运动生理学-呼吸课件

1、第二章 呼吸 学习目标：1.明确呼吸全过程的主要环节。2.掌握肺评定肺功能有关指标概念：肺活量、时间肺活量、肺泡通气量。3.掌握肺通气动力，了解肺通气阻力及调节。4.理解气体交换的原理，掌握气体交换的过程及影响气体交换的因素。5、掌握气体在血液中的运输过程。6、熟知呼吸对运动反应和对训练的反应。1第二章 呼吸 学习目标：1第二章 呼吸 呼吸：人体在进行新陈代谢过程中，不断地从外界环境中摄取O2并排出 CO2，机体与外界环境之间进行的气体交换过程。呼吸全过程：外呼吸血液运输内呼吸外呼吸：外界环境与血液在肺部实现的气体交换，包括肺通气和肺换气。内呼吸：组织毛细血管中的血液与组织细胞之间的气体交换气

2、体在血液中的运载：是指肺换气后，血液载氧通过血液循环，将氧运送到组织细胞，同时把组织代谢产生的运送到肺部的过程2第二章 呼吸 呼吸：人体在进行新陈代谢过程中，不断地从外界第二章 呼吸空气呼吸道肺泡肺毛细血管肺静脉左心动脉肺动脉毛细血管右心静脉组织细胞O2CO2O2CO2外呼吸血液运输内呼吸 呼吸：人体在进行新陈代谢过程中，不断地从外界环境中摄取 O2并排出 CO2，机体与外界环境之间进行的气体交换过程。 呼吸全过程：外呼吸血液运输内呼吸3第二章 呼吸空气呼吸道肺泡肺毛细血管肺静脉左心动脉肺动脉毛第一节 肺通气 和肺换气空气呼吸道肺泡外呼吸O2CO2一、肺通气（一）肺通气的动力与阻力1、肺通气的

3、动力：呼吸肌的收缩与舒张引起胸廓节律性地扩大 与缩小是实现肺通气的动力 肺内压及肺泡内压力：呼吸肌的舒缩引起肺内压变化，生 呼吸；平静呼吸时吸气是主动的呼气是被动的，用力呼吸 时吸气和呼气都是被动的。 胸膜前内压：大气压-肺的回缩力 胸内负压的生理意义：维持肺的扩张有利于肺泡气体交换； 利于心房的充盈和静脉与淋巴液的回流。 在运动中应避免过多的憋气动作。4第一节 肺通气 和肺换气空气呼吸道肺泡外呼吸O2空气呼吸道肺泡O2CO2外呼吸第一节 肺通气 肺换气2、肺通气的阻力 肺通气的阻力非为弹性阻力和 非弹性阻力(以弹性阻力为主)。弹性阻力-来自胸廓和肺，其大小可用“顺应性” （容积变化压力变化比

4、值）”来衡量。儿童胸肺 “顺应性”小，易疲劳。非弹性阻力-气道的摩擦力和组织的粘滞性阻力5空气呼吸道肺泡O2CO2外呼吸第一节 肺通气 (二)肺容积和肺容量1、肺容积：有四种基本容积，他们互不重叠，全部相加等于 潮气量； 补吸气量； 补呼气量； 余气量2、肺容量：肺容量中的两项或两项以上的联合气量深吸气量功能余气量：维持气体交换的稳定性和连续性肺活量：肺通气功能（我国正常成人男3600ml, 女700ml）时间肺活量（健康成人83%，96%，99%）反应：肺活量的大小、肺的弹性变化、气道是否通畅。肺总容量：我国正常成人平均男5300ml, 女4000ml6(二)肺容积和肺容量1、肺容积：有四种

5、基本容积，他们互不重6(二)肺容积和肺容量7(二)肺容积和肺容量71、每分通气量(ml)=潮气量（ml）*呼吸频率（次.min） 安静是成人为6-8L,剧烈运动时可增至80-150L2、最大通气量3、肺泡通气量：每分钟吸入肺泡能实际与血液进行气 体交换的气量； 肺泡通气量=（潮气量-解剖无效腔）*呼吸频率4、由于无效腔的存在，在一定范围内深而慢的呼吸比 浅而快的呼吸好。5、安静时用于呼吸肌实现肺通气的耗氧量仅占2.4%高强 度运动时则可达120ml.min,因此呼吸节律要规则。（三）肺通气81、每分通气量(ml)=潮气量（ml）*呼吸频率（次.min 二、肺换气（一）气体交换的原理:空气呼吸道

6、O2CO2外 呼 吸1、气体交换的动力： 肺泡和肺泡毛细血管血液之间个气体的分压差。2、氧扩散容量：（肺泡两侧的Po2=1mmHg时,每分钟可扩散的氧量） -是评定肺换气功能的重要生理指标，与体表面积成正比，与年龄、性别、体位及训练有关。肺毛细血管肺泡肺换气9 二、肺换气（一）气体交换的原理:空气肺换气组织换气（二）气体交换过程 1、肺换气 2、组织换气10肺换气组织换气（二）气体交换过程 1、肺换气101.肺换气111.肺换气11（三）影响气体交换的因素1、气体扩散的速度2、呼吸膜：通透性、面积（储备面积很大）3、通气/血流比值(4200ml / 5000ml =0.84) （每分钟肺泡通气

7、量4200ml/每分心输出量5000ml） 通气/血流比值时，肺泡通气量与肺的血流 量匹配 最合适，流经飞不到静脉血能完全动脉化4、局部组织器官血流量5、温度：气体扩散的速度与温度成正比。12（三）影响气体交换的因素1、气体扩散的速度12第二节 气体的运输气体在血液中的运输形式为：物理溶解和化学结合一、氧气的运输:物理溶解(1.5%)和化学结合(98.5%)(一)氧与血红蛋白（Hb）的结合及运输 Po2高的肺部 Hb+O2 HbO2 Po2低的组织13第二节 气体的运输气体在血液中的运输形式为：物理溶解和化肺部毛细血管肌肉毛细血管肺部毛细血管肌肉O2HbHbO2（一）氧与血红蛋白的结合及在血液

8、中 的运输 .物理溶解（1.5%） .化学结合（98%）一、氧的运输14肺部毛细血管肌肉毛细血管肺部毛细血管肌肉O2HbHbO2（一（二）氧解离曲线:氧解离曲线近似“S”型，这一特征具有重要的生理意义：上段：曲线平坦 保证机体不缺O2；中下段：曲线较陡 有利于组织供O2表示Po2与Hb结合O2或HbO2解离的关系曲线15（二）氧解离曲线:氧解离曲线近似“S”型，这一特征具有重要的（三）影响氧离曲线的因素：a. PCO2和PH对氧解离曲线的影响： 当血液流经组织时，高PCO2和低PH促使HbO2解离，有利于向组织供氧;而当血液流经肺时，低PCO2和高PH，促使Hb与O2结合，有利于血液的载氧。因

9、此，波尔效应既有利于肺毛细血管血液的氧合，又有利于组织毛细血管血液向组织供O2，具有重要生理意义。b. 温度对氧解离曲线的影响：温度升高，氧离曲线右移，Hb与O2的亲和力减小;反之，曲线左移。当温度升高，组织代谢加强，对氧的需求增加，这时Hb与O2的亲和力减小，促使O2释放，供组织利用。 当人体运动时，肌肉产热量明显增加，导致血温升高，促使O2释放，满足肌肉运动的需要。16（三）影响氧离曲线的因素：a. PCO2和PH对氧解离曲线的c. 2,3-二磷酸甘油酸、和CO的影响: 红细胞中含有多种有机磷化物，特别是2, 3二磷酸甘油酸（2, 3DPG），2, 3DPG能降低Hb与O2的亲和力，使氧离

10、曲线右移。 2,3-DPG是红细胞无氧酵解的产物，人在缺氧、登山和长时间运动时，红细胞中2, 3DPG均会增加，使氧离曲线右移，释放更多的O2。（三）影响氧离曲线的因素：17c. 2,3-二磷酸甘油酸、和CO的影响:（三）影响氧离曲（三）影响氧离曲线的因素：H+、PCO2、T和 2，3-DPG曲线右移血氧饱和度 Hb与O2亲合力18（三）影响氧离曲线的因素：H+、PCO2、T和 2，3 动脉血O2含量静脉血 O2含量氧利用率= *100% 动脉血O2含量 安静时氧利用率为25%， 剧烈运动时由于局部血流增加3倍以上，氧利用率也提高3倍以上，氧利用率接近100%（四）氧利用率19 动脉血O2含量

11、静脉血 O2含量二、二氧化碳的运输物理溶解7%化学结合 ： （1）HCO3-（碳酸氢盐的形成与分解）70% （2）氨基甲酸血红蛋白的形成与分解23% 20二、二氧化碳的运输物理溶解7%20 红细胞内含有较高浓度的碳酸酐酶，它促使二氧化碳和水形成碳酸，这一反应比在血浆中的水合快13000倍，形成的碳酸又迅速解离成H+和HCO3, HCO3扩散进入血浆,并与血浆中的Na+结合Na HCO3，少数形成K HCO3这种结合形式的二氧化碳在总的二氧化碳运输中占75。是二氧化碳最主要的运输形式。 CO2H2OH2CO3 H + HCO3氯转移: 由于二氧化碳不断进入红细胞，使得红细胞中的HCO3的浓度逐渐

12、增多，使其在红细胞膜内外侧形成浓度差。因HCO3易于透过红细胞膜，故HCO3扩散进入血浆，同时血浆中的Cl则向红细胞内转移，以恢复膜两侧的电学平衡，这种现象称为氯转移碳酸氢盐形式的运输:21 红细胞内含有较高浓度的碳酸酐酶，它促使二氧化碳和水形成碳酸碳酸氢盐氯离子转移示意图22碳酸氢盐氯离子转移示意图22二氧化碳在血液中的运输示意图co223二氧化碳在血液中的运输示意图co223氨基甲酸血红蛋白形式的运输 进入红细胞的一部分二氧化碳能直接与血红蛋白的自由氨基结合，形成氨基甲酸血红蛋白，并能迅速解离 HbNH2O2 H +CO2 HbNHCOOHO2这种结合形式的二氧化碳在总的二氧化碳运输中占2

13、3。 在组织在肺部24氨基甲酸血红蛋白形式的运输 进入红细胞的一部分二氧化碳能直接三、呼吸与酸碱平衡CO2在运输过程中行成的H2CO3和NaHCO3是血液中重要的缓冲对。只要NaHCO3/ H2CO3 的比值为20/1,血液的PH值即可保持在正常范围之间。呼吸在体内维持酸碱平衡中的作用是通过改变呼吸运动的强弱来调节肺通气量，从而调节血浆H2CO3的含量，使血浆中NaHCO3/ H2CO3比值保持中场而实现的。25三、呼吸与酸碱平衡CO2在运输过程中行成的H2CO3和NaH第三节 呼吸的调节一、呼吸中枢（大脑皮层、脑桥、延髓、脊髓）及呼吸的反射性调节1、呼吸肌本体感受性反射2、肺牵张反射3、防御

14、性呼吸反射26第三节 呼吸的调节一、呼吸中枢（大脑皮层、脑桥、延髓二、化学因素对呼吸的调节二、化学因素对呼吸的调节1、PCO2的变化；吸入含CO2的混合气，将使肺泡气PCO2升高，动脉血PCO2也随之升高，呼吸加深加快，肺通气量增加 。2、H+的变化；动脉血H+增加，呼吸加深加快，肺通气增加；H+降低，呼吸受到抑制 。3、PO2的变化吸入气PO2降低时，肺泡气、动脉血PO2都随之降低，呼吸加深、加快，肺通气增加 P66调节示意图27二、化学因素对呼吸的调节二、化学因素对呼吸的调节27 一、运动时呼吸功能的变化 运动时随着强度的增大，机体为适应代谢的需求，需要消耗更多的O2和排出更多的CO2 通

15、气机能发生相应变化。（一）运动时肺通气功能的变化 1、呼吸加深加快，肺通气量增加。潮气量可从安静时的500ml上升到2000ml以上，呼吸频率随运动强度而增加，可由每分钟12-18次增加到每分钟40-60次。 结合潮气量与呼吸频率的变化，运动时的每分通气量可从安静时的每分钟6-8L增加到80-150L，较安静时可增大10-12倍 。 第四节 呼吸对运动和训练的反应和适应28 一、运动时呼吸功能的变化 （一）运动时肺通气功能的变化 第不同强度运动肘，潮气量和呼吸频率的变化 不同强度运动肘，潮气量和呼吸频率的变化 29不同强度运动肘，潮气量和呼吸频率的变化 不同强度运动肘，潮气运动开始后，通气量立

16、即快速上升，随后在前一时相升高的基础上，出现持续的缓慢的上升； 运动结束时，肺通气量同样是先出现快速下降，随后缓慢地恢复到安静时的水平。快时相：通气量迅速升、降的时相 慢时相：缓慢升、降的时相 中等强度运动：主要是靠呼吸深度的增加 剧烈运动：主要是靠呼吸频率的增多 2、运动过程中肺通气量的时相性变化：30运动开始后，通气量立即快速上升，随后在前一时相升高的基础上，人体各器官组织代谢的加强，使流向肺部的静脉血中PO2比安静时低，从而使呼吸膜两侧的PO2差增大，O2在肺部的扩散速率增大； 血液中儿茶酚胺含量增多，导致呼吸细支气管扩张，使通气肺泡的数量增多； 肺泡毛细血管前括约肌扩张，开放的肺毛细血

17、管增多，从而使呼吸膜的表面积增大； 右心室泵血量的增加也使肺血量增多，使得通气血流比值仍维持在左右。 （二）运动时换气机能的变化 1.肺换气的具体变化为： 31人体各器官组织代谢的加强，使流向肺部的静脉血中PO2比安静 活动的肌肉组织需利用较多O2来氧化能量物质再合成ATP，所以活动的肌肉组织耗氧量增加，组织的PO2下降迅速，使组织和血液间的PO2差增大，O2在肌肉组织部位的扩散速率增大； 肌肉活动时毛细血管开放数量增多，增大了组织血流量，增大了气体交换的面积； 组织中由 CO2积累PCO2的升高和局部温度的升高使氧离曲线发生右移，促使HbO2解离进一步加强。 运动时组织的这些变化，促使肌肉的

18、氧利用率的提高，肌肉的代谢率可较安静时增高达100倍。 2.组织换气的具体变化为：32 2.组织换气的具体变化为：32二、呼吸对训练的适应（一）肺容积对训练的适应 （二）肺通气功能对训练的适应33二、呼吸对训练的适应（一）肺容积对训练的适应 33三、运动时呼吸的调节 运动时肺通气的多因素调节 (一)神经调节 1.条件反射的影响 2.大脑皮质运动中枢的影响 3.本体感受性反射的影响 (二)体液调节 1.CO2增加对呼吸的影响 2.缺氧对呼吸的影响 3.H+增加对呼吸的影响 运动时肺通气的多因素调节 34三、运动时呼吸的调节 运动时肺通气的多因素调节运动时肺通气的四、运动时合理呼吸(一)减小呼吸道阻力 在剧烈运动时，为减少呼吸道阻力，人们常采用以口代鼻，或口鼻并用的呼吸。其利有三： 减少肺通气阻力，增加通气； 减少呼吸肌为克服阻力而增加的额外能量消耗，推迟疲劳出现； 暴露满布血管的口腔潮湿面，增加散热途径。 35四、运动时合理呼吸(一)减小呼吸道阻力 35(二)提高肺泡通气效率有意识采取适宜的呼吸频率和较大的呼吸深度。 一般，径赛运动员的呼吸频率以每分钟不超过30次为宜。游泳运动员即使有特殊需要，也不宜超过每分钟60次。 运动时(特别是在感到呼吸困难、缺氧严重的情况下)，采用节制呼吸频率、在适当加大呼吸深