肺で二酸化炭素と酸素はどのように交換されるのか

肺での二酸化炭素と酸素の交換（ガス交換）は、呼吸運動によって行われます。以下にその流れを段階的に説明します。

1. 吸気（吸入）

横隔膜と肋間筋が収縮し、胸腔が拡張します。胸腔の拡大により肺内の圧力が低下し、外部の空気が肺に引き込まれます。酸素を含む空気は鼻または口から入り、気管・気管支を通って肺胞まで到達します。

2. 酸素の血流への拡散

肺胞はガス交換が行われる微小な空気嚢です。肺胞は毛細血管に囲まれており、酸素は肺胞の薄い壁を通って毛細血管へ拡散します。赤血球中のヘモグロビンが酸素と結合し、酸化ヘモグロビン（ヘモグロビン酸素）となります。

3. 二酸化炭素の肺胞への拡散

同時に、代謝の産物である二酸化炭素は毛細血管から肺胞へ拡散します。毛細血管内の二酸化炭素濃度が肺胞より高いため、濃度勾配に従って二酸化炭素が移動します。

4. 呼気（呼出）

ガス交換が終わると横隔膜が弛緩し、胸腔が縮小して肺容積が減少します。肺内圧が上昇し、二酸化炭素を含む空気が外部へ押し出されます。二酸化炭素は鼻または口から排出されます。

この吸気・拡散・呼気のサイクルにより、血液は常に新鮮な酸素を供給され、細胞で生じた二酸化炭素は効率的に除去されます。呼吸器系全体がこの重要なガス交換を支えています。