人體生理學第五章呼吸

人體生理學第五章呼吸第一頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸呼吸過程的三個環(huán)節(jié)呼吸外呼吸氣體在血中的運輸內(nèi)呼吸肺通氣肺換氣組織換氣細胞內(nèi)氧化代謝第一節(jié)肺通氣肺通氣：肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。一、肺通氣的原理（一）肺通氣的動力直接動力：大氣與肺泡氣之間的壓力差。原動力：呼吸肌的舒縮引起的呼吸運動。第二頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸1．呼吸運動

（1）呼吸運動的過程：

（2）呼吸運動的形式：腹式呼吸與胸式呼吸。平靜呼吸與用力呼吸。

2．呼吸時肺內(nèi)壓的變化人工呼吸的原理：用人為的方法建立肺內(nèi)壓與大氣壓之間的壓力差。第三頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸3．胸膜腔內(nèi)壓胸膜腔內(nèi)壓比大氣壓低，稱為胸內(nèi)負壓。胸內(nèi)負壓是由肺的回縮力形成的。

正常值：平靜吸氣末：-5～-10mmHg

平靜呼氣末：-3～-5mmHg

胸內(nèi)負壓的生理意義：

①

維持肺泡處于擴張狀態(tài)，保證肺通氣和肺換氣；

②

促進靜脈血和淋巴液的回流。第四頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（二）肺通氣的阻力彈性阻力非彈性阻力肺通氣的阻力胸廓彈性阻力：肺彈性阻力氣道阻力：粘滯阻力慣性阻力肺彈性回縮力：1/3肺泡表面張力：2/3常態(tài)下可忽略不計氣流形式和速度、氣道半徑與胸廓所處的位置有關第五頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸1．彈性阻力和順應性順應性(C)：單位跨壁壓變化(△P)所引起的容積變化(△V)：C＝△V/△P(L/cmH2O)

順應性(C)與彈性阻力(R)呈反變關系。

（1）肺的彈性阻力和順應性肺的彈性阻力——肺的回縮力。肺的回縮力總是吸氣的阻力，呼氣的動力。肺的彈性阻力來自：①

肺的彈性回縮力(1/3);

②

肺泡表面張力(2/3)。第六頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸肺泡表面張力與肺泡表面活性物質肺泡存在液-汽界面，產(chǎn)生表面張力，形成肺泡回縮壓力(P)，P＝2T／r

P與肺泡半徑r成反比。小肺泡：r小，P大→塌陷；大肺泡：r大，P小→膨脹→破裂。第七頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸肺泡表面張力與肺泡表面活性物質肺泡表面活性物質由肺泡Ⅱ型細胞產(chǎn)生，主要成分為二棕櫚酰卵磷脂(DPPC)和表面活性物質結合蛋白(SP)，DPPC呈單分子層排列在肺泡的液-汽界面上，其密度隨肺泡的漲縮而改變。肺泡表面活性物質的主要作用是降低肺泡表面張力,從而減少肺泡的回縮力。此作用與DPPC分子的排列密度成正比。第八頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸肺泡表面張力與肺泡表面活性物質肺泡表面活性物質降低肺泡表面張力的意義:

①

有助于維持肺泡的穩(wěn)定性；

②

降低吸氣的阻力，有利于肺泡的擴張；

③

減少肺組織液生成，防止肺水腫。第九頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（2）胸廓的彈性阻力和順應性胸廓彈性阻力的作用：胸廓在自然位置時，無彈性阻力；胸廓擴張時，其彈性阻力向內(nèi)，是吸氣的阻力，呼氣的動力；胸廓縮小時，其彈性阻力向外，是吸氣的動力，呼氣的阻力。第十頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸2．非彈性阻力氣道阻力：氣體分子之間和氣體分子與氣道壁之間的摩擦。

（1）影響氣道阻力的因素：

①

氣流速度：流速快，則阻力大。

②

氣流形式：層流阻力小，湍流阻力大。

③

氣道管徑：管徑大，則阻力小。

氣道阻力與氣道半徑的4次方成反比。第十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（2）影響氣道管徑的因素

①

跨壁壓：跨壁壓大則氣道擴張→氣道管徑增大→氣道阻力降低。

②

肺實質對氣道壁的牽引→氣道擴張→管徑增大→氣道阻力降低。

③

自主神經(jīng)系統(tǒng)的調節(jié)：交感神經(jīng)→NE→氣道平滑肌的β2受體→氣道平滑肌舒張→氣道管徑增大→氣道阻力降低；迷走神經(jīng)→ACh→氣道平滑肌的M受體→氣道平滑肌收縮→氣道管徑縮小→氣道阻力增大。第十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（2）影響氣道管徑的因素以上三項隨呼吸周期而變：吸氣時跨壁壓增大肺擴張→對氣道壁的牽引力↑交感神經(jīng)興奮→氣道SM舒張→氣道阻力↓呼氣時跨壁壓降低肺縮小→對氣道壁的牽引力↓迷走神經(jīng)興奮→氣道SM收縮→氣道阻力↑第十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（2）影響氣道管徑的因素

④化學因素的影響：兒茶酚胺→氣道平滑肌舒張。

PGE2→氣道平滑肌舒張。

PGF2α→氣道平滑肌收縮。組胺、白三烯→氣道平滑肌收縮。吸入氣CO2增加→氣道平滑肌收縮。內(nèi)皮素→氣道平滑肌收縮。第十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸二、肺通氣功能的評價

（一）肺容積和肺容量：

1．肺容積

（1）潮氣量（TV）

（2）補吸氣量（IRV）或吸氣儲備量

（3）補呼氣量（ERV）或呼氣儲備量

（4）余氣量（RV）或殘氣量第十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸2．肺容量

（1）深吸氣量（IC）

（2）功能余氣量（FRC）

（3）肺活量、用力肺活量、用力呼氣量

①

肺活量(VC)：盡力吸氣后，從肺內(nèi)所能呼氣的最大氣體量。

②

用力肺活量(FVC)：做最大吸氣后，盡力盡快呼氣所能呼出的最大氣體量。第十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸2．肺容量

③第一秒鐘內(nèi)的用力肺活量稱為1秒用力呼氣量(FEV1)，通常以FEV1所占用力肺活量(FVC)的百分數(shù)表示。正常時，F(xiàn)EV1/FVC為80％。

FEV2/FVC為96％。

FEV3/FVC為99％。用力呼氣量是衡量肺通氣功能的理想指標。

（4）肺總容量（TLC）第十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（二）肺通氣量和肺泡通氣量

1．肺通氣量

（1）每分通氣量＝潮氣量×呼吸頻率正常成年人平靜呼吸時為6～9L/min。（2）最大隨意通氣量：可達到150L/min。（3）通氣貯量百分比通氣貯量百分比最大通氣量－每分平靜通氣量每分最大通氣量×100％＝正常成年人的通氣貯量百分比應≥93％第十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（二）肺通氣量和肺泡通氣量

2．無效腔和肺泡通氣量

解剖無效腔(anatomicaldeadspace)

肺泡無效腔(alveolardeadspace)

生理無效腔(physiologicaldeadspace)

肺泡通氣量(alveolarventilation)

肺泡通氣量＝(潮氣量－解剖無效腔)×呼吸頻率（三）呼吸功肺通氣阻力增大時，呼吸功增大。第十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸第二節(jié)肺換氣和組織換氣一、肺換氣和組織換氣的基本原理

（一）氣體的擴散氣體擴散速率（D）與下列因素有關：

①

氣體的分壓差：O2是CO2的10倍。②

氣體分子的擴散系數(shù)＝溶解度(S)分子量的平方根(√)MWCO2的擴散系數(shù)是O2的20倍。③擴散面積和距離。④溫度。CO2的擴散速率比O2快2倍。第二十頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（二）肺泡氣、血液和組織中氣體的分壓

（單位：mmHg）大氣肺泡氣動脈血靜脈血組織

PO2

158

103

100

40

30

PCO2

0.3

40

40

46

50（三）呼吸膜第二十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸二、肺換氣

（一）肺換氣過程

（二）影響肺換氣的因素

1．呼吸膜的厚度肺纖維化、肺水腫。

2．呼吸膜的面積肺不張、肺實變、肺氣腫、肺葉切除。第二十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（二）影響肺換氣的因素

3．通氣/血流比值(ventilation/perfusionratio)

每分鐘肺泡通氣量和每分鐘肺血流量之間的比值，稱為通氣/血流比值。正常成人安靜時的通氣/血流比值約為0.84。通氣/血流比值=0.84時，通氣與血流最匹配。過高或過低均導致肺換氣障礙→缺O(jiān)2和CO2潴留，以缺O(jiān)2為主。因此，通氣/血流比值是衡量肺換氣功能的理想指標。第二十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（二）影響肺換氣的因素肺通氣/血流比值＞0.84：因血流不足，使通氣相對過剩→部分肺泡氣未能與血液氣充分交換→肺泡無效腔增大；肺通氣/血流比值＜0.84：因通氣不足，使血流相對過?！o脈血氣體未能充分更新→功能性動-靜脈短路。（三）肺擴散容量

三、組織換氣第二十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸第三節(jié)氣體在血液中的運輸一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式

O2和CO2在血液中以物理溶解和化學結合兩種形式進行運輸。二、氧的運輸（一）血紅蛋白(Hb)的分子結構（二）Hb與O2結合的特征

1．反應快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影響；

2．Fe2+與O2結合是氧合而不是氧化；第二十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（二）Hb與O2結合的特征

3．結合量：1分子Hb可結合4分子O2

100ml血液中Hb所能結合的最大O2量，稱為Hb氧容量;實際結合的O2量,稱為Hb氧含量；Hb氧含量占Hb氧容量的％，稱為Hb氧飽和度。由于血液中溶解的O2量很少，可忽略不計。因此,通常將Hb氧容量、Hb氧含量、Hb氧飽和度分別視為血氧容量、血氧含量、血氧飽和度。第二十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（二）Hb與O2結合的特征氧合血紅蛋白(HbO2)呈鮮紅色。去氧血紅蛋白(HHb)呈紫藍色。當血液中的去氧血紅蛋白＞5g/100ml時，皮膚、粘膜呈暗藍色，稱為發(fā)紺(cyanosis)。出現(xiàn)發(fā)紺常表示機體缺氧。

4．Hb在與O2的結合或解離過程中發(fā)生變構效應，使氧解離曲線呈

S形。第二十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（三）氧解離曲線反映血液PO2與Hb氧飽和度關系的曲線，稱為氧解離曲線。

1．氧解離曲線的上段：PO2100～60mmHg

曲線較平坦，表明PO2的變化對Hb氧飽和度的影響不大。意義：吸入氣PO2只要不低于60mmHg，血液就可攜帶足夠量的O2供組織細胞利用。第二十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（三）氧解離曲線

2．氧解離曲線的中段：PO260～40mmHg

曲線較陡直，是反映HbO2釋放O2的部分。表示PO2稍降低，Hb氧飽和度將明顯降低，有較多的O2釋放，有利于組織利用O2。血液流經(jīng)組織時釋放出的O2容積占動脈血O2含量的百分數(shù)，稱為O2利用系數(shù)。安靜時的O2利用系數(shù)約為25％。第二十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（三）氧解離曲線

3．氧解離曲線的下段：PO240～15mmHg

更陡，表示PO2稍降低，Hb氧飽和度將大大降低。在組織活動加強時，PO2可降低至15mmHg,O2利用系數(shù)可提高到75％，是安靜時的3倍。因此，該段曲線也可反映血液中O2的儲備。第三十頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（四）影響氧解離曲線的因素

通常用P50來表示Hb對O2的親和力。

P50：使Hb氧飽和度達到50％時的PO2。

P50升高：表示Hb對O2的親和力降低，即Hb與O2

難結合，易解離。

P50降低：表示Hb對O2的親和力升高，即Hb與O2易結合，難解離。第三十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（四）影響氧解離曲線的因素

1．pH和PCO2的影響：

pH降低或PCO2升高→Hb對氧的親和力降低→P50升高→氧解離曲線右移。

pH升高或PCO2降低→Hb對氧的親和力增加→P50降低→氧解離曲線左移。酸度對Hb氧親和力的這種影響，稱為波爾效應(Bohreffect)。波爾效應的生理意義：在肺部，有利于Hb結合O2；在代謝旺盛的組織，有利于O2的釋放。第三十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（四）影響氧解離曲線的因素

2．溫度的影響：溫度升高時，Hb對氧的親和力降低→P50升高→氧解離曲線右移→有利于O2的釋放；溫度降低時，曲線左移，不利于O2的釋放。意義：組織活動加強時，局部溫度升高，有利于HbO2解離，因此組織可獲得更多O2，以適應代謝增加的需要。第三十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（四）影響氧解離曲線的因素

3．2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)的影響：

2,3-DPG增加→Hb對氧的親和力降低→P50升高→氧解離曲線右移；反之，氧解離曲線左移。意義：在慢性缺氧、貧血、高山低氧等情況下，糖無氧酵解加強，紅細胞內(nèi)2,3-DPG生成增加，氧解離曲線右移，有利于釋放較多的O2，改善組織的缺氧狀態(tài)。第三十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（四）影響氧解離曲線的因素

4．其他因素①

胎兒Hb與O2的親合力大。②

Hb中的Fe2+→Fe3+。③

異常Hb的運O2功能低。④

CO的影響：占據(jù)Hb中O2的位點→妨礙O2與Hb結合。提高Hb對O2的親和力，妨礙O2的解離。第三十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸二、二氧化碳的運輸（一）CO2的運輸形式：物理溶解：5％化學結合：95％

（1）碳酸氫鹽(HCO3-)的形式：約占88％

（2）氨基甲酰血紅蛋白的形式：約占7％第三十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸CO2HCO3-Cl-HHb＋O2O2（1）在組織細胞：＋

H2OCO2H2CO3＋HbO2HCO3-Cl-

H+1．碳酸氫鹽（HCO3-）紅細胞血漿第三十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸（2）在肺部：紅細胞血漿肺泡H2CO3H2O＋CO2CO2HbO2＋

H+HCO3-Cl-HHb＋O2O2CO2HCO3-Cl-O2O2

O2與Hb結合可促使CO2的釋放，而去氧血紅蛋白則容易與CO2結合，這種現(xiàn)象稱為何爾登效應。1．碳酸氫鹽（HCO3-）第三十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸2．氨基甲酰血紅蛋白

（1）在組織：

HbO2釋放O2→去氧Hb

去氧Hb與CO2結合→氨基甲酰血紅蛋白

（2）在肺部：

O2與Hb結合→HbO2

氨基甲酰血紅蛋白釋放出CO2。

（二）CO2解離曲線第三十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸第四節(jié)呼吸運動的調節(jié)一、呼吸中樞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，產(chǎn)生和調節(jié)呼吸運動的神經(jīng)元群，稱為呼吸中樞。

1．脊髓：有支配呼吸肌的運動神經(jīng)元。

2．低位腦干：基本的呼吸節(jié)律產(chǎn)生于延髓。

3．高位腦第四十頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸二、呼吸節(jié)律的形成機制腦橋呼吸調整中樞中樞吸氣活動發(fā)生器

吸氣切斷機制吸氣肌運動神經(jīng)元

→肺擴張→肺牽張感受器興奮迷走神經(jīng)＋-吸氣＋＋＋＋吸氣神經(jīng)元第四十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸三、呼吸的反射性調節(jié)

（一）化學感受性反射

1．化學感受器（1）中樞化學感受器：延髓腹外側淺表層。感受腦脊液和局部細胞外液中[H+]的變化。（2）外周化學感受器：頸動脈體、主動脈體。感受血液中PO2、PCO2和[H+]的變化。第四十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸2．CO2、H+和O2對呼吸的調節(jié)

（1）CO2對呼吸運動的調節(jié)

CO2是調節(jié)呼吸運動最重要的生理性化學因素。一定水平的CO2對維持呼吸中樞的基本活動是必需的。由于肺通氣或肺換氣障礙→血液PCO2升高。吸入氣CO2增加→肺泡氣PCO2升高→血液PCO2升高。血液PCO2升高可通過兩條途徑影響呼吸運動。第四十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日人體生理學第五章呼吸2．CO2、H+和O2對呼吸的調節(jié)

（1）CO2對呼吸的調節(jié)：①

血液中CO2透過血-腦屏障→腦脊液CO2增加，CO2＋H2O→H2CO3→HCO3-＋H+，H+刺激延髓腹外側淺表層的中樞化學感受器→呼吸中樞興奮→呼吸加深加快。

②

血液CO2→頸動脈體和主動脈體→竇神經(jīng)和迷走神經(jīng)→延髓→呼吸中樞興奮→呼吸加深加快。兩條途徑中，中樞化學感受器途徑是主要的