动脉血和静脉血的相互转化实验

楼秋林

摘 要 模拟肺部毛细血管和组织毛细血管发生的气体交换，反复再现动脉血和静脉血，强化学生对动脉血和静脉血相互转化的直观理解。

关键词 肺泡气体交换 组织气体交换 动脉血 静脉血

中图分类号 G633.91 文献标识码 B

关于动脉血和静脉血的特征和形成的过程，教材上没有安排它们两者之间转换过程的实验。在学习这部分内容时，有的教师会组织学生讨论“什么是动脉血，什么是静脉血”等问题，然后利用图片从外观颜色、气体的成分以及变化等方面加以阐述。由于没有安排实验探究活动，学生获得的动脉血和静脉血知识很抽象，课后对该知识点正确识记的再现率并不高，往往容易误解为动脉血管里的血是动脉血，静脉血管里的血是静脉血。也有的教师会以鸡血凝块上表面颜色鲜红、下表面及内部颜色暗红的直观对比予以说明。如果以鸡血凝块为实验材料，无法展示血红蛋白在氧浓度高、二氧化碳浓度低时与氧容易结合成氧合血红蛋白，而在氧浓度低、二氧化碳浓度高时又与氧容易分离这一可逆动态过程。笔者通过制作实验装置（图1），模拟肺部毛细血管和组织毛细血管发生的气体交换，反复再现动脉血和静脉血，强化了学生对动脉血和静脉血相互转化的直观理解。

实验目的：

（1） 了解人体内的气体交换。

（2） 知道动脉血和静脉血的区别。

（3） 理解动脉血和静脉血的相互转化过程。

实验装置：

实验装置可分为三部分：中间的实验面板是主体，上面固定了三支具支试管A、B、C。

A、B试管内放有事先通入过二氧化碳的静脉血，颜色暗红色；C试管内放有新鲜的鸡血，颜色鲜红色。上面是两个通过软胶管相连的三通管。左边是二氧化碳的发生装置，模拟组织细胞产生二氧化碳；右边是氧气的发生装置，模拟新鲜空气进入肺泡，之所以用两块面板将气体发生装置遮挡是为了防止在反应发生时学生的注意力被吸引而没有注意血液颜色的缓慢变化。

实验前鸡血材料的准备：

（1） 抗凝剂溶液的配制：配制质量分数为5%的柠檬酸钠溶液。

（2） 采集鸡血：采集时将一定量的抗凝剂倒入大烧杯，将鸡血淌入烧杯并用玻璃棒不断地搅拌，使鸡血和抗凝剂充分混合，倒入试剂瓶密封。

（3） 鸡血的保存和沉降：将鸡血放在冰箱中保存；或取一只水槽，在其中注入适量自来水，把鸡血瓶放入，使自来水浸没鸡血瓶，保持瓶体垂直，然后把水槽放在阴冷的环境中让鸡血发生沉降作用。

（4） 血浆和红细胞的分离：用注射器吸出血浆，使血浆与红细胞分离。

（5） 鸡血红细胞和0.75%的食盐水的混合与分装：用针筒取等量的鸡血红细胞液和0.75%的食盐水混合，振荡均匀后等分至3只具支试管中。

实验过程：

（1） 介绍气体扩散作用原理，肺泡气体交换、组织气体交换时氧气和二氧化碳的流向。

（2） 向A试管的静脉血中通入氧气，以B试管中血液为对照，观察血液颜色的变化。血液由暗红色转变成鲜红色，即经过肺泡气体交换后血液由静脉血转化为动脉血。

（3） 向C试管的动脉血中通入二氧化碳，与A、B试管中血液对照，观察血液颜色的变化。血液由鲜红色转变成暗红色，即经过组织气体交换后血液由动脉血转化为静脉血。

（4） 再次向C试管的静脉血中通入氧气，观察血液颜色变化。血液再次由暗红色转变成鲜红色，即静脉血转化为动脉血。

实验装置优点：

（1） 鲜明的颜色转变，可以让学生看清由于血液所含气体成分发生变化导致动脉血和静脉血的颜色不同，增强了教学的直观性，强化了学生对动脉血和静脉血相互转化的直观理解。

（2） 展示了血红蛋白在氧浓度高、二氧化碳浓度低时与氧容易结合成氧合血红蛋白，而在氧浓度低、二氧化碳浓度高时又与氧分离这一可逆动态过程。这是血红蛋白的第一个特征。

（3） 该装置还可用于煤气中毒的教学内容。事先收集一氧化碳于气球内，实验时挤压气球向鸡血中通入一氧化碳，鸡血变为胭脂红，如果再通入二氧化碳，鸡血始终不能变为暗红色。说明一氧化碳与血红蛋白的结合能力远高于氧和二氧化碳与血红蛋白的结合能力，证明了煤气中毒的原理。这是血红蛋白的第二个特征。

实验注意事项：

（1） 所采集的血液不宜保存太长时间，血液越新鲜，实验效果越好。

（2） 为了减少在通气过程中由于血液的粘滞而产生的泡沫，可以将血细胞和0.75%的食盐水混合稀释。

（3） 制取氧气用的双氧水浓度不宜过高，否则反应过于剧烈，放热多，导致血液中的血红蛋白变性，无法使血液变成鲜红色。

（4） 控制气体流速，不要使产生的血液泡沫溢出试管口。

（5） 观察颜色变化时，尤其注意漂浮起来的血液泡沫所呈现的颜色。