气体交换和运输.doc

第三节 气体交换和运输空气进入肺泡后，和循环毛细血管的血液进行气体交换。空气中的O2由肺泡进入血液，而静脉血中的CO2从血液进入肺泡。这样交换后，动脉血中的O2运到身体各部组织，在组织与血液之间再进行一次交换，O2最后进入组织细胞，组织细胞代谢所产生的CO2则经细胞间隙液进入血液，随血液循环到肺，再进行气体交换。一、气体交换气体交换是以扩散的方式进行的。（一） 气体交换的分压差与气体交换1气体扩散动力 气体交换的动力是气体分压差。气体也总是从分压高处向分压低处扩散。所谓分压是指混合气体中各组成气体具有的压力。例如在海平面的大气压平均约为101kPa，O2含量为20.84%，则O2分压（PO2）约为20.7kPa；N2的含量为78.62%，其分压（PN2）约为79.4kPa；CO2含量仅0.04%，则CO2分压（PCO2）仅0.04kPa。（二）气体交换的过程肺泡气直接与肺毛细管血液直接进行气体交换。其成分既不同于吸入气也不同于呼出气。通过呼吸运动，肺泡气不断获得更新，因而保持了它所含O2和CO2浓度的相对稳定性。肺泡气PO2高于静脉血的PO2；其CO2分压则低于静脉血的PCO2。因此，O2由肺泡向静脉血扩散；而CO2由肺动脉毛细管中静脉血向肺泡扩散。这样，静脉血变成了动脉血。当动脉血经毛细血管流向组织时，组织内PO2低于动脉血的PO2；而其PCO2则高于动脉血的PCO2，这里又进行了一次气体交换。动脉血经过这次气体交换后变成静脉血。组织由此而获得O2，排出CO2。（三）影晌气体交换的因素气体扩散的速度 如果某一气体扩散速度快，则其交换也快；另一气体扩散速度慢，则其交换也慢。气体分子的扩散速度（d）与其溶解度（s）成正比，与其分子量（MW）的平方根成反比。如果CO2与O2的分压差梯度相同，CO2扩散速度为O2的20倍。从表71可知静脉血和肺泡气中CO2的分压差约为0.8kPa，O2的分压差约为8.51kPa约为CO2的10倍，但总合起来，CO2的扩散速度仍比O2快。呼吸膜 呼吸膜的通透性、厚度以及面积都会影响气体交换的效率。在某些病理情况下，如肺纤维化，肺炎，呼吸膜厚度增加，气体交换效率降低。又如在肺气肿时，由于肺泡融合，气体扩散的呼吸膜总面积减小，也使气体交换减少。通气/血流（V/Q）比值 通气血流比值即每分肺泡通气量对每分肺血流量（心输出量）的比值。正常人安静时，每分肺泡通气量约为4.2L，每分心输出量约为5L，则V/Q的比值为0.84。通气量与血流量匹配合适，气体交换效率高。肺换气效率降低就要影响动脉血液中的PO2与PCO2，继而影响与组织之间的气体交换，以及细胞代谢。细胞本身受某些药物或其它病理变化，也会影响从血液中摄取O2，二者都可以造成细胞缺O2。二、气体在血液中的运输（一）运输形式 O2和CO2在血液中的运输形式有两种，即物理溶解和化学结合。先有物理溶解才能进行化学结合。在动脉血中，O2分压为13.3kPa时，血氧含量每100ml血液中约1719ml，其中以物理形式存在的仅0.3ml；在静脉血中CO2分压为5.9kPa时，CO2含量在每100ml血液中约5060ml，其中以物理溶解形式存在的约3ml。血液中O2和CO2绝大部分都是以化学结合形式运输的。气体的物理解量取决于气体的溶解度与分压。O2和CO2的溶解量虽少，但为化学结合的前提，后者与气体溶解状态之间时刻保持着动态平衡。（二）氧的运输化学结合 O2主要与血红蛋白（Hb）结合。O2与血红蛋白的血红素中的Fe2-氢合成氧合血红蛋白（HbO2），这是一种可逆性过程，即Fe2-在O2分压高时，Fe2-与O2氧合成HbO2；而在O2分压降低时，则释放出O2。 在肺，由于O2分压高于静脉血，促使O2与血红蛋白结合成氧合血红蛋白；而在组织中O2分压低于动脉血，则HbO2解离，释放出O2。血红蛋白就将氧合的O2由肺运输到组织。在动脉血O2分压保持在13.3kPa时，血红蛋白与氧的结合几乎完全饱和。每克血红蛋白完全饱和时，能结合1.43mlO2。健康成人的血红蛋白量如为15g00，则100ml血液中PO2也为13.3kPa时结合O2的最大量约为20ml，此为血氧容量。血红蛋白实际结合的O2量称为血氧含量。血氧含量所占血氧容量的百分比称为血氧饱和度。血中PO2将影响血氧结合量和血红蛋白的血氧饱和度。如果血红蛋白量减少则与氧结合的量也减少。又如血红蛋白上的Fe2+已氧化成Fe3+，就失去与O2结合的能力。CO与血红蛋白有很高亲和力（比O2大200多倍），当吸入CO后，它就迅速与血红蛋白结合成COHb，使之失去与O2结合的能力，造成机体缺O2，这就是CO中毒所以致死的原因。此时，应让患者立即离开CO环境，并给予充分的O2，使O2代替CO的位置，改善缺O2状态，抢救生命。（三）二氧化碳的运输二氧化碳的化学结合有二种形式：结合成碳酸氢盐进行运输以此种方式进行运输约占70800。CO2从组织进入血浆后，只有少量能与水结合成碳酸（H2CO3），大部分进入红细胞。在红细胞中碳酸酐酶的作用下，CO2与水结合成大量的H2CO3，H2CO3又解离为H+和HCO-3：CO2不断进入红细胞，结果使红细胞中HCO-3逐渐增多，造成红细胞膜内外两侧的浓度差，因为HCO-3易于透过红细胞膜，故HCO-3向血浆扩散，血浆中Cl-则向红细胞内转移，以恢复两侧的电平衡。进入血浆的HCO-3即与Na+结合形成NaHCO3而CO2即在血液中运输。上述的各反应可概括如下表（表7-2）。上述各反应都是可逆的，决定反应的是毛细血管两侧的CO2分压差。血液流到肺泡毛细血管网时，上述各反应即以相反方向进行，使CO2从静脉血中扩散到肺泡。氨基甲酸血红蛋白的形式进行运输，CO2能直接与血红蛋白的氨基结合，形成氨基甲酸血红蛋白，并能迅速解离。反应式如下：HbNH2 + CO2 HbNH COOH HbNH COO- + H+这一反应很迅速，无需酶的促进。调节它的主要因素