呼吸的实质是气体交换，而这一过程依赖于呼吸系统各器官的协作。
鼻腔。鼻腔里有许多粗长的鼻毛，能将灰尘等脏东西挡在喉外面；有的时候，一些较粗大的灰尘颗粒或者是刺激性的气体刺激了鼻腔里的神经组织，就会引起喷嚏，将灰尘和有害气体喷出来。鼻腔表面还覆盖着一层很薄的黏膜，它经常分泌一些黏液，把鼻毛不能挡住的灰尘、细菌等黏附住，使其随着鼻涕或痰液排出体外。 鼻腔里有许多小血管，血液供应丰富。小血管中血流量的多少是随着吸入空气的温度的高低而变化的，冷空气进入鼻腔，刺激血液流动加快，流量增加，将寒冷的空气调节到与体温相适的温度。 鼻腔还会排出水分，将吸入的干燥空气湿润，以维持呼吸通道的正常生理活动，如气管运送痰液、肺部的气体交换，等等。
气管。气管位于喉的下方，由半环状软骨和韧带联结而成，向下进入胸腔后分为左、右支气管，然后继续分支，直至肺泡。气管的上部在颈部，当咽喉被阻塞造成呼吸困难，甚至窒息时，常在此段做气管切开进行抢救。 支气管内层的黏膜内含有黏液腺，分泌黏液。当呼吸道发生炎症时，分泌物增多，故病人咳出的痰量增加。黏膜表面有一层纤毛上皮，纤毛有节律地做定向波动，能将其表面的分泌物和尘粒、病菌等，推向咽喉腔，然后咳出。 气管、食管的上方均与咽部有接属关系，呼吸时，通向气管的气道开放；饮食咽下时，食管开放，气道关闭，不致发生误差。临床上，行胃镜检查插胃管时，常需患者配合做咽下动作，以防误人气管，引起呛憋，危及生命。日常生活中，饮食时忌大喊大笑，也是为了防止食物误入气管造成窒息。
肺。肺是最重要的呼吸器官，气体交换就是在肺中进行的。小支气管一再分支，到了肺泡管的末端是一个囊状构造，也就是肺泡。肺泡由单层细胞构成，小到要用显微镜才看得到，所以肺是由多达30亿个肺泡所组成的，肺泡在小支气管旁排列成串，就像一串葡萄围绕在枝上，这些成串的肺泡，叫做“小叶”，很多小叶集合起来就构成“肺叶”。左肺由两片肺叶构成，右肺由三片肺叶构成。 氧气和二氧化碳在肺泡进行气体交换。在整个呼吸过程中，右心室将富含二氧化碳的血液经过肺动脉打到肺部，血液会进入每个肺泡的微血管内。紧邻着肺泡的微血管和肺泡的壁都非常薄，所以肺泡内的氧气穿透肺泡壁进入红细胞，二氧化碳则进入肺泡，这样就完成了气体的交换。 氧经肺泡，进入毛细血管，进而至动脉流遍全身。二氧化碳由静脉经毛细血管，到肺泡，经肺排出体外。如此反复呼吸，人体就能源源不断地从外界获取氯气，排出二氧化碳。 正常人在静止状态的时候，每分钟进出肺泡的气体量大约是4升，每分钟流经肺泡微血管的血量可达5升。如果是在激烈运动之下，气体进出量可增加30~40倍，而血流量可增加5~6倍。
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