《生理学》教学课件-第五章 呼吸

第五章呼吸,呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。,呼吸的过程：包括三个环节,1外呼吸（肺通气+肺换气）,1,2,3,2气体在血液中的运输,3内呼吸（组织换气）,第一节肺通气,定义:肺与外界环境之间的气体交换过程。,以环状软骨下缘为界，分为：上呼吸道：下呼吸道：机能:通气、湿润、加温清洁、保护,一、呼吸道的结构特征和机能,呼吸道口径的调节：迷走神经（Ach）+M受体平滑肌收缩气道阻力交感神经（NE）+2受体平滑肌舒张气道阻力体液因素:如组织胺、5-羟色胺、缓激肽等，可引起呼吸道平滑肌的强烈收缩。,二、肺泡的结构和机能肺泡是肺的基本结构和功能单位。肺泡上皮细胞分为：型细胞（扁平细胞）95%型细胞（分泌上皮细胞）5%肺泡隔：使肺泡具有一定的弹性，维持肺泡的稳定开放具有重要意义。,呼吸膜：肺泡气体与肺毛细血管之间进行气体交换所通过的组织结构。,在电镜下自肺泡表面向外依次为：肺泡表面活性物质层肺泡上皮细胞层肺泡上皮基底膜间隙毛细血管基膜毛细血管内皮层,肺泡表面活性物质由肺泡型细胞分泌的一种脂蛋白混合物主要成分是二棕榈酰卵磷脂（DPL）或称二软脂酰卵磷脂（DPPC）具有降低肺泡表面张力的作用,肺泡表面活性物质降低肺泡表面张力的作用,肺泡表面积,吸气,DPPC密度,降低表面张力作用,肺泡回缩力,避免肺泡胀破,避免肺泡塌陷,呼气,肺泡表面积,DPPC密度,降低表面张力作用,肺泡回缩力,结果,其降低肺泡表面张力的生理意义在于：（1）维持肺泡容积的相对稳定；（2）防止液体在肺泡积聚；（3）降低吸气阻力，减少吸气作功。肺泡表面活性物质缺乏将出现：肺泡的表面张力增加，大肺泡破裂小肺泡萎缩，新生儿呼吸窘迫综合征等病变。,三、肺通气动力直接动力：肺泡内压力与大气压力之差肺通气原动力：呼吸运动（一）呼吸运动：吸气肌：膈肌:上、下径腹式呼吸肋间外肌:前、后，左、右径胸式呼吸呼气肌：肋间内肌、腹肌吸气辅助肌：斜角肌和胸锁乳突肌,（三）呼吸过程1.平静呼吸,肺内压大气压，气体经呼吸道入肺,胸廓容积扩大，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张,膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径；肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后径和左右径,吸气,膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位，缩小胸廓上下径、前后径和左右径,胸廓容积缩小,肺被动缩小,肺内压大气压，气体经呼吸道出肺,呼气,呼吸运动：类别吸气过程的变化呼气过程的变化平静呼吸膈肌和肋间外肌收缩膈肌和肋间外肌舒张胸廓和肺的容积扩大胸廓和肺的容积缩小肺内气压低于大气压肺内气压高于大气压空气进入肺泡气体流出肺泡（主动）（被动）用力呼吸除同上外，吸气辅助肌如除同上外，腹壁肌、胸锁乳突肌、斜角肌等参肋间内肌也参与收缩。与收缩。（主动）（主动）,(二)肺内压肺内压：是指气道和肺泡内的压力。肺泡与大气之间存在的压力差，使气体能进出肺泡吸气初：肺内压大气压呼气开始（12mmHg）呼气末：肺内压=大气压呼气停止,（三）胸膜腔内压指胸膜腔内的压力。1.测定方法间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压直接法:水检压计法,2.胸内压成因,以胸膜腔密闭且含浆液为条件胸廓生长肺生长胸廓容积肺容积胸廓将肺拉大肺回缩胸内负压,肺回缩,肺内压,胸内压=肺内压-肺回缩力=大气压-肺回缩力=-肺回缩力呼气末：-3-5（mmHg）吸气末：-5-10（mmHg）用力吸气：-30-80（mmHg）用力呼气：110mmHg,3.胸内压作用：,维持肺泡和小气道扩张状态，使肺随胸廓运动而运动。利于静脉血及淋巴回流,四、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,气道阻力：与气体流动形式及气道半径有关,粘滞阻力,惯性阻力,肺弹性回缩力:占1/3,肺泡表面张力：占2/3,常态下可忽略不计,五、肺容积和肺容量（一）肺容积,潮气量：平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量，约400600毫升左右。补吸气量：平静吸气后再尽力吸入的气量，约15002000毫升。补呼气量：平静呼气后再尽力呼入的气量，约9001200毫升。残气量：最大呼气末存留在肺内不能再呼出的气量，约10001500毫升。,（二）肺容量是肺容积中两项或两项以上的联合气量,深吸气量：从平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气量，等于补吸气量加潮气量之和。功能残气量：平静呼气末存留在肺内的气量，约2500毫升。肺活量：用力吸气后再用力呼气所能呼出的气量。它是补吸气量、潮气量和补呼气量三者之和。意义：反映肺一次通气的最大能力,肺容量的组成及其关系,最大吸气,最大呼气,补吸气量,补呼气量,时间肺活量：是指最大吸气后，用力尽快呼气，计算头3秒钟呼出气量占肺活量的百分数。正常成年人头3秒分别为83%、96%、99%的肺活量。它不仅反映一次呼吸的最大通气量，而且能反映呼吸时所遇阻力的变化，是评价肺通气功能的较好指标。,时间肺活量,六、肺通气量（一）每分通气量,是指每分钟进或出肺的气体总量。每分通气量潮气量呼吸频率正常成人安静时，呼吸频率为1218次/分，每分通气量约为68升。,（二）无效腔和肺泡通气量生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔,肺泡通气量:定义：每分钟进入肺泡或由肺泡呼出的气量。,=（潮气量-无效腔气量）呼吸频率,肺通气量和肺泡通气量,呼吸频率潮气量肺通气量肺泡通气量（次/min）（L）（L/min）（L/min）160.58.05.681.08.06.8320.258.03.2深而慢的呼吸利于气体交换,第二节呼吸气体的交换一、气体交换的原理原理：扩散。动力：膜两侧的气体分压差。扩散速率（D）分压差温度气体溶解度扩散面积扩散距离分子量气体的溶解度/分子量的平方根之比为扩散系数，取决于气体分子本身的特性。CO2的扩散系数是O2的21倍。,=,二、肺泡气体交换与组织气体交换,换气动力：分压差换气方向：分压高分压,（一）肺泡气、静脉血、动脉血及组织的分压,血液与组织细胞之间的气体交换过程。,PCO2=50mmHg,PCO2=40mmHg,PO2=30mmHg,PO2=100mmHg,肺组织（毛细血管）（毛细血管）血血血血,（二）肺泡气体交换过程,换气结果：,(三)影响肺泡气体交换的因素1.呼吸膜的面积:(60-100m2)安静状态时仅有40m2参与气体交换呼吸膜面积气体交换病变：肺气肿、肺不张、肺叶切除2.呼吸膜的厚度：（1m）呼吸膜厚度通透性气体交换病变：肺纤维化、尘肺、肺水肿,特别在运动时，气体交换时间，耗氧量肺血流速呼吸膜厚度气体交换。,3.通气/血流比值通气/血流比值肺泡通气量（VA）/肺血流量（Q）4.2L/min/5.0L/min0.84VA/Q肺通气增大功能性A-V短路换气效率（如哮喘、肺气肿、支气管栓塞）VA/Q肺血流增大生理无效腔换气效(如心衰、肺动脉栓塞),通气血流比值,正常,V/Q减小,V/Q增大,V/Q减小,整个肺脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标；但因肺脏各局部的肺泡通气量和血流量的不均性，故临床上更应测肺脏各局部的VA/Q：,人体直立时肺局部的VA/Q肺上区肺下区VA（L/min）0.240.82Q（L/min）0.071.29VA/Q3.40.64,第三节气体在血液中的运输一、气体在血液中的存在形式:（一）物理溶解:气体直接溶解于血浆中(1.5%)。特征:量小,起桥梁作用；溶解量与分压呈正比（二）化学结合:气体与血红蛋白等物质进行化学结合(98.5%)。特征:量大,主要运输形式。动态平衡物理溶解化学结合,当表浅毛细血管床血液中去氧Hb达5g/100ml以上，呈蓝紫色称紫绀（一般是缺O2的标志）。当一氧化碳（CO）+HbHbCO呈樱桃红，严重缺氧而不出现紫绀。,HbO2,（鲜红色）,Hb+O2,（一）血红蛋白与O2的可逆结合,紫蓝色,PO2(氧离),PO2(氧合),二、CO2的运输(一)物理溶解：5(二)化学结合：95HCO3-的形式：88,碳酸酐酶,H2CO3,HCO3-H+,CO2H2O,反应过程：,（肺）,（组织）,氨基甲酸血红蛋白的形式：7(1)反应过程：(2)反应特征:,HbNHCOO-H+,反应迅速且可逆，无需酶催化；CO2与Hb的结合较为松散；虽不是主要运输形式,却是高效率运输形式，因肺部排出的CO2有17.5是此释放的。带满O2的Hb仍可带CO2。,HbNH2+CO2,第四节呼吸运动的调节正常呼吸运动是在各级中枢相互配合共同调节下进行的，当受到各种因素影响时，可反射性地引起呼吸频率和深度的变化，改变肺的通气量以适应机体代谢的需要。,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成呼吸中枢:指中枢神经系统内产生呼吸节律和调节呼吸运动的神经细胞群。分布在大脑皮层、间脑、脑桥、延髓和脊髓等部位。,（一）呼吸中枢1.脊髓：第35颈段（支配膈肌）和胸段（支配肋间肌和腹肌）脊髓前角运动神经元。初级中枢2.低位脑干1）延髓：是呼吸节律起源的关键部位。产生呼吸节律的基本中枢2）脑桥：脑桥呼吸N元的作用为限制吸气，促使吸气向呼气转换。呼吸调整中枢。,3.大脑皮层：呼吸运动在一定范围内可随意进行，并能按自身主观意志，在一定限度内停止呼吸或用力加快呼吸，都是在大脑皮层严密控制和协调下完成的。随意调节呼吸运动,（二）呼吸节律的形成：目前有起步细胞学说和神经元网络学说两种。1起步细胞学说认为：延髓内有与窦房结起搏细胞相类似的具有起搏样活动的呼吸神经元，产生呼吸节律。2神经元网络学说认为：延髓有一呼吸发生器作用的神经元，引起吸气神经元呈渐增性放电，产生吸气，延髓中还有一些起着吸气切断机制作用的神经元，当其活动增强达到一定阈值时，使吸气活动终止（切断吸气）转为呼气。这两种学说中，何种为主导作用尚无定论。,二、呼吸运动的反射性调节(一)肺牵张反射(黑-白反射)定义：指肺扩张或肺缩小萎陷引起的吸气抑制或兴奋的反射。包括肺扩张、肺萎陷反射。,2肺萎缩反射肺缩小支气管、细支气管牵张感受器兴奋迷走神经传入冲动呼吸中枢(兴奋吸气)传出神经由呼气转入吸气,1肺扩张反射肺扩张支气管、细支气管牵张感受器兴奋迷走神经传入冲动呼吸中枢（兴奋吸气切断机制）传出神经吸气停止转为呼气。意义：阻止吸气过长，加速吸气和呼气交替,1.外周化学感受器颈动脉体、主动脉体适宜刺激：（血液中）PO2、Pco2、H+高度敏感（对O2含量不敏感)。,（二）化学感受性呼吸反射,2.中枢化学感受器位于延髓腹外侧表面适宜刺激：1）对脑脊液中的H+高度敏感，2）不感受缺O2的刺激。3）血液中的CO2易透过血-脑屏障进入脑脊液，与H2O结合生成H2CO3，解离出H+而发挥刺激作用。血液中H+则不易透过血-脑屏障。,CO2透过血-脑屏障,（1）CO2对呼吸的调节：CO2是呼吸中最重要的生理性刺激因素。当吸入气中CO2稍有增加，即可刺激呼吸，使呼吸加强。吸入气中CO2浓度超过7%，通气量不能再相应增加，这时高浓度的CO2可引起头昏、头痛、甚至昏迷。如CO2高达15%以上时，就会丧失意识，出现肌肉强直和震颤，称为CO2麻醉。如进行过度通气，使动脉血中CO2分压降低，使呼吸中枢的兴奋减弱，会出现呼吸运动减弱或暂停。,PCO2调节呼吸的两条途径：,（主要途径）,（次要途径）,（0.4KPa）,（1.33KPa）,（2）缺O2对呼吸的调节：,缺O2颈动脉体、主动脉体延髓呼吸中枢轻度缺O2时，外周化学感受器兴奋，传入冲动增加，促使呼吸中枢兴奋而加强呼吸。严重缺O2时，外周化学感受器的传入冲动不足以对抗缺O2对呼吸中枢的直接抑制状态，导致呼吸减弱，停止。,直接作用,间接作用,（3）H+对呼吸的调节：,（主要途径）,(次要途径),不易,（三）防御性呼吸反射1.咳嗽反射咳嗽反射的感受器存在于喉、气管和支气管粘膜中。大支气管以上部位对机械刺激比较敏感，二级支气管以下部位对化学刺激比较敏感。传入纤维在迷走神经中上行进入延髓。作用是清理气道。2.喷嚏反射喷嚏反射是鼻粘膜受刺激引起的防御性反射。传入神经为三叉神经，反射动作与咳嗽类似，气体主要从鼻腔急速喷出，以清除鼻腔中的刺激物。,四、周期性呼吸周期性呼吸(periodicbreathing)是异常的呼吸形式，表现为呼吸加强与减弱减慢交替出现。(一)陈-施呼吸(Cheyne-Stokesbreathing),临床：在缺氧、睡眠、脑干损伤等情况下可出现。,特点：呼吸渐增强增快又渐减弱减慢，与呼吸暂停交替出现，每个周期约45s3min。,(二)比奥呼吸(Biotbreathing)特点：一次或多次强呼吸后，继以较长时间的呼吸暂停，之后又再次出现这样的呼吸。,临床：出现于脑损伤、脑脊液压力升高、脑膜炎等疾病。常是死亡前出现的危急症状。,第六章消化和吸收1.消化道平滑肌有哪些一般生理特性？2.简述胃肠道的神经支配。3.胃液中有哪些主要成分？它们有何生理作用？4.试述消化期胃液分泌的分期及其特点。5.引起胃液分泌的内源性物质有哪些？6.抑制胃液分泌