人間が呼吸するにはまず酸素が必要ですよね。だけど、酸素だけでは駄目で、その中に炭素ガス(つまりCO2)が含まれていないと、呼吸中枢の機能が低下して無呼吸になる・・・と本に書いてありました。
どうして呼吸する空気の中に、酸素以外に炭素ガスが必要で、炭素ガスがなくなると、無呼吸になってしまうのか。どうしてもわからないので教えてください。

A 回答 (2件)

ちょっと外れるかもしれませんが


血中CO2濃度の低下が起こる症状で”過換気症候群”が有名です。
過換気について以下のページが詳しかったのでご参考までに

参考URL:http://www.kakogawa.or.jp/kakomed/memo40.html
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きちんと説明するにはco2と[Hco3]+との酸、塩基平衡の式になってしまうのでわかりやすく簡単に説明したいと思います。


呼吸をしろと命令するためには呼吸が足りないと感じる必要があります。この仕組みには2通りあって一つは延髄にある中枢性の化学受容器でもう一つは頸動脈体や大動脈体にある末梢性の化学受容器です。
中枢性は体のco2の変化をphの変化として感じることができ、co2が増えると呼吸が足りないので呼吸しろと命令を出すように働きます。
末梢性は血中のO2の変化を感じることができO2が減ると呼吸が少ないから呼吸しろと命令を出す方向に働くわけです。
ここで慢性の呼吸不全などでCO2が高くてO2も低い様な場合、中枢性ではCO2が高い状態になれてしまっていて呼吸を増やせと命令を出さなくなっている場合があります。このような状態の場合呼吸を増やそうと働いているのは末梢性の方だけです。ここでO2が低いのを直そうとしていきなり高い濃度のO2をかがせるともう呼吸は十分だと判断してしまいCO2が高いのに呼吸しようとする刺激が全て無くなってしまいます。そこで自発呼吸がなくなってしまったりすることが起こるわけです。
ちょっと難しいので説明が不十分だとは思いますが詳しく知りたい場合は呼吸生理学の成書をお読みになってください。
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この回答へのお礼

早速お答えを頂き有難うございます!「呼吸をしろと命令するためには呼吸が足りないと感じる必要がある」この考え方から出発すれば、CO2の存在が必要不可欠であることが説明つきますね。生物の仕組みは深いです。アドバイス有難うございました!!

お礼日時:2001/08/23 13:42

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Q二酸化炭素とアルカリ金属を加熱した際の化学反応

甲種危険物取扱者の問題で、次のような出題がありました。

「二酸化炭素とアルカリ金属を一緒に加熱すると、二酸化炭素は還元されて酸素を生成する。」

ネットで検索すると、誤りらしいのですが、それでは、二酸化炭素とアルカリ金属を一緒に加熱すると、どのような化学反応が起こるのでしょうか? 
できれば化学反応式での説明を、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

二酸化炭素中でマグネシウムを燃やすというのは高校でもよくやられている実験です。
ただふつうは二酸化炭素の入っている集気びんの中に火のついたマグネシウムリボンを入れるという形で行いますので「一緒に加熱するという」場面設定とは少し違います。

ビーカーに金属ナトリウムの粒を入れてから二酸化炭素を充満させシャーレでふたをします。
底からゆるく加熱するとすぐに融けはじめます(融点は98℃)。空気中での加熱では融けて液体になるところが発火の起る目安になります。二酸化炭素中でも同じだと思います。

>「二酸化炭素は還元されて酸素を生成する。」
この表現が少し不自然だと思います。
アルカリ金属を空気中で加熱すると発火します。二酸化炭素中で加熱するとどうでしょう。
空気中と同じように発火するだろうということです。
CO2+2Na → C+Na2O2
「酸素を生成する」と書くと「酸素を放出する」ような印象になります。この反応ではCO2の中の酸素がナトリウムに引き抜かれて「炭素が遊離する」のです。遊離の酸素ができるわけではありません。

※発火するとビーカが割れる可能性があります。ろ紙を1枚置いた上にナトリウムの粒を置いてやると局部的に熱が加わるのを防ぐことができます。

二酸化炭素中でマグネシウムを燃やすというのは高校でもよくやられている実験です。
ただふつうは二酸化炭素の入っている集気びんの中に火のついたマグネシウムリボンを入れるという形で行いますので「一緒に加熱するという」場面設定とは少し違います。

ビーカーに金属ナトリウムの粒を入れてから二酸化炭素を充満させシャーレでふたをします。
底からゆるく加熱するとすぐに融けはじめます(融点は98℃)。空気中での加熱では融けて液体になるところが発火の起る目安になります。二酸化炭素中でも同じだと思い...続きを読む

Q呼吸時の酸素と二酸化炭素の出し入れ

息を吸う時は主に酸素を吸って、息を吐く時は主に二酸化炭素を吐くみたいですが、どうして酸素が二酸化炭素に変わったのでしょうか?
普通に考えたら吸った酸素はそのまま吐き出される気がするのですが・・・

Aベストアンサー

そもそも、この質問を考えるには、人はなぜ酸素を吸うのか、吸った酸素で何をするかを知っていなくてはなりません。

酸素と二酸化炭素の運搬の化学的な説明はほかの方がされているので省きます。

人が酸素を吸う理由:
生きていくためのエネルギー、具体的にはATPを得るためです。
赤血球から運搬されてきた酸素は全身の細胞に運ばれます。そして、細胞が保有する糖分や脂肪分と結合します。
このとき「解糖系」「クエン酸回路」「水素伝達系」という3段階の反応が起きます。細かく説明するとややこしいし長くなるので、興味があればご自分で検索するか専門書で調べてみてください。

大雑把に説明すると、糖分や脂肪分と酸素が化学反応を起こして結合すると、エネルギーがでます。これは化学的には燃焼と同じ反応です。通常の燃焼なら発生したエネルギーは熱や光、場合によっては衝撃波などの形で放出されますが、細胞内では、化学エネルギーの形に変換され、具体的にはATPという物質を作るのに使われます。
ATPは人が生きていくための基本的なエネルギー源であり、「エネルギーの通貨」とも例えられます。筋肉が動くのも、神経が情報伝達するのも、内臓が働くのも全てATPが保有する化学エネルギーを利用しています。

そして、エネルギーを生み出すのに使われた糖分と脂肪ですが、これは酸素と結合して酸化され、最終的に水と二酸化炭素にまで分解されます。
水の水素と二酸化炭素の炭素は糖分や脂肪由来です。この二酸化炭素は細胞から血液によって肺に輸送され、呼気として放出されます。

これは非常に大雑把な説明で、実際はもっと複雑です。
まだ疑問点があれば補足してください。
では、失礼しました。

そもそも、この質問を考えるには、人はなぜ酸素を吸うのか、吸った酸素で何をするかを知っていなくてはなりません。

酸素と二酸化炭素の運搬の化学的な説明はほかの方がされているので省きます。

人が酸素を吸う理由:
生きていくためのエネルギー、具体的にはATPを得るためです。
赤血球から運搬されてきた酸素は全身の細胞に運ばれます。そして、細胞が保有する糖分や脂肪分と結合します。
このとき「解糖系」「クエン酸回路」「水素伝達系」という3段階の反応が起きます。細かく説明するとややこしいし長くな...続きを読む

Q有機物は加熱すると二酸化炭素を発生するものとありますが

有機物は加熱すると二酸化炭素を発生するものとありますが

中学坊です。
有機物は加熱すると二酸化炭素を発生するものとありますが、
つまり加熱する物質にCとOが含まれてれば全部有機物ですか?
それともCだけ含まれてて空気中のO2と結びついてCO2になることで
道理にかなってるんでしょうか。

Aベストアンサー

こんにちは。
有機物とは、炭素が含まれている、とか酸化すると二酸化炭素が出る物、とかいう話じゃありません。

元々は「生命に由来する物質」という意味で、昔は化学合成できなかった物でした。
その為に、作るために生命の助けが必要であった、という歴史からできた分類です。

その為、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化カルシウム(カーバイド)、炭化珪素などのように炭素を含むけど無機物に分類される物も結構あります。

代表的な有機物であった、「尿素」が化学合成に成功した事で、「生命の手を借りなければ作れない」という定義は出来なくなりました。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B0%BF%E7%B4%A0

今では、炭素を含む物質ごとに有機物か無機物かをその時の扱い方で変わってしまうような場合もあります。

基本的には、炭素を含むもので生き物の中に存在する物質やそれを合成した構造をもつ物、という方が現実に合っています。

Q酸素消費量 酸素摂取量 有酸素運動 生理学

酸素消費量 酸素摂取量 有酸素運動 生理学



酸素摂取量が多い=吸気量が多いということでしょうか?
また、
酸素消費量は酸素解離曲線で表されるのでしょうか?

酸素解離曲線の説明で、抹消では酸素飽和度は75%に低下する。97,5-75=22,5%の酸素がヘモグロビンから離れて細胞に利用されることになる。二酸化炭素分圧の上昇やphの低下はヘモグロビンの酸素結合能を低下させるため抹消におけるヘモグロビンからの酸素の解離を増大させる。とあります。

つまり二酸化炭素分圧の上昇やphの低下は酸素消費量をあげるためには必要なのでしょうか?
持久走の選手は二酸化炭素分圧の上昇やphの低下なども必要な能力なのでしょうか?

Aベストアンサー

>二酸化炭素分圧の上昇やphの低下は酸素消費量をあげるためには必要
…これは議論が逆転しています。
末梢へ行くに従い二酸化炭素分圧は上がり、酸素が消費されて様々な酸性酸化物が出来るので、その場所へ酸素を効率良く供給するためには酸素の解離を向上させねばなりません。
…極端な事を言えば酸素がヘモグロビンと強固な結合を作り続けていたら酸素は末梢へは供給されない事になります。
…また、ヘモグロビンは二酸化炭素と結合して肺へ運ぶ働きがありますから、二酸化炭素濃度が高い場所ではヘモグロビンは酸素と解離して二酸化炭素と結合してくれなくては困ります。

この様なヘモグロビンの複雑な行動は脊椎動物が進化の途中で「苦労」して手に入れた能力だと言えるでしょう。

Q気体の二酸化炭素を加熱すると、どうなりますか。

気体の二酸化炭素を加熱すると、どうなりますか。

質問1. 気圧は通常気圧を維持します。 100度、1000度、2000度・・・・ではどうなるでしょうか。

質問2. 普通気体を加熱する時は圧縮処理して加熱しますが、加圧せずに単純に加熱すると、気体は膨張しますから、その分放出する必要はあるとは思いますが。

質問3、高熱の二酸化炭素を屋外に放出すると、急激な上昇気流が起こると思いますが、そのあとがわかりません。この場合、上昇気流が発生するほど大量の二酸化炭素を前提とします。現実の可能性はともかく、すべて理論上の回答を期待します。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

質問1について
 常温城圧の二酸化炭素を100度に加熱すると概ね二割強ほど体積が膨張します。
一千度にするとその十倍ほどの体積となり、二千度では二十倍
…というのがPV=nRTの公式から推測されますが、極端な高温の元では二酸化炭素自体の熱分解が始まったりします。

質問2について
 気体を加熱する時には別に加圧するとは限りません。
また、気体を収める容器が柔軟な素材でできていたり、ピストン付きのシリンダーだったりすれば内容積を変えることができるので、加熱しても膨張した分を吸収する事ができます。

質問3について
 現実にそれと近い現象が存在します。
火山ガスは大部分が水蒸気と炭酸ガスで残りの部分は山によって硫化水素だったり亜硫酸ガスだったりするわけですが、噴火の際は摂氏一千度前後のこういった混合ガスが一気に噴出し、周囲の大気や塵埃等を巻き込みながら、きのこ雲を作って上昇していきます。
このきのこ雲は急激な膨張と相対的に冷たい大気を巻き込むことで急速に冷やされますが、それでも周囲の大気の方が冷たく、従って密度が高いために成層圏まで上昇する事が知られています。

質問1について
 常温城圧の二酸化炭素を100度に加熱すると概ね二割強ほど体積が膨張します。
一千度にするとその十倍ほどの体積となり、二千度では二十倍
…というのがPV=nRTの公式から推測されますが、極端な高温の元では二酸化炭素自体の熱分解が始まったりします。

質問2について
 気体を加熱する時には別に加圧するとは限りません。
また、気体を収める容器が柔軟な素材でできていたり、ピストン付きのシリンダーだったりすれば内容積を変えることができるので、加熱しても膨張した分を吸収する事ができ...続きを読む

Q植物の呼吸で発生するCO2は水中で観察できるか?

1. 沸騰後の水をさまして試験管A, Bに入れる。
2. Aに呼気を吹き込む。
3. オオカナダモを両方の試験管に入れてふたをする。
4. 2本の試験管に光を当てる。

この実験でAから気体が発生するという問題がありました。

Aから発生するのは酸素でその発生は気泡として確認できると思いますが、
Bの試験管で呼吸による二酸化炭素の発生を気泡として確認できないのはなぜでしょうか?

自分では以下のように考えています。

○ 水を沸騰させると酸素も二酸化炭素も排出されてしまう。そのため試験管の水には酸素が存在しない。酸素がないので呼吸ができず二酸化炭素が発生しない。ゆえに気泡の発生もない。

○ そもそも植物の呼吸で発生する二酸化炭素は水中で気泡として確認できない。二酸化炭素が水に溶けやすいから。

実際はどうなのでしょうか?

また実験ではオオカナダモを使用していますが、陸上の植物だと実験結果は変化するのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

推論されている理由は両方とも正しいと思います。
まず、植物は体内の酸素だけで有る程度の呼吸はできますが、
溶存酸素がありませんので持続的な呼吸はできないと思います。
また、CO2が水にかなり溶けるのも大きな理由です。
発生しても目では見えないのです。
このあたりはBTB溶液などを使うと、水が酸性になるので
観察できるようになると思います。

しかし、一番大きな理由は光合成量と呼吸量の違いです。
動物は静止している状態でも生命活動に多量の酸素を必要とします。
しかし、植物は生命維持に必要な酸素はわずかでいいのです。
呼吸量を10とすれば最大光合成量は50~200くらいになります。
光合成量の方が大きいから植物は生長し、種や茎に栄養分をためることが
できるのです。
従って、呼吸によってできるCO2はわずかなので観察しにくいのです。

Q二酸化炭素に水素を混ぜて加熱すると…

二酸化炭素に水素を混ぜて加熱すると、水と炭素になるってことはありませんか?
もし、これが出来れば、温暖化を防げるのではないか、と私は思っているのですが…。
わかる方は教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

CO2 + 2H2 ⇔ C + H2O
にしたいということだが、できないこともないようですが、
ふつうは、
CO2 + H2 ⇔ CO + H2O
の反応の方が起きやすい。
水性ガスシフト反応の逆反応なので、水性ガス逆シフト反応といいます。
200℃前後、ロジウム触媒で、左側へ、700℃前後、ニッケル触媒などで右側へ反応が進むようです。
これはそれぞれH2やCOの生成を目的に利用されているようです。
また、
CO2+4H2⇔CH4+2H2O
の反応もあるので、メタンの生成もできます。

以上のことができたからと言って、「温暖化を防げる」ということではありません。水性ガス逆シフト反応(右側への反応)は吸熱反応なので、この反応を起こさせるエネルギーをどこかから供給する必要がありますし、生成したCOはどうするのですかね。
水性ガス生成の逆反応、
CO+H2→C+H2O
が簡単にできれば始めの反応が実現するわけですが、これが簡単にできるのかどうか私にはわかりません。

Q理科の授業で酸素と二酸化炭素と生き物のかかわり方を調べなければいけなくなりました。いいサイトがあれば教えてください。

小学六年生です。理科の授業で酸素と二酸化炭素と生き物のかかわり方を調べなければいけなくなりました。いいサイトがあれば教えてください。

Aベストアンサー

これが解りやすいかな
http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/seibutu4.html

循環て言葉を使うと探しやすいよ

自然界において循環と調和は大事な要素!

Q酸素と二酸化炭素についてお聞かせ下さい。当方アホでして、先日まで『酸素

酸素と二酸化炭素についてお聞かせ下さい。当方アホでして、先日まで『酸素が毒』とは知りませんでした。鉄の酸化や人間が老いるというのは酸素の酸化と聞きました。そこで疑問ですが、人間は酸素を取り入れ、二酸化炭素を放出しています。植物は二酸化炭素を取り入れ、酸素を放出していると学校で習った気がしますが、酸素を毒というなら、二酸化炭素は毒ではないのでしょうか?生物学的に話になってしまうのでしょうが、何卒アホにもわかるようお願いします。

Aベストアンサー

動植物が酸素を吸収するのは、エネルギーを生み出すために、栄養(糖分や脂肪分、タンパク質)を酸素で酸化し、分解するためです。
これはものを燃やすのと化学的には同じような反応で、エネルギーが発生します。このエネルギーを使って我々は動いたり物を考えたりできます。
そして、栄養が酸素によって分解されると水と二酸化炭素が出てきます。

この二酸化炭素は肉体は利用できないので外に排出するわけです。


ちなみに酸素が毒というのは、我々の肉体もまたタンパク質や脂肪でできてますから、酸素によって酸化されて破壊されてしまうからですね。
活性酸素というやつです。
活性酸素とは化学的に非常に反応性が高くなった酸素のことですね。

実際、高濃度の酸素を吸うと、肺の細胞が破壊されて酸素中毒になって死亡してしまいます。

つまり酸素は強大なエネルギーを生み出す爆薬のようなものです。
うまく扱えば役に立ちますが、反面、非常に危険なのです。



二酸化炭素についてですが、二酸化炭素自体は毒性は低く酸素のように肉体を破壊する作用はありません。
しかしながら、我々の肺は二酸化炭素と酸素の濃度によって呼吸機能が調整されていますので、二酸化炭素濃度が高くなると(具体的には4%以上)二酸化炭素を体内から上手く排出できなくなり呼吸が阻害されるようになります。
さらに二酸化炭素濃度が7%以上になると呼吸が阻害されて生命維持が出来なくなって最悪死亡してしまいます。

二酸化炭素は毒ではないですが、粗大ゴミのようなものですね。それ自体は毒でもないですが、家のそとに大量にあると家を押しつぶされてしまいます。



ちなみに植物も酸素を吸収して二酸化炭素を排出する呼吸をしてます。
二酸化炭素を吸収して酸素を排出する働きは光合成といって呼吸とは別です。

植物は呼吸と光合成を両方してますが、光合成のほうが活発なので結果的に放出する酸素の量のほうが吸収する酸素の量より多いので、一般的には植物は二酸化炭素を吸収して酸素を放出する、とだけ言われていますが、これは大間違いです。

動植物が酸素を吸収するのは、エネルギーを生み出すために、栄養(糖分や脂肪分、タンパク質)を酸素で酸化し、分解するためです。
これはものを燃やすのと化学的には同じような反応で、エネルギーが発生します。このエネルギーを使って我々は動いたり物を考えたりできます。
そして、栄養が酸素によって分解されると水と二酸化炭素が出てきます。

この二酸化炭素は肉体は利用できないので外に排出するわけです。


ちなみに酸素が毒というのは、我々の肉体もまたタンパク質や脂肪でできてますから、酸素によって...続きを読む

Q酸素・二酸化炭素の交換に関しましての質問です。

昆虫達の【気管】やら魚類の【鰓】やらから取り込まれた酸素は、どういう方式で血中に取り込まれていくのでしょうか?

Aベストアンサー

ちょっと長いですが。

昆虫の気管は体表の一部が管状に体内に落ち込んだもので、
気体交換をする場所(筋肉など)以外はクチクラに覆われる。
気管は体内で細かく枝分かれし、
最終的に気管小枝と呼ばれる細かい管になり
全身の組織は気管小枝の内壁を経て内部の空気から直接酸素を取り入れ、
また二酸化炭素を排出します。
二酸化炭素も同様に、気管から気門を経て、拡散によって空気中に放出されます。
昆虫の多くは体内で気管の一部が袋状に拡大して気嚢と呼ばれる器官を持っています、
気嚢から気管小枝までは距離が短く効率的で
ある程度の大きさの昆虫でも活動可能だからです。
この細かい管が肺呼吸の肺胞の役割をします。

魚の鰓は水から酸素や塩類を効率よく摂取するため
対向流系という非常に効率的な換気システムで
精緻で複雑な構造を持っています。
魚は鰓の各葉がさらに二次的に枝分かれをしてします。

大気中よりも遥かに少ない濃度の水中の酸素の換気をより効果的にするために、
魚は、たえず口からたくさんの水を飲みこみ、鰓蓋のすき間から水を外へ出しています。
鰓は赤い櫛の歯が集まったようで1本1本が
更に細かい櫛の歯が集まったようになっていて
表面に細かい毛細血管がたくさんきています。
これは水にふれる表面積が大きくなる為です。
この鰓の毛細血管が集まった部分が肺胞の役割を行います。

ちょっと長いですが。

昆虫の気管は体表の一部が管状に体内に落ち込んだもので、
気体交換をする場所(筋肉など)以外はクチクラに覆われる。
気管は体内で細かく枝分かれし、
最終的に気管小枝と呼ばれる細かい管になり
全身の組織は気管小枝の内壁を経て内部の空気から直接酸素を取り入れ、
また二酸化炭素を排出します。
二酸化炭素も同様に、気管から気門を経て、拡散によって空気中に放出されます。
昆虫の多くは体内で気管の一部が袋状に拡大して気嚢と呼ばれる器官を持っています、
気嚢から気管小枝まで...続きを読む


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