生物化学与分子生物学：呼吸B2

潮气量(tidalvolume,TV):1、肺容积(pulmonaryvolume)四种基本肺容积互不重叠，总和等于肺总量补吸气量(inspiratoryreservevolume,IRV)：补呼气量或呼气贮备量(expiratoryreservevolume,ERV)余气量(residualvolume,RV)每次呼吸时吸入或呼出的气体量。平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量。平静呼气末再尽力呼气所能吸入的气体量。最大呼气末尚留存于肺内不能再呼出的气体量。2、肺容量(pulmonarycapcity)肺容积中两项或两项以上联合气体量深吸气量(inspiratorycapacity,IC):平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气体量。TV+IRV功能余气量(functionalresidualcapacity,FRC):平静呼气末尚留存于肺内的气体量。RV+ERV肺活量(vitalcapacity,VC):尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量。TV+IRV+ERV,

个体差异大，男3500ml;女2500ml生理意义：反映肺一次通气最大能力，一定程度上作为肺通气功能指标（例如健康体检时）。测定不限呼气时间,不能反映肺组织弹性和气道通畅程度。

用力肺活量(forcedvitalcapacity,FVC)一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量。用力呼气量（FEV）：一次最大吸气后尽力尽快呼气，在一定时间内所能呼出的气量FEV1/FVC、FEV2/FVC、FEV3/FVC：83%、96%、98%肺总量(totallungcapacity,TLC)：肺活量+余气量（二）肺通气量和肺泡通气量肺通气量(pulmonaryventilation)概念：每分钟吸入或呼出的气体总量。正常值：6～9L/min;可因性别、年龄、身材、活动量而不同。计算：每分通气量=潮气量×呼吸频率最大随意通气量：尽力做深快呼吸时每分可达150L（评估运动能力）通气储量百分比最大通气量-每分平静通气量最大通气量100%生理无效腔(physiologicaldeadspace)：解剖无效腔+肺泡无效腔无效腔解剖无效腔(anatomicaldeadspace):未参加气体交换的呼吸道容量，约150ml。（鼻、口与终末细支气管间）肺泡无效腔(alveolardeadspace):未发生气体交换的肺泡容量。（血流分布不均）生理无效腔≈解剖无效腔(健康人平卧)肺泡通气量(alveolarventilation)概念：每分钟吸入肺泡的新鲜气体量。计算：（潮气量－无效腔容量）×呼吸频率(150ml)肺泡通气量＝（潮气量－解剖无效腔）×呼吸频率一定范围内，深而慢的呼吸更有利每分通气量＝潮气量×呼吸频率呼吸频率（次/分钟）潮气量（ml）每分通气量（ml/min）肺泡通气量（ml/min）16500

80005600810008000

680032250

80003200第二节肺换气和组织换气一、基本原理动力：气体分压差分压高处分压低处气体（一）气体的扩散（换气的方式）第二节肺换气和组织换气气体扩散速率的影响因素：1、气体的分压差（△P）气体的分压=总压力×该气体的容积百分比每一气体的分压取决于浓度和总压力2、气体的分子量（MW）和溶解度（S）3、扩散面积（A）和距离（d）4、温度（T）扩散系数：S／√MWD∝———————△P·T·A·Sd·√MW扩散系数CO2:O2=20:1，CO2扩散速率快D∝————×扩散系数△P·T·Ad（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压（mmHg

）动脉血混合静脉血组织PO2

97~100

40

30

PCO2404650

二、肺换气（一）肺换气的过程0.3s/0.7s储备能力大（二）影响肺换气的因素1、呼吸膜的厚度2、呼吸膜的面积3亿肺泡的总面积约70㎡（安静时40㎡）D∝———————△P·T·A·Sd·√MW0.6µm每分肺泡通气量（VA）/每分肺血流量（Q）..正常成人安静时全肺：.VA.Q≈4.2L/min5L/min=0.84生理意义：通气/血流相匹配才能实现适宜的肺换气。3、通气血流比值(ventilation/perfusionratio)VA/Q↑：肺通气↑或肺血流↓→增大无效腔→换气效率↓

VA/Q↓：肺通气↓→功能性A-V短路→换气效率↓VA/Q异常的后果：缺O2为主(CO2潴留)(1)CO2的扩散系数是O2的20倍；⑵动脉血静脉血PO2

97~100

40

PCO24046动-静脉短路时，动脉血PO2↓程度＞PCO2↑程度；⑶动脉血PO2↓PCO2↑颈A体主A体化学感受性反射呼吸加深加快肺泡通气量↑有助于CO2排出而几乎无助于O2的摄取（下节内容）直立时肺尖部VA/Q大于肺底VA/Q（三）肺扩散容量(pulmonarydiffusioncapacity,DL)气体在0.133kPa（1mmHg）的分压差作用下，每分钟通过呼吸膜扩散的气体的ml数。（测定气体通过呼吸膜能力的指标）V——每分钟通过呼吸膜的气体容积（ml/min）PA——肺泡气中该气体的平均分压PC——肺毛细血管血液中该气体的平均分压正常人安静时O2的DL=20ml/(min.mmHg)CO2的DL

是O2的20倍

DL=————V∣PA－PC∣

三、组织换气第三节气体在血液中的运输动脉血混合静脉血物理溶解化学结合合计物理溶解化学结合合计O2

0.3120.0

20.31

0.1115.215.31CO2

2.5346.4

48.93

2.9150.052.91血液O2和CO2的含量（ml/100ml血液）物理溶解的量很少，O2占1.5%；CO2占5%O2和CO2在血液中存在的形式１、物理溶解２、化学结合肺泡组织血液运输O2溶解CO2溶解CO2溶解O2溶解结合结合物理溶解:气体直接溶解于血浆中特征:量小，但重要化学结合动态平衡物理溶解化学结合:气体与某些物质进行化学结合特征:①量大

②是主要运输形式运输形式:一、氧的运输（一）血红蛋白(hemoglobin)的分子结构一个珠蛋白：4条多肽链（α2β2）四个血红素（亚铁原卟啉）:各由4个吡咯基组成一个环，中心为二价铁原子O2COPO2↑(氧合)PO2↓(氧离)HbO2(鲜红色)(紫蓝色)Hb+O2PO2↑(氧合)PO2↓(氧离)Hb是有效的运O2工具2、是氧合(oxygenation)，非氧化(oxidation);Fe2+3、1分子Hb可与4分子O2可逆结合;

Hb+O2结合的最大量—氧容量

100ml血

Hb+O2结合的实际量—氧含量

氧含量⁄氧容量的%—氧饱和度（二）O2与Hb结合的特征:1、迅速、可逆：受PO2的影响、不需酶的催化；血液中去氧Hb达5g/100ml以上，皮肤、黏膜呈暗紫色称紫绀。一般是缺O2的标志，但也有例外。紫绀/发绀(cyanosis)

4、氧解离曲线呈S形（二）O2与Hb结合的特征:去氧Hb为紧密型（T型）亲O2力低Hb4个亚基的协同效应

4、Hb与O2的结合或解离曲线呈S形Hb的1个亚单位结合O2，其他三个亚单位对O2

的亲和力↑HbO2的1个亚单位释放O2，其他三个亚单位更易释放O2氧合Hb为疏松型（R型）亲O2力高（三）氧解离曲线表示血液PO2与Hb氧饱和度关系的曲线。反映不同血液PO2下，O2与Hb结合、解离的情况上段60-100mmHg较平（结合段）

反映：Hb与O2结合(主要在肺)表明：PO2变化大时，血氧饱和度变化小(90％～98％)意义:上下中①肺泡PO2在一定范围内降低时，不会明显缺氧；②VA/Q不匹配，即使呼吸加强,PO2

可达100—150mmHg,因血氧饱和度↑很少,也无助O2的摄取。VA/Q异常的后果：缺O2为主(CO2潴留)(1)CO2的扩散系数是O2的20倍；⑵动脉血静脉血PO2

97~100

40

PCO24046动-静脉短路时，动脉血PO2↓程度＞PCO2↑程度；⑶动脉血PO2↓PCO2↑颈A体主A体化学感受性反射呼吸加深加快肺泡通气量↑有助于CO2排出而几乎无助于O2的摄取中段40-60mmHg较陡（释放段）反映：Hb释放O2表明：PO2降低能促大量氧离，血氧饱和度下降显著(90％～75％)

上中下意义:维持正常安静时组织的氧供。如PO2=40mmHg时(V血)，血氧饱和度为75%；血氧含量为14.4ml/100ml血液组织消耗的氧量=19.4－14.4=5ml/100ml血液机体每分钟耗氧量=5L/min×50ml/L=250ml/minO2的利用系数——血液流经组织时释放出的O2容积占动脉血O2含量的百分数。（安静时为5/19.4=25%）下段15-40mmHg更陡反映：Hb与O2解离。表明：PO2稍有下降，血氧饱和度就急剧下降(75%-22%)

每100ml血液向组织释氧15ml,是正常时3倍，此段代表氧贮备。上中下意义:维持活动时组织的氧供。当组织代谢增强，PO2进一步降低时，HbO2将会释放更多的O2(反映血液供O2的储备)上段：结合段——肺中段：释放段——组织（安静状态）下段：解离段——组织（代谢旺盛）氧解离曲线P50↑表示亲和力↓：需更高的PO2才能达SO250%，曲线右移P50↓表示亲和力↑：需较低的PO2即能达SO250%，曲线左移（四）影响氧解离曲线的因素P50:

指血氧饱和度达50%时的PO2（正常为26.5mmHg）P50（四）影响氧解离曲线的因素

PH

和PCO2PCO2↑/PH↓[H+]↑→氧离曲线右移PCO2↓/PH↑[H+]↓→氧离曲线左移机制：CO2+H2O→HCO3-+H+→[H+]↑H+与Hb的某些A-的残基结合，促Hb盐键形成→Hb变T型→Hb与O2亲和力下降→曲线右移。组织：CO2扩散入血→血液[H+]↑→曲线右移→促氧离肺脏：CO2扩散入肺泡→血液[H+]↓→曲线左移→促氧合

酸度对Hb与O2亲和力的影响--波尔效应(Bohreffect)意义：4.影响氧离曲线的因素

温度T↑→氧离曲线右移T↓→氧离曲线左移

机制：

T↑→H+的活度↑→易解离

e.g.组织代谢↑→局部T↑、CO2和H+↑

→易解离;

T↓→H+的活度↓→难解离

e.g.

冬天，末梢循环↓→难解离→局部红、易冻伤

2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)

DPG↑→氧离曲线右移

DPG↓→氧离曲线左移

e.g.高原缺氧→RBC无氧代谢↑→DPG↑→曲线右移→氧离易

对低O2适应的重要机制;

e.g.大量输入库存血→DPG↓→曲线左移→释氧少。（冷冻血3周后，RBC无氧代谢停止→DPG↓。大量输入贮存血时应注意缺氧。）4.影响氧离曲线的因素机制：①能与Hb结合形成盐键→Hb构型变为T型；②能提高[H+]↑→波尔效应

CO↑：

CO↑→曲线左移→氧离难

4.影响氧离曲线的因素机制：（煤气中毒）①CO与Hb亲和力大:是O2的250倍；②CO与Hb的结合位点与O2相同，影响氧合；③CO与Hb的某亚基结合后，将增加其余三个亚基对O2的亲和力，妨碍氧解离。所以:既妨碍Hb与O2结合，又妨碍Hb对O2的解离,危害极大。

Hb的自身性质1）Fe

2+氧化成Fe3+

，失去运氧能力2）胎儿Hb为α2γ2（HbF），比成人Hbα2β2（HbA）对氧的亲和力大。利于由母体摄氧4.影响氧离曲线的因素反应过程：1.HCO3-的形式：88％

二、CO2的运输碳酸酐酶H2CO3HCO3-＋H+CO2＋H2O反应特征:①极快且可逆，反应方向取决于PCO2差，需酶催化②在RBC内反应,在血浆内运输③