
- よくある間違い: 血液空気関門に平滑筋や軟骨は含まれない。含まれるのは上皮・基底膜・内皮の3層だけ。
- 臨床応用: 肺水腫や間質性肺炎ではこの関門が厚くなり、拡散が妨げられて低酸素血症を招く。
比較表
| 項目 | 数値・内容 |
|---|---|
| 肺胞の直径 | 約100〜200µm(0.1〜0.2mm) |
| 肺胞の数 | 両肺で約3〜5億個 |
| 総表面積 | 約120m²(テニスコートの広さ) |
| 血液空気関門の構成 | 呼吸上皮・基底膜・毛細血管内皮細胞 |
| 関門の厚さ | 約0.5µm |
確認問題（その場で確認・記録には残りません）
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拡散と浸透▶ この図の説明を読む
この図の解説
この図は「拡散」と「浸透」を上下2段で対比している。上段の拡散は、オレンジの粒子（溶質）が最初は一か所に固まり、時間がたつと容器全体へ均一に散らばる様子を示す。ここで見るべきは、粒子は濃度の高い方から低い方へ動き、濃度差がなくなるまで広がるという点である。下段の浸透は、破線で描かれた半透膜を境に溶質濃度の違う液を置いた図で、動くのは粒子ではなく水分子である。水は溶質濃度の低い側から高い側へ移動し、右側の液面が上がる。半透膜は溶質を通さないため濃度差は残ったまま水の移動が止まり、このとき水の移動を止めるのに必要な外力が浸透圧である。図の右端はその外力を矢印で示す。拡散は粒子の動き、浸透は水の動き、と押さえると混同しない。体液の浸透圧はおよそ285±5mOsm/Lに保たれ、細胞はこのバランスで形と水分量を保っている。
学習の要点
- 拡散は溶質（粒子）が高濃度側から低濃度側へ広がる現象、浸透は水が溶質濃度の低い側から高い側へ半透膜を介して移動する現象。
- 覚え方のコツ: 拡散＝粒子が動く／浸透＝水が動く。浸透の水は「薄い方から濃い方へ助けに行く」と方向を覚える。
- 関連知識: 単純拡散では水・酸素・二酸化炭素・アルコールなどが細胞膜の脂質二重層を自由に通過する。赤血球は周囲の浸透圧により膨張・収縮し、形が変わる。
- よくある間違い: 浸透で移動するのを溶質と取り違える、あるいは水が「濃い方から薄い方へ」動くと逆に覚える誤り。
- 臨床応用: 点滴輸液の濃度設計は体液浸透圧（約285mOsm/L）を基準とし、等張・低張・高張の別で細胞への水の出入りが変わる。
比較表
| 項目 | 拡散 | 浸透 |
|---|---|---|
| 動くもの | 溶質（粒子） | 水分子 |
| 移動の向き | 濃度の高い方→低い方 | 溶質濃度の低い方→高い方 |
| 半透膜 | 不要 | 必要（溶質を通さない） |
| 平衡時の濃度差 | なくなる（均一化） | 残ったまま止まる |
確認問題（その場で確認・記録には残りません）
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- 肺のガス交換は分圧差に従う拡散。エネルギーを必要としない。
- 肺胞気の酸素分圧は約100mmHg、静脈血は約40mmHg。この差が移動の原動力。
- 二酸化炭素は血液から肺胞へ拡散する（向きが逆）。
- 呼吸膜が厚くなる病態（肺水腫・間質性肺炎）では拡散が障害される。
- 浸透は水の移動、ろ過は圧力による移動、分泌は細胞の産生・放出と区別する。
| 移動様式 | 駆動力 | 移動するもの | 体内の代表例 |
|---|---|---|---|
| 拡散 | 濃度差・分圧差 | ガス・小分子 | 肺胞と血液の間のガス交換 |
| 浸透 | 浸透圧の差 | 水（溶媒） | 細胞内外の水の移動 |
| ろ過 | 静水圧の差 | 水と溶質 | 腎糸球体での原尿生成 |
| 分泌 | 細胞の能動的な働き | 細胞がつくった物質 | 消化液・ホルモンの放出 |
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