动物生理学 第五章 呼吸

第五章呼吸

目的要求：1明确肺通气和气体交换的原理。2掌握胸内负压形成原因及生理意义。3掌握气体在血液中运输的形式以及肺

的牵张反射和化学性调节。4

呼吸节律的维持等作一般了解。概述一呼吸的概念及意义1概念：指机体与外界环境间的气体交换过程。2意义：维持机体正常新陈代谢和内环境的相对稳定。二、呼吸的全过程（三个环节）呼吸的各个环节(外呼吸、气体运输、内呼吸)1）外呼吸

肺通气：肺泡气与外界空气之间的气体交换

肺换气：肺泡气与肺毛细血管之间的气体交换2）气体在血液中的运输通过血液循环将从肺泡摄取的氧运送到组织细胞，同时把组织细胞产生的二氧化碳运送到肺3）内呼吸细胞通过组织液与毛细血管间的气体交换第一节肺通气实现肺通气的结构基础包括：呼吸道、肺泡、胸廓、膈、呼吸肌、胸膜腔呼吸道气体通道肺泡肺换气的主要场所胸廓、膈肺通气的动力一、呼吸道的组成及功能1组成上呼吸道：鼻、咽、喉下呼吸道：气管、支气管及分支2功能1>保护功能净化、温湿气体2>调节气道阻力呼吸道平滑肌舒缩，引起气管管径变化，影响气流阻力呼吸系统结构模式图呼吸单位：呼吸性小支气管、肺泡管、气囊、肺泡二、肺通气的动力呼吸运动是肺通气的原动力。通过呼吸运动改变肺内压，使之与外界大气压间出现压差，推动气体进/出肺。肺内压是肺通气的直接动力。（一）呼吸运动1概念：呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小称为～。2分类吸气运动呼气运动

吸气肌：膈肌和肋间外肌呼吸肌呼气肌：肋间内肌和腹肌辅助吸气肌：斜角肌、胸锁乳突肌等平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。用力呼气时，呼气才是主动。3呼吸方式

腹式呼吸胸式呼吸胸腹式呼吸（二）肺内压推动气体进出肺的直接动力概念：肺或肺泡内的压力吸气初：肺内压<大气压吸气末呼气初：肺内压>大气压呼气末肺内压=大气压（三）胸内压1概念：胸膜腔内的压力叫～。2胸膜腔的形成：胸膜脏层和壁层间潜在的密闭腔隙。腔内有少量的浆液，无气体。浆液的作用：1>起润滑作用2>浆液分子内聚力使两层胸膜贴附在一起，不易分开3胸内压的形成：

A、胸膜腔为密闭的腔隙。B、胸膜腔脏层压力间接形成胸膜腔内压=肺内压-肺回缩力=-肺回缩力（条件：在吸气末或呼气末，肺内压=大气压，若大气压=0）无论吸气还是呼气压力均为负，又叫胸内负压。4胸内压的测定

呼气时,绝对值减小；吸气时,绝对值增大。

5胸膜腔负压的生理意义：

A、保证和维持肺的扩张状态。

B、促进静脉血和淋巴的回流。作用于胸腔内壁薄而扩张性大的腔静脉和胸导管。

C、有利于呕吐和逆呕6气胸刺破胸膜腔就会造成气胸。三肺通气的阻力

肺组织本身的弹性回缩力1/3

肺弹性阻力

弹性阻力

肺泡内气-液界面的表面张力2/370％胸廓的弹性阻力

气道阻力(为主)80－90％非弹性阻力30％粘滞阻力等

（一）弹性阻力和顺应性弹性阻力：弹性组织在外力作用下变形时，有1概念（R）对抗变形和弹性回位的倾向。用顺应性来度量。顺应性：在外力作用下，弹性组织的可扩张性（C）2、二者关系：1容积变化（△V）C=或C=R压力变化（△P）

（L/CmH2O）3、肺及胸廓顺应性和弹性阻力（1）肺及胸廓顺应性肺容量变化（△V）肺的顺应性（C）=跨肺压变化（△P）胸腔容积的变化（△V）胸廓的顺应性（C）=跨胸壁压的变化（△P）压力与肺容量之间的关系的变化可用压力－容量曲线表示。

肺静态顺应性曲线跨肺压(cmH2O)肺容积变化(升)（2）肺及胸廓弹性阻力

肺弹性阻力肺组织本身的弹性回缩力

1/3

（图示见后）（弹性组织、胶原纤维对抗肺扩张，受牵拉而回缩的力量）

肺泡表面张力

2/3（肺泡内表面液体分子层与肺泡内气体形成液-气界面，液体层分子间相互吸引形成表面张力，该力使肺泡趋于缩小）2×T(表面张力)

（回缩力）P＝

r（液泡半径）

A、成分：二棕榈酰卵磷脂（DPPC）。B、作用：降低肺泡液-气界面的表面张力。C、生理意义维持肺泡的稳定性；（防止肺气肿）减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿；减小肺回缩力，增大肺顺应性。肺表面活性物质胸廓的弹性阻力：来自于胸廓的弹性回缩力。其方向视胸廓的位置而定（胸廓的自然位置的肺容量，相当于肺总量的67%）。（二）非弹性阻力气道阻力、惯性阻力、粘滞阻力

（气道阻力是主要成分，约占80-90%）影响气道阻力的因素：1）流速2）气流形式3）气道口径四、肺容积与肺容量（一）肺容积：（1）潮气量（2）补吸气量（3）补呼气量（4）余气量（二）肺容量（1）深吸气量（2）功能余气量（3）肺活量（4）肺总量五、肺通气量1、每分通气量：每分钟吸入或呼出的肺内气体的总量。每分通气量=潮气量×呼吸频率2、肺泡通气量=（潮气量-无效腔量）×呼吸频率解剖无效腔（上呼吸道至呼吸性细支气管）肺泡无效腔

生理无效腔深而慢的呼吸比浅而快的呼吸肺通气效率高：第二节肺换气和组织换气回顾肺换气和组织换气的含义气体交换原理：气体分子不停地进行着无定向的运动，其结果是气体分子从高分压向低分压扩散。一、气体交换的动力--分压差影响气体扩散速率的因素1.气体分压差2.气体的分子量和溶解度3.扩散面积和距离4.温度二、气体交换过程1血液与肺泡间的气体交换（肺换气）呼吸膜－－肺交换的组织结构（6层<1um）①含表面活性物质的液体分子层②肺泡上皮细胞③肺泡上皮基膜④间质⑤毛细血管基膜⑥毛细血管内皮细胞3影响气体交换的因素1>影响肺部气体交换因素

①呼吸膜的厚度、通透性、表面积②换气肺泡的数量每分钟肺泡通气量VA③通气/血流比值()每分钟血流Q

A.比值=0.84气体交换充分B.比值>0.84肺泡无效腔增大C.比值<0.84功能性动静脉短路2血液与组织间的气体交换比值的异常会导致血液缺O2和CO2的滞留，但主要是缺O2，原因：a.动静脉血间的O2分压差远大于CO2的分压差b.CO2的扩散较O2快（20.5倍）c.血液缺O2和CO2的滞留可刺激呼吸，增加的排出但无助于的摄入2>影响组织换气的因素

①组织代谢水平②血流量第四节气体在血液中的运输气体运输是指循环血液对O2和CO2的运输，是实现气体交换的重要环节。物理溶解O2占总运输量的1.5%运输形式（很少）CO2占总运输量的5-6%化学结合O2占总运输量的98.5%CO2占总运输量的94-95%一、氧的运输1物理溶解形式的运输2化学结合形式的运输－－氧合血红蛋白(HbO2)

Hb氧容量:100ml血液中Hb所能结合氧的最大量

Hb氧含量：100ml血液中Hb实际结合氧的量

Hb氧饱和度：Hb氧含量占Hb氧容量的百分数当物理溶解忽略时，三个名词变为：血氧容量、血氧含量和血氧饱和度1>氧合血红蛋白的生成与解离Hb的组成：1个珠蛋白（2条α链，2条β链）

4个血红素（Fe2+和吡咯基）Hb与O2结合特征A.反应快，可逆，受PO2影响。O2+HbHbO2鲜红B.Fe2++O2Fe2+O2，氧合C.结合量:Hb结合4个O2，1gHb1.34mlO2D.Hb与O2结合曲线为S型,因Hb的变构效应O2+紧密型疏松型(T型)(R型)一个亚单位与O2结合后其他亚单位易与O2结合。反之，一个亚单位与O2解离，其他亚单位更易释放O2。肺PO2高组织PCO2高紫绀：因缺氧造成。当皮肤或粘膜表层毛细血管中HHb含量增加到较高水平时，皮肤或粘膜会出现青紫色，称～。2>氧离曲线及其生理意义氧离曲线：以氧分压为横坐标，氧饱和度为纵坐标，绘制出氧分压对Hb结合氧量的函数曲线上段:PO2在60~100mmHg平坦，表明PO2的变化对氧饱和度影响不大例PO2为100mmHg，HbO2饱和度为97.4%（动脉血PO2）

PO2为150mmHg，HbO2饱和度为100%，上升2.6%PO2为70mmHg，HbO2饱和度为94%，下降3.4%因此，即使吸入气的PO2有所下降，如在高原、高空，但只要PO2不低于60mmHg，Hb氧饱和度仍能保持在90%以上。这样血液仍可携带足够量的氧，不致于发生机体缺氧。中段:PO2在60~40mmHg陡直，HbO2释放O2PO240mmHg，相当于混合静脉血中PO2，此时Hb氧饱和度约为75%。血氧含量14.4ml/100ml,(而动脉血PO2100mmHg,氧含量19.4ml/100ml),即100ml血液流过组织时释放5mlO2.下段:

<40mmHg更陡，说明当稍有变化，就会导致血氧饱和度大的变化，有利于O2的释放静脉(atrest)动脉在组织活动加强时，PO2可降至15mmHg.在这段PO2稍下降，HbO2就可大大下降，HbO2进一步解离，氧含量仅为4.4ml,这样100ml能供应组织15mlO2是安静时3倍。3>氧离曲线的位移及其影响因素Hb对氧的亲和力：血氧饱和度为50％时的PO2，用

P50表示。正常P50＝3.5Kpa若需要更高的才能达到50％的血氧饱和度，表明Hb对氧的亲和力下降，曲线右移；反之，左移。影响氧离曲线移位的因素：①PH和CO2当pH或PCO2，Hb对氧的亲和力下降，曲线右移有利于Hb释放O2

波尔效应：pH下降或PCO2增加引起Hb对氧的亲和力下降，曲线右移，这种现象称～。

意义：促进肺毛细血管血液的氧合；利于组织血液中氧的释放②温度（升高，曲线右移）③2,3-DPG

能与Hb结合，降低Hb对氧的亲和力，曲线右移④Hb自身性质的影响当Fe2+Fe3+失去运氧，曲线右移二、二氧化碳的运输

两种形式运输，其中化学结合占95％（以碳酸氢盐形式占88％，氨基甲酸血红蛋白形式占7％）血浆溶解的CO2扩散入红细胞中以这两种形式存在。1以碳酸氢盐形式运输

（1）CO2来源：依分压差透过细胞膜及毛细血管壁进入血液中。在血浆中

特点：可逆、反应方向决定PCO2；由于碳酸酐酶（CA）少，反应速度慢。

（2）大部分CO2在PCO2作用下进入红细胞，红细胞中含有大量CA，使反应较血浆中快50.00倍，H2CO3迅速解离为H++HCO3-（3）由于红细胞膜上负离子易于通过，所以HCO3-依浓度差扩散进入血浆，还有一部分HCO3-

+K+→KHCO3。H+被脱氧血红蛋白所缓冲：（4）氯转移：HCO3-大部分扩散入血浆，使红细胞内负离子减少小于血浆中，血浆中最多负离子Cl-依电位差向→红细胞,称氯转移。有利于HCO3-移入血浆，上述反应继续，CO2不断从组织进入血液。（5）进入血浆中HCO3-与Na+结合形成NaHCO3（6）进入血液CO2以KHCO3和NaHCO3形成运输到鳃（肺）处，由于外界PCO2〈PCO2血液，血液中CO2逸出，反应逆向进行。2以氨基甲酸血红蛋白形式运输CO2进入红细胞后，可与血红蛋白自由氨基结合，形成氨基甲酸血红蛋白。