生理学第五章呼吸

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2、三级,,第四级,,第五级,,单击此处编辑母版标题样式,,,*,,,,,,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,单击此处编辑母版标题样式,,,*,,,,,,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,单击此处编辑母版标题样式,,,*,,,,,,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,单击此处编辑母版标题样式,,,*,,,,,,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,单击此处编辑母版标题样式,,,*,乌兰察布医学高等专科学校 张志鹏,生理学,第五章 呼 吸,,,第一节,,肺通气

3、,,,第二节,,,呼吸气体的交换,,,第四节,,呼吸运动的调节,,,第三节,,气体在血液中的运输,第五章 呼 吸,机体与外环境之间的,气体交换,过程。,,,呼吸过程的三个环节：,1.,外呼吸（肺呼吸）,,②,肺换气,①,肺通气,2.,气体在血液中的运输,3.,内呼吸（组织换气）,第五章 呼吸,呼 吸,（,respiration,）,,血液,,循环,组织,,细胞,O,2,CO,2,O,2,CO,2,肺,肺通气,肺换气,气体运输,组织换气,O,2,CO,2,CO,2,O,2,呼吸过程的三个环节示意图,第五章 呼吸,指肺与外界环境之间的气体交换。,,,1.,肺通气的器官,:,,呼吸道：,沟通肺泡与外

4、界环境的气体通道,,肺泡：,气体交换的场所。呼吸膜六层结构,,胸廓：,肺通气的动力,,,第一节 肺通气,肺通气,（,pulmonary ventilation,,）,2.,肺通气原理,气体进出肺取决于两方面因素的相互作用：,,一是推动气体流动的动力；,,二是阻止其流动的阻力。,,前者必须克服后者，才能实现肺通气。,第一节 肺通气,,一、肺通气的动力,,原动力,：,呼吸运动,直接动力,： 肺内压与大气压的压力差,肺通气,第一节 肺通气,（一）呼吸运动：,呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小,,,包括吸气运动和呼气运动。,参与呼吸的肌肉,,主要吸气肌,：膈肌和肋间外肌,,主要

5、呼气肌,：肋间内肌和腹肌,,辅助吸气肌,：斜角肌、胸锁乳突肌等,第一节 肺通气,1.,吸气运动：,吸气肌收缩－胸廓扩张－肺扩张－肺容量增加－肺内压暂时下降－气体进入肺,,,2.,呼气运动,：,膈肌和肋间外肌舒张－肺回缩－胸廓回缩－肺内压升高－气体被呼出,,,3.,呼吸的类型,,a.,平静呼吸和用力呼吸,,b.,腹式呼吸和胸式呼吸：一般男性以腹式呼吸为主，女性以胸式呼吸为主。,第一节 肺通气,（二）呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化,肺泡内的压力。,吸气初：肺内压,<,大气压 吸气开始,,吸气末：肺内压,=,大气压 吸气停止,,呼气初：肺内压,>,大气压 呼

6、气开始,,呼气末：肺内压,=,大气压 呼气停止,肺内压,（,intrapulmonary pressure,）,在呼吸运动中，肺内压随胸腔容积的变化而发生,,周期性变化。,第一节 肺通气,胸膜腔,：,,位于两层胸膜之间的潜在、密闭的腔隙，其内仅少量浆液。,第一节 肺通气,胸膜腔内的压力。,胸膜腔内压,（,Intrapleural pressure,）,胸膜腔负压的,产生原理,:,胸膜腔内压,=,肺内压－肺回缩压,,在吸气末或呼气末,,,肺内压,=,大气压：,,,胸膜腔内压,=,大气压－肺回缩压,,若将大气压视为零，则：,胸膜腔内压,=,－肺回缩压,,第一节 肺通气,胸膜腔负压的

7、生理意义,维持肺的扩张状态,,,并使肺随胸廓运动而被动运动,;,,促进静脉血和淋巴液的回流,.,,,,,气胸的危害,……,第一节 肺通气,二、肺通气的阻力,弹性阻力,非弹性阻力,肺通气阻力,胸廓弹性阻力,：,与胸廓所处的位置有关,肺弹性阻力,,（回位力）,气道阻力,：与气体流动形式和气道半径有关,粘滞阻力,惯性阻力,肺弹性回缩力,: 1/3,肺泡表面张力,：,2/3,常态下可忽略不计,第一节 肺通气,肺泡表面张力与肺泡表面活性物质,,肺泡壁内表面覆盖着一薄层液体，与肺泡直接形成液,-,气界面，产生了表面张力，称为肺泡表面张力。,液层表面张力沿曲面的切线分向拉紧液面，指向肺泡中心，使肺泡趋于

8、缩小，构成肺的回缩力，约占总回缩力的,2/3,。,第一节 肺通气,肺泡表面张力造成的负面影响：,,,（1）阻碍肺泡的扩张，增加吸气阻力,,（2）使相通的大小肺泡内压不稳定,,（3）促近肺部组织液生成，易产生肺水肿,第一节 肺通气,肺表面活性物质（,pulmonary surfactant),,由肺泡Ⅱ型细胞分泌,,,主要成分为,二棕榈酰卵磷脂,。,,作用：降低肺泡表面张力,×,第一节 肺通气,,生理意义：,,（,1,）降低吸气阻力，有利于肺的扩张，使吸气省力。,,（,2,）维持大小肺泡容积的稳定性。,,（3）减少肺间质和肺泡内组织液的生成，防止肺水肿。,,第一节 肺通气,气道阻力,,气体通过呼

9、吸道时气体分子之间及气体分子与气道壁之间的摩擦力。,约占非弹性阻力,80-90%,。,,影响气道阻力的因素,:,,,（,1,）呼吸道口径大小,,（,2,）气流速度,,（,3,）气流形式,第一节 肺通气,,三、肺通气功能的评价,（一）肺容积,,1.,潮气量,(TV),：每次吸入或呼出的气量。平静，,500mL,。,,2.,补吸气量,（,IRV,）：平静吸气末，尽力吸气所能吸入的气量。,1500-2000mL,,3.,补呼气量,（,ERV,）：平静呼气末，尽力呼气所能呼出的气量。,900-1200mL,,4.,余气量,（,RV,） ：最大呼气末存留于肺内不能再呼出的气量。,1000-1500mL,

10、,第一节 肺通气,潮气量,,400~600ml,补吸气量,(,吸气储备量,),,1500~2000ml,补呼气量,(,呼气储备量,),,900~1200ml,余气量,,1000~1500ml,深吸气量,功能余气量,肺活量,,肺总量,第一节 肺通气,(,二,),肺通气量,,1.,每分通气量,:,指每分钟吸入或呼出的气体总量。,,,,,肺通气量,=,潮气量,×,呼吸频率,,平静呼吸时,,,正常成人约为,:,,500ml×(12~18),次,/,分＝,6~9L/min,,第一节 肺通气,2.,无效腔与肺泡通气量,,无效腔,-----,从鼻到肺泡,,,凡没有参与肺泡与血液间的气体交换的容积,.,,解剖

11、无效腔,:,从鼻到终末细支气管的呼吸道容积,,,正常成人,约,150ml,。,第一节 肺通气,肺泡通气量,----,每分钟在肺泡中进行气体交换的有效通气量。,,肺泡通气量＝,(,潮气量－无效腔气量,)×,呼吸频率,,不同呼吸频率和幅度的每分肺通气量和肺泡通气量,呼吸形式,呼吸频率,,,(,次,/min),潮气量,,(ml),肺通气量,(ml/min),肺泡通气量,(ml/min),平静呼吸,12 500 6000,4200,,浅快呼吸,24 250 6000,2400,,深慢呼吸,6

12、 1000 6000,5100,表明,:1.,在一定范围内深而慢的呼吸更有效。,,2.,肺泡通气量比每分通气量更能反应肺通气的真实效能。,第一节 肺通气,一、气体交换的原理,,,气体分子不停的进行着无定向的运动，其结果是气体分子从分压高处向分压低处移动，这一过程称为气体扩散。,,肺换气和组织换气就是物理性的扩散过程。,,,第二节 呼吸气体的交换,,肺泡气 动脉血,混合静脉血,组织,PO,2,13.6 13.3,,(102) (100),,5.3,,(40),4.0,,(30),PCO,2,5.3

13、 5.3,,(40) (40),,6.1,,(46),6.6,,(50),在肺部,O,2,的分压差为,62mmHg,，,CO,2,分压差为,6mmHg,,第二节 呼吸气体的交换,气体的分子量与溶解度,,,分压差*溶解度,,D∝,,,√分子量,,,气体的扩散速率与溶解度成正比,,气体的扩散速率与分子量的平方根成反比,,第二节 呼吸气体的交换,,肺换气与组织换气,,换气动力,:,分压差,,换气方向,:,分压高→分压低,,换气结果,:,,,肺Ｖ血 组织Ａ血,,↓ ↓,,Ａ血 Ｖ血,CO,2,组织细胞,二、气体交换的过程,O,2,（,30

14、,）,,CO,2,（,50,）,,第二节 呼吸气体的交换,O,2,肺泡,(,二,),影响肺换气的因素：,,1.,呼吸膜的厚度,:,反比；,,,(0.2~1,m,),,2.,呼吸膜的面积,:,正比,;,,(70㎡,,安静时仅用,40 ㎡),,3.,通气,/,血流比值,(V,A,／,Q),6,层＜,1μm,厚,,第二节 呼吸气体的交换,通气,/,血流比值：,每分钟肺泡,,通气量与肺血流量的比值,,,正常时：,V/Q = 0.84,,表明,,此时气体交换的效率最高。,,第二节 呼吸气体的交换,V/Q,比值↑＞,0.84,,肺血管栓塞,,通气过度，血流不足,,—,肺泡无效腔增大,,第二节 呼

15、吸气体的交换,V/Q,比值↓＜,0.84,,支气管痉挛,,通气不足，血流过多,,—,功能性,A-V,短路,,第二节 呼吸气体的交换,一、氧的运输,,,运输形式,:,,(1),物理溶解：占,1.5%,；,,,(2),化学结合：占,98.5%,,,与红细胞内的,血红蛋白,(Hb),结合成,,氧合血红蛋白,(,HbO,2,).,第三节 气体在血液中的运输,,☆,O,2,和,CO,2,在血液中运输的形式,:,,,物理溶解和化学结合,(,主要,),,,(,一,) Hb,与,O,2,结合的特征,,1.,反应快、可逆、不需酶的催化,,,受,PO,2,的影响,,(PO,2,高时结合,, PO,2,低时解离

16、,),,,2.,是,氧合,,,而不是,氧化,:,,Hb,的,Fe,2+,与,O,2,结合后仍是二价铁。,第三节 气体在血液中的运输,,3. 1,分子,Hb,可结合,4,分子,O,2,Hb,的氧容量,(≈,血氧容量,)──,每升血液中,Hb,所,,能结合的最大,O,2,量。,,Hb,的氧含量,(≈,血氧含量,)──,每升血液中,Hb,实,,际结合的,O,2,量。,,Hb,的氧饱和度,(≈,血氧饱和度,)──Hb,氧含量占,Hb,,氧容量的百分比,.,第三节 气体在血液中的运输,二、,CO,2,的运输,,,(,一,) CO,2,的运输形式,,(1),物理溶解,(5%),；,,(2),化学结合,

17、(95%) :,,①,碳酸氢盐,(87%);,,②,氨基甲酸血红蛋白,(7%).,,,第三节 气体在血液中的运输,,,,H,2,CO,3,H,2,O+CO,2,碳酸酐酶,CO,2,CO,2,HCO,3,-,+,H,+,HCO,3,-,+,Na,+,NaHCO,3,Cl,Cl,血浆,,红细胞,组织,+,H,b,H,b,-CO,2,第三节 气体在血液中的运输,1.,碳酸氢盐,在肺脏氧与二氧化碳运输形式,2.,氨基甲酸血红蛋白,(HHbNHCOOH),,,在组织,,HbNH,2,O,2,+H,＋,+CO,2,HHbNHCOOH+O,2,,,在肺,,特点,:,,(1),无需酶的催化,,,反应迅速可

18、逆,;,,(2),主要受氧合作用的调节,.,第三节 气体在血液中的运输,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成,(,一,),呼吸中枢,中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群,广泛分布在脊髓、延髓、脑桥、间脑、大脑皮层,。,第四节 呼吸运动的调节,第四节 呼吸运动的调节,动物脑干横切实验,,延髓是呼吸基本中枢,,,脑桥是呼吸调整中枢。,第四节 呼吸运动的调节,二、呼吸的反射性调节,(,一,),机械感受性调节,肺牵张反射：肺扩张或缩小而引起的呼吸的反射性变化。,（平静呼吸时不参与调节）,切断双侧迷走神经，呼吸有何变化？,第四节 呼吸运动的调节,1,）机制：,,肺扩张→肺牵感器兴奋→迷

19、走,N→,延髓,,吸气,N,元抑制→吸气转为呼气,,2,）作用：,,使吸气不至于过长过深，防止肺通气过度,,吸气切断机制,呼吸变得深而慢,（二）化学感受性反射,1.,化学感受器,(1),外周化学感受器,颈动脉体,,主动脉体,PO,2,↓,,H,＋,↑,,,PCO,2,↑,,（,+,）,窦,N,迷走,N,延髓,呼吸加深加快,第四节 呼吸运动的调节,(2),中枢化学感受器,,,延髓腹外侧浅表区,脑脊液和局部组织外液中的,H,+,有效刺激 ：,第四节 呼吸运动的调节,2. CO,2,、,H,+,,、,O,2,对呼吸的调节,,CO,2,：,是调节呼吸的最重要的体液因素,,,,,P,CO,2

20、,在一定范围内升高，可加强对呼吸的刺激；超过,,,一定限度，抑制呼吸，起麻醉效应,,,,,中枢化学感受器途径是主要的，比外周敏感（,80%,）,,,,外周化学感受器在快速反应中起作用（,20%,）,第四节 呼吸运动的调节,,,H,+,,,中枢化学感受器对,H,+,的敏感性较外周化学感受,,器高，脑脊液中的,H,+,是中枢化学感受器的最有,,,效刺激,,,,血中,H,+,,（不易通过血脑屏障），以刺激,外周,,化学感受器为主,第四节 呼吸运动的调节,,,,,O,2,缺氧,完全通过外周化学感受器实现对呼吸的,刺激,,,作用,,,严重缺氧对呼吸中枢的直接作用表现为抑制效应,,PO,2,<60mmHg,时，才出现反射效应，对正常呼,,,吸调节意义不大。,第四节 呼吸运动的调节,PCO,2,、H,+,和,PO,2,影响呼吸的相互关系,,1）在正常呼吸调节中,PCO,2,起主导作用，其次是,H,+,，最弱是,O,2,。,,2）三个因素中任一改变，可引起其它两个因素的继发性改变。,,,第四节 呼吸运动的调节,