普通生物学：09-呼吸：气体交换VIP

1、1第第 九九 章章气体交换与呼吸气体交换与呼吸普通生物学普通生物学 第二篇动物的形态与功能第二篇动物的形态与功能 呼吸：气体交换呼吸：气体交换2 生命活动需要能量（生命活动需要能量（ATP） 食物中的食物中的营养物质营养物质 消化吸收消化吸收 体内体内能源物质；能源物质； 体内体内能源物质能源物质 （细胞呼吸）（细胞呼吸） 氧化氧化 能量能量 生命活动；生命活动； 氧化过程氧化过程：需要氧、产生二氧化碳。需要氧、产生二氧化碳。普通生物学普通生物学 第二篇动物的形态与功能第二篇动物的形态与功能 呼吸：气体交换呼吸：气体交换3 气体交换：气体交换：（也称为呼吸）也称为呼吸） 生物体从外界摄取生物体

2、从外界摄取O2，排出，排出CO2，以保，以保证细胞呼吸顺利进行的过程。证细胞呼吸顺利进行的过程。普通生物学普通生物学 第二篇动物的形态与功能第二篇动物的形态与功能 呼吸：气体交换呼吸：气体交换 单细胞生物的气体交换单细胞生物的气体交换 细胞直接从环境吸收氧，细胞直接从环境吸收氧， 向环境释放二氧化碳；向环境释放二氧化碳； 多细胞生物的气体交换多细胞生物的气体交换 细胞细胞 体液（内环境）体液（内环境） 外环境；外环境； 多种形式的气体交换系统。多种形式的气体交换系统。4 人体的气体交换系统人体的气体交换系统 气体气体交换器官：交换器官：肺；肺； 气体气体运输工具：运输工具：血液循环系统。血液循

3、环系统。 气体交换意义气体交换意义 维持内环境稳定、维持生命维持内环境稳定、维持生命 停呼吸：几停呼吸：几分钟分钟 死亡；死亡；5 气体交换过程气体交换过程：吸气、呼气，又叫呼吸；吸气、呼气，又叫呼吸； 呼吸过程：呼吸过程：三个相互联系的环节三个相互联系的环节 内呼吸内呼吸（细胞呼吸细胞呼吸，第，第 4 章）章） 细胞内能源物质细胞内能源物质 氧化氧化 高能键、水高能键、水 、CO2； 气体在血液中的运输；气体在血液中的运输； 外呼吸：外呼吸：本章内容本章内容 细胞、外环境间气体交换；细胞、外环境间气体交换；6 9.1 人的呼吸系统的结构与功能人的呼吸系统的结构与功能 9.2 人体对高山的适应

4、人体对高山的适应 9.3 呼吸系统疾病呼吸系统疾病79.1 人的呼吸系统的结构与功能人的呼吸系统的结构与功能89.1.1 人的呼吸系统包括口、鼻、咽、喉、气管、肺人的呼吸系统包括口、鼻、咽、喉、气管、肺9吸气：吸气：口、鼻口、鼻咽腔咽腔咽喉咽喉气管气管肺肺空气空气气管：气管：长长10-12 cm，直径，直径2 cm，马蹄形软骨支撑，马蹄形软骨支撑， 保持气体通道畅通。保持气体通道畅通。 气管内表面为气管内表面为纤毛上皮细胞纤毛上皮细胞，纤毛运动将表面的，纤毛运动将表面的黏液层和上面的粉尘颗粒送到咽部，经咳嗽排出。黏液层和上面的粉尘颗粒送到咽部，经咳嗽排出。10呼吸性细支气管呼吸性细支气管气管气

5、管支气管支气管细支气管细支气管终末细支气管终末细支气管肺泡管肺泡管肺肺泡泡肺泡囊肺泡囊 肺泡肺泡 高效气体交换器官高效气体交换器官 气体交换方式气体交换方式 单纯扩散，单纯扩散， 仅取决于仅取决于O2、CO2 分压分压11 肺泡：肺泡： 真正的真正的气体交换部位；气体交换部位； 表面积：表面积：很小，很多（很小，很多（3 亿个）亿个） 50 100 m2， 体表面积体表面积 25 50倍倍12 泡壁：泡壁：1 层细胞；层细胞； 毛细血管网毛细血管网 包裹肺泡、镶嵌；包裹肺泡、镶嵌；1314 肺壁：肺壁：无横纹肌无横纹肌 无主动扩张、收缩能力无主动扩张、收缩能力 胸廓：胸廓：脊柱、肋骨、胸骨、肋

6、间肌、膈肌脊柱、肋骨、胸骨、肋间肌、膈肌 胸廓的扩张与收缩：胸廓的扩张与收缩： 膈肌膈肌 升、降升、降 胸腔上下径变化；胸腔上下径变化； 肋间肌肋间肌 舒张、收缩舒张、收缩 胸腔前后、左右径变化胸腔前后、左右径变化9.1.2 肺的换气活动依靠骨骼肌的收缩与舒张肺的换气活动依靠骨骼肌的收缩与舒张15 呼吸方式呼吸方式 腹式呼吸：腹式呼吸：膈肌膈肌运动形成的呼吸运动；运动形成的呼吸运动； 胸式呼吸：胸式呼吸：肋间肌肋间肌运动形成的呼吸运动；运动形成的呼吸运动； 混合呼吸：混合呼吸：胸式呼吸胸式呼吸 + 腹式呼吸；腹式呼吸； 平静时平静时 75% 腹式呼吸；腹式呼吸； 25% 胸式呼吸；胸式呼吸；1

7、6 腹式呼吸：腹式呼吸：膈肌膈肌 吸气：吸气： 膈肌收缩膈肌收缩 横膈膜横膈膜 胸腔上下径胸腔上下径 负压负压 吸气；吸气； 呼气：呼气：相反。相反。17 胸式呼吸：胸式呼吸：肋间肌肋间肌 吸气：吸气：外肋间肌收缩外肋间肌收缩 肋骨前端上举肋骨前端上举 胸骨推向前上方胸骨推向前上方 胸腔前后、左右径扩大胸腔前后、左右径扩大 负压负压 吸气；吸气； 呼气：呼气：内肋间肌收缩内肋间肌收缩 相反相反； 混合呼吸混合呼吸 胸式呼吸胸式呼吸 + 腹式呼吸腹式呼吸18 吸气运动吸气运动 主动吸入主动吸入 膈肌膈肌 收缩收缩 下降下降 胸腔上下径扩大；胸腔上下径扩大； 肋间外肌收缩、肋间内肌舒张肋间外肌收缩

8、、肋间内肌舒张 肋骨前端上举肋骨前端上举 胸骨推向前方胸骨推向前方 胸腔前后径、左右径扩大；胸腔前后径、左右径扩大； 共同作用共同作用 胸腔扩大胸腔扩大 负压负压 外界外界 空气（空气（O2）吸入）吸入19 呼气运动：呼气运动：气体被动压出气体被动压出 膈肌膈肌 舒张舒张 隆起隆起 胸腔上下径恢复（变小）胸腔上下径恢复（变小） 肋间外肌肋间外肌舒张、舒张、肋间内肌肋间内肌收缩收缩 肋骨、胸骨复位肋骨、胸骨复位 胸腔前后径、左右径恢复（变小）胸腔前后径、左右径恢复（变小） 共同结果：共同结果：胸腔缩小胸腔缩小 肺被压缩肺被压缩 正压正压 肺内气体（肺内气体（CO2）呼出）呼出2021 人体通气功

9、能人体通气功能 潮气量：潮气量：平静时，吸入或呼出的气量；平静时，吸入或呼出的气量； 补吸补吸(呼呼)气量：气量：平静吸（呼）气后，再最大平静吸（呼）气后，再最大 吸（呼）气，所增加的吸气量；吸（呼）气，所增加的吸气量； 肺活量肺活量 潮气量潮气量 + 补吸气量补吸气量 + 补呼气量补呼气量 残气量残气量22 肺通气量肺通气量 单位时间内进出肺的气量；单位时间内进出肺的气量； 平静时：平静时：6-8 L/min; 剧烈运动、重体力劳动：剧烈运动、重体力劳动：70 L/min; 生理储备生理储备 肺功能衰退者肺功能衰退者可维持正常呼吸。可维持正常呼吸。23呼吸过程：呼吸过程：O2CO2O2CO2

10、肺肺血液循环血液循环组织细胞组织细胞 肺通气肺通气 肺换气肺换气 气体运输气体运输 组织换气组织换气外呼吸外呼吸内呼吸内呼吸9.1.3 气体在肺泡中与组织中的交换气体在肺泡中与组织中的交换24 1. 气体在肺泡与组织间的交换气体在肺泡与组织间的交换 交换途径交换途径 肺泡内气体肺泡内气体（O2） 毛细血管壁毛细血管壁 血液血液 组织组织 毛细血管壁毛细血管壁 细胞膜细胞膜 组织组织细胞；细胞； 细胞内细胞内CO2：相反途径相反途径 肺泡；肺泡； 被动扩散：被动扩散：浓度梯度浓度梯度 扩散；扩散； 25 （1）肺泡中的）肺泡中的 气体交换气体交换 O2 分压分压 肺泡肺泡 毛细血管；毛细血管；

11、CO2 分压分压 肺泡肺泡 毛细血管；毛细血管；26 气体分压差气体分压差 引起的结果引起的结果 肺泡中肺泡中 O2 血液；血液； 血液中血液中 CO2 肺泡；肺泡；27 （2）组织中的）组织中的 气体交换气体交换 O2 分压分压 细胞细胞 组织液组织液 血液；血液； CO2 分压分压 相反；相反；28 气体分压差气体分压差 引起的结果引起的结果 血液中血液中 O2 组织液组织液 细胞；细胞； 细胞中细胞中CO2 组织液组织液 血液；血液；29肺泡肺泡细胞细胞净扩散净扩散CO2血血 液液肺泡肺泡细胞细胞净扩散净扩散O2血血 液液301. 氧在血液中的运输（氧在血液中的运输（200 mL 氧氧

12、/ L血液血液）（1 1）运输形式）运输形式: : 物理溶解物理溶解: :气体直接溶解于血浆中气体直接溶解于血浆中 特征特征: : 量小，起桥梁作用量小，起桥梁作用（3 ml O2） 溶解量与分压呈正比溶解量与分压呈正比 ( (高压治疗的理论基础高压治疗的理论基础) ) 化学结合化学结合: :气体与气体与血红蛋白血红蛋白进行化学结合进行化学结合 特征特征: :量大，主要形式量大，主要形式 （197 ml O2）9.1.3 血液运送呼吸气体血液运送呼吸气体31(2)(2)血红蛋白血红蛋白（HaemoglobinHaemoglobin，HbHb）的结构的结构 1 球蛋白分子球蛋白分子+ 4 血红素

13、分子血红素分子 每个球蛋白每个球蛋白分子分子 4条条肽链；肽链； 每条每条肽链肽链 1个个血红素血红素分子；分子； 每个每个血红素分子血红素分子 1个个Fe2+离子；离子； 每个每个Fe2+离子离子 结合结合1个氧分子个氧分子 故：故：每个每个Hb分子分子 可结合可结合4个个氧分子氧分子 32 （3）血红蛋白与氧结合的特点）血红蛋白与氧结合的特点 Hb（暗红）（暗红） + O2 HbO2（鲜红）（鲜红） 结合量大：结合量大：150g Hb / L血液；血液； 每克每克 Hb可结合可结合 1.34 1.36 mL氧；氧； 可逆、易分离可逆、易分离 氧合氧合 Hb 去氧去氧 Hb + 氧；氧； 适

14、应性意义何在？适应性意义何在？33(4) (4) 血红蛋白血红蛋白（HaemoglobinHaemoglobin，HbHb）的功能）的功能 缓冲作用：与缓冲作用：与 H+ 结合、结合、 分离分离 调节血液酸碱度；调节血液酸碱度； 运输氧、二氧化碳；运输氧、二氧化碳； 含量含量 100 ml 血液中血液中Hb含量含量 男：男：12-15 g； 女：女：11-14 g；34 CO中毒：中毒： 原因：原因：能与能与 Hb 上的上的 Fe 结合；结合； 与与 Hb 的亲和力强的亲和力强 远大远大O2 ； 结合量大：结合量大：氧的氧的210倍；倍； 结合牢固：结合牢固：氧的氧的3000倍倍 后果：后果：

15、组织细胞缺氧、窒息死亡。组织细胞缺氧、窒息死亡。353. 二氧化碳在血液中的运输二氧化碳在血液中的运输 溶于血浆中溶于血浆中 10%； 进入红细胞进入红细胞 90% 与与Hb结合结合 30%； 溶于水溶于水 60%（碳酸酐酶碳酸酐酶 的作用的作用） CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- HCO3- 血浆（血浆（NaHCO3） 运输；运输；CA36 运输形式：运输形式：主要为主要为 HCO3- H+ + HCO3- 运输运输 肺泡毛细血管；肺泡毛细血管； 肺泡毛细血管中肺泡毛细血管中 H+ + HCO3- H2 CO3 H2O + CO2 肺泡肺泡 体外；体外；3738 似心脏活

16、动：似心脏活动：节律性、日夜不停；节律性、日夜不停； 两者的起因不同两者的起因不同 心脏活动：心脏活动：心肌；自主节律性；心肌；自主节律性； 呼吸运动：呼吸运动：骨骼肌；神经控制；骨骼肌；神经控制； 运动神经元运动神经元 有节奏的冲动有节奏的冲动 呼吸肌有节奏的活动；呼吸肌有节奏的活动；9.1.4 呼吸运动的调节呼吸运动的调节39 呼吸运动的神经调节机制：呼吸运动的神经调节机制：两套两套40 随意控制系统：随意控制系统：大脑皮层大脑皮层 大脑皮层大脑皮层 冲动冲动 皮层脊髓束皮层脊髓束 呼吸运动神经元（脊髓）呼吸运动神经元（脊髓） 有意识地控制有意识地控制呼吸规式呼吸规式 深呼吸、呼吸暂停（屏

17、息）深呼吸、呼吸暂停（屏息） 语言活动：语言活动：控制呼吸规式控制呼吸规式 发声发声 语言活动；语言活动；41 自动控制系统：自动控制系统：延髓延髓 延髓：延髓：呼吸中枢呼吸中枢 吸气神经元吸气神经元 神经冲动神经冲动 吸气肌收缩；膈肌、吸气肌收缩；膈肌、外外肋间肌；肋间肌； 呼气神经元呼气神经元 神经冲动神经冲动 呼气肌收缩；呼气肌收缩；内内肋间肌；肋间肌；42 化学感受器化学感受器 剧烈运动剧烈运动 CO2、O2 外周、中枢化学感器；外周、中枢化学感器； 外周化学感受器外周化学感受器 颈动脉体、主动脉体；颈动脉体、主动脉体； 监测血液中：监测血液中：CO2、O2 分压水平；分压水平； 43

18、 中枢化学感受器：中枢化学感受器：延髓延髓 对血液对血液CO2分压水平变化敏感；分压水平变化敏感； 血液血液CO2 中枢化感器细胞中枢化感器细胞 冲动冲动 延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢 呼吸活动呼吸活动44 血液血液 CO2 延髓化感器的正常兴奋剂延髓化感器的正常兴奋剂 过低过低 呼吸暂停；呼吸暂停； 归纳：归纳：血液血液 CO2首先首先 中枢中枢化学感受器；化学感受器； 血液血液 O2首先首先 外周外周化学感受器；化学感受器；459.2 人体对高山的适应人体对高山的适应46 高山对人体的影响高山对人体的影响 海拔海拔 大气压大气压、氧分压、氧分压 肺泡氧分压肺泡氧分压 动脉血氧饱和度动脉血氧饱和

19、度 海拔海拔5500m：运动能力：运动能力 50%；47 新到高原的人体的反应新到高原的人体的反应 呼吸频率呼吸频率 吸入空气吸入空气 心博、心输出量心博、心输出量 肺、身体血量肺、身体血量 红细胞、血红蛋白生成量红细胞、血红蛋白生成量 血液运输氧的能力血液运输氧的能力 即使如此调整，仍易疲劳；即使如此调整，仍易疲劳； 移民：移民：运动能力弱；不育率运动能力弱；不育率、婴儿死亡率、婴儿死亡率 48 世居高原的人的适应性（世居高原的人的适应性（差别差别） 适应性：适应性：运动能力强运动能力强 胸大、肺大、呼吸频率高；胸大、肺大、呼吸频率高； 心大、心博率低；心大、心博率低； 红细胞数量、血红蛋白

20、量高；红细胞数量、血红蛋白量高； 原因：不清楚原因：不清楚 遗传因素决定的？生活过程中获得的？遗传因素决定的？生活过程中获得的？499.3 危害身体健康的呼吸系统疾病危害身体健康的呼吸系统疾病50 9.3.1 慢性肺气肿慢性肺气肿（自学）（自学） 病因：病因：长期吸烟长期吸烟 老年性疾病；老年性疾病； 病理病理 细支气管阻塞、肺泡破裂；细支气管阻塞、肺泡破裂； 呼吸膜面积、组织供氧呼吸膜面积、组织供氧 憋气；憋气； 肺血管阻力肺血管阻力 右心负担右心负担 衰竭；衰竭； 长期缓慢发展长期缓慢发展 供氧不足、血液供氧不足、血液CO2 过多过多 死亡。死亡。51 9.3.2 感冒感冒、流行性感冒流行性感冒 上呼吸道最常见疾病上呼吸