运动生理学第五章-血液

第五章血液,血液：是一种流体，充满于心血管系统中，在心脏的推动下不断循环流动。人体内血液的总量称为血量，它是血浆量和血细胞量之和。正常成人的血液总量约为体重的8%或6080ml/kg，血浆量为4050m1/kg。一般说来，男性高于女性，幼儿高于成人，新生儿可达190m1/kg，体格强壮、肌肉发达者血量高于瘦弱者。一次性失血占血液总量的：10%不影响健康；20%影响健康；30%危急生命,血液的主要成分,血浆55,血细胞,45,第一节血液的组成与特征,一、血液的组成,血细胞,血浆,第一节血液的组成与特征,(一)血浆血浆主要由水和溶质组成，其中水占9192%;溶质中血浆蛋白占绝大部分，其余为小分子的有机物和无机盐。,1、血浆蛋白血浆蛋白是血浆中多种蛋白质的总称，包括分子大小和结构、功能不同的蛋白质，其中以白蛋白最多，球蛋白次之，纤维蛋白原最少。血浆蛋白的主要功能是：运输功能、作为多种代谢物质和激素的载体，参与免疫反应;缓冲功能、可缓冲内环境的PH值;因血浆中含有大量水，水的比热大，因而还可以缓冲体温的变化;参与机体的免疫功能、血浆中的免疫球蛋白和补体是参与机体免疫的主要蛋白质;参与生理止血功能血液凝固和纤溶过程;维持血浆胶体渗透压，以调节血管内外水的分布。,2、其他溶质1)非蛋白氮(NPN)非蛋白氮是指血浆中除蛋白质以.外的含氮物质，它们是蛋白质和核酸的代谢原料和产物，包括尿素、肌酚、氨基酸，多肽和胆红素等。2)不含氮的小分子有机化合物不合氮的小分子有机化合物和葡萄糖，脂肪酸等也都是参与代谢的物质。3)无机盐绝大多数无机盐是以离子形式存在于血浆中，其中主要有Na+、K+、Ca+、Mg+等正离子以及CI-、HCO3-、SO4-等负离子，这些离子的主要功能是：维持晶体渗透压;维持体液的酸碱乎衡;维持组织细胞的兴奋性;某些离子是体内酶活性的激动剂等。,二、血细胞,血液由血浆和血细胞(红细胞、自细胞和血小板)两部分组成。血细胞中，红细胞约占血细胞总数的99%。,红细胞比容：指红细胞占全血容积的百分比。它反映红细胞和血浆的比例。将已加少量抗凝剂混匀的血液，装入特制的、具刻度的比容管，以每分钟3000转的速度离心半小时，可见血液各成分按重力不同而分层，上层淡黄色液体是血浆，下层不透明的暗红色血栓为红细胞，红细胞与血浆之间的一薄层白膜是白细胞和血小板，约占1%，此时，红细胞占全血容积百分比即为红细胞比容。因此时红细胞被压缩无隙，又称红细胞压积。我国健康成人的红细胞比容，男4050%，女3738%,红细胞比容在生理生化中是一个很重要的指标，因为剧烈运动中，由于排汗增多，导致血浆失水，因而使红细胞比容增高，与此同时，血浆中的其它物质的相对浓度也将相应增高。因此，如欲测定运动后血浆成分的变动时，必须同时测定红细胞比容，以辨别所测数值变化的意义。,正常人体成熟的红细胞没有细胞核，呈双凹圆盘形，在血管中(尤其是在毛细血管中)循环流动的红细胞，可因血流速度和血管粗细不同而改变形状。例如，当红细胞通过狭窄的毛细血管时，红细胞的直径就能变小，当再进入较粗的血管时，又可以恢复正常状态。循环血中的红细胞生存期短者为40天，长者可达290天，平均约为120天。也就是说，全身血液中每天约有l/120的红细胞衰亡，同时也有数量大致相等的红细胞新生成熟进入循环血液，从而保持循环血中红细胞数目的相对稳定的更新率。,血细胞膜上有多种抗原物质，根据不同的抗原物质，可把人的血液分为许多类别的血型。1901年，奥地利医师兰德斯坦纳终于搞清了ABO血型的秘密。1930年，他因此获诺贝尔生理学或医学奖。通常根据是指红细胞膜上A和B凝集原而鉴别的ABO血型系统。,红细胞,红细胞凝集成团,含有A型凝集原的红细胞与抗A凝集素相遇或者含有B型凝集原的红细胞与抗B凝集素相遇时，就会凝集成团，阻碍血液循环。,血清凝集素,抗A凝集素,抗B凝集素,凡人血红细胞膜上有A凝集原，血清中含有抗B凝集素的人，其血液称为A型血;红细胞膜上有B凝集原，血清中有抗A凝集素的人，其血液称为B型血;凡红细胞膜上既无A凝集原，又无B凝集原，而血清中既有抗A凝集素，又有抗B凝集素的血液体为O型血;若红细胞膜上既有A凝集原，又有B凝集原，而血清中两种凝集索均无的血液称为AB型。,当A型的红细胞与B型的血清相遇时，A型红细胞就起凝集反应;反之，B型红细胞与A型血清相遇时则B型红细胞凝集;AB型红细胞与A型血清和B型血清都将起凝集;而O型红细胞则对A型血清和B型血清都不起凝集(见下表)。故为病人输血时，必须预先审慎检查献血者与受血者双方血型。,ABO血型是先天遗传的，如父母双方都是O型，其子女必定是O型;如父母中有一人是A型，另一为B型，则其子女中可能四型都有。早年的心理学研究认为，ABO血型系统中各型的人，有其性格的特征;体育科学的一些研究也表明，AB0血型系统中各型的人，其运动素质和运动能力也有其特征。但这些观点还有待于更精密的实验予以进一步证实。,2.白细胞形态：白色、有核的球形细胞，体积大。总数:4.010.0109/L中性粒细胞占5070淋巴细胞占2030分类:单核细胞占28嗜酸性粒细胞占07嗜碱性粒细胞占01变异:在不同生理情况下波动范围较大，如：运动时、女子月经，一天之内，下午较早晨多。,3、血小板数值:正常成人为100300109/L(1030万/mm3)。变异:可有6%10%的变化：通常午后较清晨高；冬季较春季高；静脉血较毛细血管高；剧烈运动及妊娠中、晚期高。功能:促进止血，加速凝血，保护血管内皮细胞的完整性。,二、血液的理化特性,(一)比重全血的比重在1.050一1.060之间，血浆比重为1.0251.034，血液的比重主要取决于红细胞的数量和血浆蛋白的含量。（二）粘滞性血液在血管中流动时，由于液体内部各种物质分子或摩擦，产生阻力。,(三)血浆渗透压血浆渗透压约为313mOsmL-1，相当于7个大气压或708.9kPa(5330mmHg)，血浆渗透压是由晶体渗透压和胶体渗透压组成。血浆中的晶体物质(主要是NaCl)所形成的渗透压，称为晶体渗透压。晶体物质分子量小，颗粒数多，放形成的渗透压高，为299.6mOsmL-l，相当于6.7个大气压。由血浆蛋白形成的渗透压称为胶体渗透压，血浆蛋白的分子量大，颗粒数目少，故形成的胶体渗透压甚小，不超过1.5m0smL-l，约相当于3.3kPa(25mmHg)。血浆胶体渗透压虽小，但由于血浆蛋白不易透过毛细血管壁，所以血浆液体渗透压对维持血管内外水的分布起重要作用。,血浆渗透压：指溶液具有的吸引水分子透过半透膜的力量,(四)血浆PH正常人血浆的PH值约为7.357.45。耐受范围为6.97.8血液中存在有多个缓冲对，但血浆的PH值主要取决于NaHCO3/H2CO3缓冲对的比值(正常情况下此值为20/l)。,第二节血液的功能一、运输功能(一)氧的运输氧在血液中的存在形式从肺泡气扩散人血液的氧以物理溶解与化学结合两种形式存在于血液。,1、氧在血液中的存在形式A、物理溶解气体在血液中溶解的量与该气体的分压和溶解度成正比，与温度成反比。在温度38C时，1个大气压(760mmHg)的氧在100ml血液中溶解的氧量为2.36ml，按此计算，动脉血氧分压(P02)为100mmHg，每100ml血液中溶解的氧只有(2.36100)/760=0.31ml约占血液中实际含氧量的1.5%，放血液中、绝大部分氧不是以物理溶解状态载运的。,B、化学结合如上所述，血液中物理溶解形式的氧极少，仅占血液氧含量的1.5%，其余98.5%的氧则是与血红蛋白化学结合成氧合血红蛋白的形式(HbO2)运载的。每克血红蛋白可结合1.34mlO2，Hb与氧结合并不是氧化，因为它并不引起血红蛋白中的亚铁血红素上Fe+电子的转移，也就是说，Hb结合氧以后，亚铁血红素上Fe2+的原子价仍是两价的，故把这种结合称为氧合。氧合作用不需酶的催化。氧合后的血红蛋白称为氧合血红蛋白(HbO2)，呈鲜红色。血红蛋白不仅能结合运载大量的O2，而且，HbO2在PO2低的场合又能迅速把氧释放出来，成为氧离血红蛋白。,2、血红蛋白氧饱和度、氧容量和氧含量血红蛋白氧饱和度是指血液中Hb与氧结合(被氧饱和)的程度，血红蛋白氧饱和度主要受氧分压所决定。在高氧的条件下(氧分压达150mmHg时)，所有Hb都与氧结合，这种情况可表达为Hb的氧饱合度达100%。当PO2下降时，氧饱和度下降.在海平面地区生活的人，安静时动脉血中的PO2为100mmHg，血红蛋白的氧饱和度约为9698%。,氧容量是指血液中的Hb的氧饱和度达到100%时，每100ml血液中所结合的氧量称为氧容量。其值受Hb浓度影响，如正常男子的Hb浓度为14g100ml-1，其氧容量为141.34=18.76m1。实际上，正常人血液中Hb所结合的氧量并未达到100%的氧饱和度，此外，血浆中还含有溶解的氧，因此，把每100m1血液中实际存在的氧量(包括物理溶解和化学结合)称为氧含量。人体除了红细胞中的Hb可以载氧外，肌肉中的肌红蛋白也是一种含铁蛋白质，其性质与Hb相似，也可以结合氧和解离氧。不同的是，人体肌肉中肌红蛋白要在更低的PO2时，才解离与释放O2，人体肌肉中的肌红蛋白大约可以结合储存0.5LO2。动物实验发现，耐力训练可使肌肉中肌红蛋白含量增加。,3、氧离曲线氧离曲线或称氧合血红蛋白解离曲线是表示PO2与Hb结合氧或HbO2解离O2的曲线既表明不同PO2时，氧与Hb的结合情况,同样也反映不同P02时氧与Hb的离解情况。氧离曲线呈S形，氧离曲线的S形有重要的生理意义。下面将结合运动分析氧离曲线的特点和意义。,A、氧离曲线上段氧离曲线上段指图中PO2相当于60-100mmHg的段落，即PO2处于相对较高的水平，可以认为是Hb与O2结合的部分，这段曲线较平坦，表明P02的变化对Hb氧饱和度影响不大。例如PO2为100mmHg(相当于动脉血的PO2)时，Hb氧饱和度为97.4%，氧含量约为19.4ml%,如将吸入气中PO2提高为150mmHg,Hb氧饱和度为100%，血红蛋白氧饱和度只增加2.6%;这就解释了，为何肺泡通气增加而肺灌血量并不与之匹配,肺泡通气量的增加无助于氧的摄取;反之，如PO2下降到70mmHg时，Hb氧饱和度为94%，也不过下降了3.4%。因此，即使吸人气或肺泡气P02有所下降，但只要PO2不低于60mmHg(这在平原地区健康人即使在剧烈运动时也不至出现)，Hb氧饱和度仍能保持在90%以上，血液仍可携带足够的氧，不至发生明显的低血氧症。,B、氧离曲线的中段此段曲线较陡，相当干PO26040mmHg的段落，是Hb02释放O2的部分，机体组织中的PO2相当于PO240mmHg，40mmHg，此时Hb氧饱和度为75%左右，即有22.4%的HbO2把氧解离出来，使血氧含量下降到14.4ml%，也就是每100m1血液流过组织时释放了5mlO2。血液流经组织时释放出的O2容积所占动脉血02含量百分数称为氧利用系数,C、氧离曲线的下段相当于PO24015mmHg的段落是曲线坡度最陡的一段，也就是说在这里PO2稍有下降，就会离解出大量的氧。人体进行行剧烈运动时肌肉组织代谢加强，耗氧量明显增加，组织P02急剧下降到40mmHg以下，这时Hb02中解离出更多的O2，使Hb氧饱和度降至更低水平。,4、影响氧离曲线的因素A、pH和PCO2的影响B、温度的影响C、2，3二磷酸甘油酸的影响,(二)运载CO2机体代谢过程中产生的CO2，除一部分结合成碳酸氢盐作为缓冲物质(碱贮)存在于体内外，如果CO2过多的堆聚将会使内环境的PH发生变化，扰乱稳态的保持。因此，必须将多余的CO2不断的排出体外，才得以保持内环境的稳态。血液中的CO2也是以物理溶解与化学结合两种形式运载的。其中物理溶解约占6%，而以化学结合形式运输的占95%。化学结合的CO2主要是碳酸氢盐形式(占88%)和氨基甲酸血红蛋白形式(7%)。,1.碳酸氢盐形式的运输组织液进入血浆后，溶解于血浆，其中极小一部分与水结合形成碳酸。这一反应需要碳酸酚酶的催化，血浆中碳酸酚酶的量极少，而红细胞内含量丰富，因此上述反应在血浆中进行缓慢，主要是在红细胞内进行。进入红细胞的CO2，虽有少量溶解在红细胞的液体中，但主要是在碳酸酶的催化下与水结合形成碳酸，碳酸又迅速解离为H+和HCO3-,2.氨基甲酸血红蛋白形式的运输CO2能直接与血红蛋白的氨基结合，形成氨基甲酸血红蛋白(HbNHCOOH)。这一反应迅速，无需酶的促进，且为可逆反应。,(三)其它物质的运载血液在运载气体的同时，还进行其它物质的运载，如将消化后吸收的营养物质，如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸、甘油以及水、盐、维生索等运送到全身各组织，供各组织细胞进行代谢或暂时贮存;组织细胞的代谢产物，如尿酸、尿素、肌酚及其它代谢产物，运送到排泄器官(肝、肾、肠管及皮肤等处)排出体外，以保证新陈代谢的进行。除了物质的运载外，血浆还将各器官代谢中产生的热量，如运动时骨骼肌产生的大量热运送至全身，使热量均匀分布于全身各处。同时也将体内部分热量运送至体表散发。内分泌腺分泌的激素在调节代谢和生理功能中有重大作用，激素也是依靠血浆的运载而到达其作用的靶细胞，以实现对人体功能的体液调节等。,二、血液的调节功能(一)内环境内环境是细胞生活的液体环境它由细胞外液构成。人体含有大量液体，总称体液。其总量约占体重的60%。其中，存在于细胞内的液体称细胞液，是构成细胞原生质的主要成分，约占体重的40%：存在于细胞外的液体称细胞外液，约占体重的20%，它包括组织液和血浆，分别占体重的15%和5%,(二)血液维持内环境稳态中的作用1、维持血浆的酸碱度缓冲作用机体在代谢过程中不断产生酸性物质，体内有机物的分解代谢产生的CO2进入血液，CO2与水结合成H2C03。据估计，成年人每天约产生400-460LC02相当于1820mol的H2C03。代谢过程中产生的酸性产物进入血液，血液中存在的缓冲对是调节酸碱平衡的第一道防线。血液中的经冲体系(缓冲对)是由弱碱