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肺脏是人体呼吸系统的核心器官，位于胸腔内，由左右两肺组成。肺脏具有复杂的树状分支结构，空气从气管进入，经过主支气管、叶支气管、段支气管，最终到达细支气管和肺泡。肺泡是肺脏的基本功能单位，成年人约有3亿个肺泡，总表面积相当于一个网球场大小，为高效的气体交换提供了充足的接触面积。
呼吸运动是肺脏实现通气功能的基础，包括吸气和呼气两个阶段。吸气时，膈肌收缩下降，肋间外肌收缩使肋骨上提外展，胸腔容积增大，肺内压下降，形成负压，空气被吸入肺内。呼气时，膈肌和肋间肌舒张，胸腔容积缩小，肺内压升高，空气被挤出肺外。正常成人每分钟呼吸12到20次，每次吸入约500毫升空气，这就是潮气量。
气体交换是肺脏最核心的生理功能，发生在肺泡与肺毛细血管之间。肺泡壁和毛细血管壁共同构成呼吸膜，厚度仅0.5微米。氧气从肺泡腔扩散通过呼吸膜进入血液，与血红蛋白结合形成氧合血红蛋白。同时，血液中的二氧化碳扩散到肺泡腔，随呼气排出体外。这个过程完全依靠浓度梯度驱动的被动扩散，无需消耗能量。
呼吸的调节是一个精密的自动控制过程，主要由延髓的呼吸中枢负责。化学感受器持续监测血液中二氧化碳和氧气的浓度变化。当血液中二氧化碳浓度升高时，化学感受器立即将信号传递给呼吸中枢，呼吸中枢随即增加呼吸频率和深度，加速二氧化碳的排出。运动时肌肉产生更多二氧化碳，呼吸自然加快。情绪激动、疼痛等因素也会影响呼吸节律。
除了气体交换，肺脏还具有重要的防护和清洁功能。呼吸道表面覆盖着纤毛上皮细胞，纤毛不断摆动，将粘附在粘液中的灰尘、细菌等异物向上推送，最终通过咳嗽或吞咽排出体外。在肺泡内，肺泡巨噬细胞像卫士一样巡逻，吞噬入侵的病原体和异物颗粒。咳嗽反射是重要的保护机制，能够快速清除呼吸道内的刺激物。这些防护功能使肺脏成为呼吸系统的第一道防线。