气体在血液运输,呼吸运动调节

1、1第四节第四节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输2气体存在的形式CO2O2物理溶解物理溶解化学结合化学结合0.3ml/100ml血浆血浆1.546.4/100ml血浆血浆碳酸氢盐：碳酸氢盐：88氨基甲酸血红蛋白：氨基甲酸血红蛋白：72.53ml/100ml血浆血浆5血红蛋白血红蛋白20ml/100ml血浆血浆98.5动脉血动脉血动脉血动脉血3O2 的运输O2主要以形成主要以形成氧合血红蛋氧合血红蛋白白的形式运输的形式运输氧合：血红蛋白与氧合：血红蛋白与O2 结合结合 的过程，没有电荷转移的过程，没有电荷转移 HbO2HbO2+PO2低（组织）低（组织）PO2高（肺部）高（肺部）45紫绀：毛

2、细血管床血液中含去氧血红蛋白达紫绀：毛细血管床血液中含去氧血红蛋白达50g/L50g/L时，时，皮肤、甲床及粘膜呈紫蓝色皮肤、甲床及粘膜呈紫蓝色血氧容量：血氧容量：1L1L血液中血红蛋白能结合血液中血红蛋白能结合O O2 2的最的最 大量，大量，200ml200ml血氧含量：血氧含量：1L1L血液中血红蛋白实际结合血液中血红蛋白实际结合O O2 2的的量量血氧饱和度：血氧含量占血氧容量的百分数血氧饱和度：血氧含量占血氧容量的百分数几个定义特例：严重贫血特例：严重贫血 CO中毒中毒 高原性红细胞增多症高原性红细胞增多症 6反应快、可逆、不需酶的催化、受反应快、可逆、不需酶的催化、受POPO2 2

3、的影响的影响 FeFe2+2+与与O O2 2结合后仍是二价铁，所以该反应是氧结合后仍是二价铁，所以该反应是氧合（合（oxygenationoxygenation），不是氧化（），不是氧化（oxidationoxidation）1 1分子分子HbHb可以结合可以结合4 4分子分子O O2 2 HbHb与与O O2 2的结合或解离曲线呈的结合或解离曲线呈S S形，与形，与HbHb的变的变构效应有关构效应有关 O2与血红蛋白结合的特征7氧解离曲线表示表示POPO2 2与与HbHb氧结合量（氧结合量（ Hb Hb 氧饱和度）的关系氧饱和度）的关系表示随表示随POPO2 2不同，不同，O O2 2与与

4、HbHb的分离或结合情况的分离或结合情况理论基础：理论基础： HbHb的变构的变构紧密型紧密型& &疏松型疏松型表示表示POPO2 2与血氧饱和度之间关系的曲线，不与血氧饱和度之间关系的曲线，不同同POPO2 2下下HbHb和和O O2 2结合情况或结合情况或HbOHbO2 2的解离情况的解离情况8下段：下段：PO2（40-15mmHg） 最陡部分，最陡部分，O2储备部分储备部分 PO2稍下降，稍下降，HbO2明显下降明显下降 组织活动加强，血液释放组织活动加强，血液释放O2可可达安静时的达安静时的3倍倍中段：中段：PO2（60-40mmHg） 比较陡，比较陡， HbO2释放释放O2部分（部分

5、（1L血血释放释放50mlO2） 组织利用氧（氧利用系数）组织利用氧（氧利用系数）25% 释放释放250mlO2，恰好满足机体安静，恰好满足机体安静状态下每分钟耗氧量状态下每分钟耗氧量氧离曲线特点及意义上段：上段：PO2（60-100mmHg） 比较平坦，比较平坦，Hb和和O2结合部分结合部分 PO2变化对变化对Hb氧饱和度影响不大氧饱和度影响不大 动脉血动脉血PO2不低于不低于60mmHg可结合可结合足够足够O2供机体需要。不发生明显供机体需要。不发生明显的低氧血症的低氧血症PO2 100mmHg: 97.4%PO2 70mmHg: 94%PO2 60mmHg: 90% 9氧解离曲线特点及意

6、义氧解离曲线特点及意义氧解离曲线上段：平坦、氧解离曲线上段：平坦、Hb与与O2结合、结合、PO2影响小影响小氧解离曲线中段：较陡、氧解离曲线中段：较陡、Hb与与O2解离解离氧解离曲线下段：最陡、氧解离曲线下段：最陡、 Hb与与O2解离、解离、PO2影响大影响大（60100mmHg）（4060mmHg）（1540mmHg）10影响氧离曲线的因素P50：使：使Hb氧饱和度达氧饱和度达50时的时的PO2（26.5mmHg）11波尔效应肺：血肺：血COCO2 2扩散入肺泡扩散入肺泡血血PCOPCO2 2，H+H+HbHb对对O O2 2亲力亲力血结合血结合O2O2组织：组织组织：组织COCO2 2扩散

7、入血扩散入血血血PCOPCO2 2，H+ H+ HbHb对对O O2 2亲和亲和力力促促HbOHbO2 2向组织释放氧向组织释放氧l血液酸碱度对血液酸碱度对HbHb与与O O2 2亲和亲和力的影响，力的影响，pH pH 时时,Hb,Hb构型构型变化变化, ,易释氧易释氧. .l意义意义既可促进毛细血管内血液既可促进毛细血管内血液的氧合的氧合又有利于组织毛细血管的又有利于组织毛细血管的血液释放氧血液释放氧002040608010020406080100HbHb氧饱和度氧饱和度(%)(%)P50PCO2pHPCO2 pH 12温度的影响T T氧解离曲线氧解离曲线右移右移P P5050HbHb对对O

8、 O2 2亲和力亲和力促促O O2 2释放释放局部组织局部组织COCO2 2、酸性代、酸性代谢产物谢产物 （H H+ + ）132，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）2 2，3-DPG3-DPG 2 2，3-DPG3-DPG与与HbHb（）形成盐键）形成盐键 H H+ +波尔效应波尔效应R R型型HbHbT T型型HbHbHbHb对对O O2 2亲和力亲和力释放氧释放氧2 2，3-DPG3-DPG是是RBCRBC无氧糖酵解产物无氧糖酵解产物高山缺氧：糖酵解高山缺氧：糖酵解 2 2，3-DPG HbO3-DPG HbO2 2释氧释氧库存血：糖酵解停止库存血：糖酵解停止 2 2，3-DPG3-DP

9、GHbHb与与O O2 2亲和力亲和力HbOHbO2 2不易释氧不易释氧14其它因素HbHb（FeFe2+2+） HbHb（FeFe3+3+），高铁），高铁HbHb无运氧功能无运氧功能 胎儿胎儿HbHb对对O O2 2亲和力大，利于摄取母体亲和力大，利于摄取母体O O2 2COCO与与HbHb的结合的结合（煤气中毒）（煤气中毒）1 1、亲和力高（、亲和力高（250250倍，轻易取代倍，轻易取代HbOHbO2 2 中的中的O O2 2）2 2、COCO与与HbHb结合，使结合，使HbHb与与O O2 2结合能结合能 力加强，氧利用系数降低力加强，氧利用系数降低16CO2的运输COCO2 2运输形

10、式运输形式物理溶解物理溶解5 5氨基甲酰血红蛋白氨基甲酰血红蛋白7 7化学结合化学结合9595碳酸氢盐碳酸氢盐8888171819氨基甲酰Hb 氨基甲酰氨基甲酰HbHb：COCO2 2与与HbHb的氨基结合的氨基结合HbNHHbNH2 2O O2 2 + H + H+ + + CO + CO2 2HHbNHCOOH + OHHbNHCOOH + O2 2在组织在组织在肺在肺特点：特点： 1 1、不需酶催化、不需酶催化 2 2、反应迅速、可逆、反应迅速、可逆 3 3、氧合反应、氧合反应 4 4、HbOHbO2 2与与COCO2 2的结合能力比去氧的结合能力比去氧HbHb小小 生理意义：虽然仅占运

11、输量的生理意义：虽然仅占运输量的7%7%，肺排出的，肺排出的COCO2 2有有17.517.5是由氨基甲酰血红蛋白释放的是由氨基甲酰血红蛋白释放的20CO2解离曲线 特点：特点：1 1、线形关系、线形关系 2 2、无饱和点（不用饱和度表示）、无饱和点（不用饱和度表示）PCO2（mmHg）35504045455055V:PO2 40mmHgA:PO2 100mmHg血中血中CO2CO2含量含量485221O2与Hb结合对CO2运输的影响何尔登效应：何尔登效应：O O2 2与与HbHb结合促进结合促进COCO2 2释放释放解释：去氧解释：去氧HbHb易与易与COCO2 2结合，生成氨基甲酰结合，生

12、成氨基甲酰HbHb 去氧去氧HbHb易与易与H H+ +结合，利于反应向右进行生成结合，利于反应向右进行生成HCOHCO3 3- -PCO2（mmHg）35504045455055V:PO2 40mmHg血中血中CO2CO2含量含量A:PO2 100mmHg22小 结组织中：何尔登效应促使血液摄取结合组织中：何尔登效应促使血液摄取结合COCO2 2肺中：肺中：HbHb与与O O2 2结合，促使结合，促使COCO2 2释放释放HbNHHbNH2 2O O2 2+H+H+ +CO+CO2 2HHbNHCOOH+OHHbNHCOOH+O2 2在组织在组织在肺在肺COCO2 2通过波尔效应影响通过波尔

13、效应影响O O2 2的结合、释放的结合、释放O O2 2通过何尔登效应影响通过何尔登效应影响COCO2 2的结合、释放的结合、释放23 第五节 呼吸运动的调节24两种机制节律性呼吸：节律性呼吸：呼吸肌按严呼吸肌按严格顺序进行精细协调的格顺序进行精细协调的节律性舒缩活动，呼吸节律性舒缩活动，呼吸肌本身没有自动节律性肌本身没有自动节律性 随意性呼吸：随意性呼吸：在一定程在一定程度内受意识控制度内受意识控制随意呼吸控制系统：随意呼吸控制系统：大脑皮大脑皮层，冲动经皮层脊髓束到层，冲动经皮层脊髓束到达脊髓前角的呼吸运动神达脊髓前角的呼吸运动神经元经元 自发性节律呼吸控制系统：自发性节律呼吸控制系统：延

14、髓、脑桥延髓、脑桥25中枢神经系统内产生和调节呼吸运动中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群的神经细胞群呼吸中枢 呼吸中枢：脊髓呼吸中枢：脊髓 低位脑干（脑桥、延髓）低位脑干（脑桥、延髓） 高位脑高位脑26通过对脑桥和延髓对呼吸中枢的作用，通过对脑桥和延髓对呼吸中枢的作用，调节呼吸的节律调节呼吸的节律通过皮质脊髓束和和黑质红核脊髓束，通过皮质脊髓束和和黑质红核脊髓束，下传直接支配呼吸肌的运动神经元，调节下传直接支配呼吸肌的运动神经元，调节其活动。其活动。意义：意识性呼吸。意义：意识性呼吸。大脑皮层对呼吸运动的调节中枢神经系统的调节中枢神经系统的调节脑干呼吸中枢脑干呼吸中枢迷走神经迷走神经

15、完整完整切断切断迷走神经迷走神经第四脑室背面观延髓脑桥中脑呼吸节律产生于低位脑干呼吸节律产生于低位脑干高位中枢对于自主性节律呼高位中枢对于自主性节律呼吸运动的产生不是必需的吸运动的产生不是必需的有两处抑制吸气的部位有两处抑制吸气的部位 1. 1. 脑桥上部有抑制吸气的脑桥上部有抑制吸气的 结构（呼吸调节中枢）结构（呼吸调节中枢） 2. 2. 来自肺的迷走神经传入来自肺的迷走神经传入 冲动抑制吸气冲动抑制吸气脑桥中下部有兴奋吸气的脑桥中下部有兴奋吸气的长吸中枢长吸中枢延髓是可以产生呼吸节律延髓是可以产生呼吸节律的呼吸节律基本中枢的呼吸节律基本中枢脊髓是联系脑和呼吸肌的中继站脊髓是联系脑和呼吸肌的

16、中继站三级呼吸中枢理论三级呼吸中枢理论第四脑室第四脑室背面观背面观中中 脑脑脑脑 桥桥延延 髓髓脊脊 髓髓脑桥上部有抑制吸气的结构脑桥上部有抑制吸气的结构脑桥中下部有兴奋吸气的长吸中枢脑桥中下部有兴奋吸气的长吸中枢延髓可以独立产生呼吸节律延髓可以独立产生呼吸节律脊髓是联系脑和呼吸肌的中继站脊髓是联系脑和呼吸肌的中继站三级呼吸中枢假说三级呼吸中枢假说 实验小结实验小结29呼吸神经元呼吸神经元呼吸中枢呼吸中枢 吸气神经元吸气神经元呼气神经元呼气神经元跨时相神经元跨时相神经元吸气吸气呼气神经元呼气神经元呼气呼气吸气神经元吸气神经元30起搏细胞学说起搏细胞学说呼吸节律形成呼吸节律形成 神经元网络学说神

17、经元网络学说31呼吸节律形成局部神经元回路反馈控制学说局部神经元回路反馈控制学说呼吸调整中枢呼吸调整中枢中枢吸气活动发生器中枢吸气活动发生器吸气神经元吸气神经元吸气切断机制吸气切断机制脑桥脑桥延髓延髓脊髓脊髓吸气肌运动神经元吸气肌运动神经元吸气吸气呼气呼气引起吸气引起吸气: : 兴奋其他延髓吸气神兴奋其他延髓吸气神经元，经网状脊髓束兴奋脊经元，经网状脊髓束兴奋脊髓前角吸气肌运动神经元髓前角吸气肌运动神经元加强脑桥活动：加强脑桥活动： 冲动传冲动传至脑桥呼吸调整中枢，至脑桥呼吸调整中枢，加强其活动加强其活动转入呼气：冲动传至转入呼气：冲动传至“吸气阻断机制吸气阻断机制”32呼吸反射性调节呼吸反射

18、性调节 肺牵张反射肺牵张反射化学感受器反射化学感受器反射呼吸肌本体感受性反射呼吸肌本体感受性反射防御性反射防御性反射33化学性调节外周外周中枢中枢感受器感受器颈动脉体颈动脉体主动脉体主动脉体延髓腹外侧表层延髓腹外侧表层适宜刺激适宜刺激动脉血中动脉血中CO2、O2、H+H+、CO2传入通路传入通路窦神经窦神经迷走神经迷走神经脑脊液脑脊液呼呼吸吸中中枢枢效应器效应器（呼吸肌）（呼吸肌）化学感受器化学感受器动脉血动脉血PCO2PO2H+呼吸频率呼吸频率潮气量潮气量35刺激外周化学感受器刺激外周化学感受器不能通过血脑屏障刺激中枢感受器不能通过血脑屏障刺激中枢感受器H 浓度升高，刺激外周化学感受器，兴奋

19、呼吸中枢，肺通浓度升高，刺激外周化学感受器，兴奋呼吸中枢，肺通气量增加，呼吸加深加快；气量增加，呼吸加深加快；H 浓度降低，对外周的刺激减弱，呼吸抑制；浓度降低，对外周的刺激减弱，呼吸抑制；H对呼吸运动的调节36（1 1）刺激外周化学感受器）刺激外周化学感受器（2 2）抑制中枢化学感受器）抑制中枢化学感受器轻度缺轻度缺O2，刺激外周化学感受器（对抗对中枢的抑制效，刺激外周化学感受器（对抗对中枢的抑制效应），兴奋呼吸中枢，呼吸加深加快，肺通气量增加；应），兴奋呼吸中枢，呼吸加深加快，肺通气量增加；重度缺重度缺O2，对外周的兴奋不足以对抗对中枢的抑制，呼吸，对外周的兴奋不足以对抗对中枢的抑制，呼吸

20、减弱，甚至停止；减弱，甚至停止；O2对呼吸运动的调节37维持正常呼吸运动的重要生理性化学因素维持正常呼吸运动的重要生理性化学因素（1）刺激中枢化学感受器）刺激中枢化学感受器（2）刺激外周化学感受器）刺激外周化学感受器CO2 1，肺通气量增加，呼吸加深加快；，肺通气量增加，呼吸加深加快；CO2 4，肺通气量增加一倍，肺泡气和动脉血，肺通气量增加一倍，肺泡气和动脉血PCO2仍接仍接近正常水平；近正常水平；CO2 7，肺通气量不能增加，体内，肺通气量不能增加，体内CO2堆积，呼吸中枢抑堆积，呼吸中枢抑制，发生呼吸困难、头痛、头昏，昏迷（制，发生呼吸困难、头痛、头昏，昏迷（ CO2麻醉）；麻醉）；CO

21、2对呼吸运动的调节1%1%COCO2 24%4%COCO2 2呼呼吸吸明明显显增增强强P PCOCO2 2PCO2呼吸中枢呼吸中枢P PCOCO2 2COCO2 277% %P PCOCO2 2过过高高直直接接抑抑制制呼呼吸吸中中枢枢过度通气过度通气PCO2过低过低对呼吸对呼吸兴奋作用解除兴奋作用解除呼吸暂停呼吸暂停颈动脉体颈动脉体灌流液灌流液颈动脉体对颈动脉体对PCO2的反应的反应记录电极记录电极PCO2颈动脉体颈动脉体放电频率放电频率 H H+不变不变 P PCOCO2 2H H+P PCOCO2 2人工人工脑脊液脑脊液中枢化学感受器对中枢化学感受器对PCO2的反应的反应分分析析脑脊液中脑

22、脊液中PCO2脑脊液中脑脊液中H H+浓度浓度中枢化学感受器中枢化学感受器H2O碳酸酐酶碳酸酐酶H H2 2COCO3 3中枢中枢化学化学感受器感受器H H+HCOHCO3 3动脉血中动脉血中PCO2升高升高CO2血脑屏障血脑屏障H H+ +浓度浓度中枢化学中枢化学感受器感受器外周化学外周化学感受器感受器P PO O2 2外周化学外周化学感受器感受器小结：小结：P PCOCO2 2中枢化学中枢化学感受器感受器外周化学外周化学感受器感受器P PO O2 2H H+ +浓度浓度P PCOCO2 2中枢化学中枢化学感受器感受器外周化学外周化学感受器感受器由图中可见，当由图中可见，当只 改 变 一 个

23、 因 素 时只 改 变 一 个 因 素 时（其他因素不变），（其他因素不变），三者引起的肺通气反三者引起的肺通气反应的程度基本接近。应的程度基本接近。 然而，往往是一然而，往往是一种因素的改变会引起种因素的改变会引起其他一、两种因素相其他一、两种因素相继改变或几种因素的继改变或几种因素的同时改变同时改变。PCOPCO2 2、H H+ +和和POPO2 2在呼吸调节中的相互作用在呼吸调节中的相互作用 由图可见，当一种由图可见，当一种因素改变而另两种因素因素改变而另两种因素不加控制时，作用强度不加控制时，作用强度PCOPCO2 2HH+ + POPO2 2。 表明三者的作用是表明三者的作用是相互影响的。相互影响的。48（一）肺牵张反射（一）肺牵张反射(pulmonary stretch (pulmonary stretch reflex),reflex),由于肺扩张或缩小而促使吸气转为呼由于肺扩张或缩小而促使吸气转为呼气或呼气转为吸气的反射性呼吸变化气或呼气转为吸气的反射性呼