《氧和二氧化碳在血液中的运输》课件

1第十六章氧和二氧化碳在血液中的运输

O2和CO2的运输是以血液为媒介的第一节氧和二氧化碳在血液中的存在形式一、氧和二氧化碳以物理溶解和化学结合两种形式存在于血液中气体在溶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。2O2和CO2主要以化学结合的形式存在于血液中，物理溶解的量很少。34二、血液中物理溶解的气量虽少，但起着重要的桥梁作用

O2、CO2---物理溶解在血液或组织液中---化学结合第二节氧的运输一、血液中氧的主要运输形式是化学结合物理溶解O2，1.5%；化学结合，98.5%。血红蛋白参与O2、CO2的运输血红蛋白（hemoglobin，Hb）+O2=HbO25二、血红蛋白是运输氧的工具

Hb由珠蛋白（globin）和血红素（heme）组成珠蛋白含4个多肽链，分别相连1个血红素。

1个多肽链+1个血红素=亚单位

1个血红素由4个吡咯基组成1个环，中心为Fe++，O2的结合部位。成人Hb由2条α链和2条β链组成，即α2β2。678三、氧与血红蛋白的结合是血液运输氧的基础（一）氧与血红蛋白的结合是可逆的

O2与Hb结合是可逆的，结合迅速、无需酶的催化，完全取决于PO2的高低。

Hb+O2HbO29（二）氧与血红蛋白结合的过程是氧合

Fe+++O2结合后仍是二价

O2+Hb---氧合血红蛋白（oxyhemoglobin，HbO2）

O2+Hb---O2+去氧血红蛋白（deoxyhemoglobin）10（三）1分子血红蛋白可结合4分子氧

1分子Hb含4个血红素，1个血红素含1个与O2结合的Fe++。氧容量（oxygencapacity）：100ml血液中，Hb所能结合的最大O2量。氧含量（oxygencontent）：Hb实际结合的O2量。氧饱和度（oxygensaturation）：Hb氧含量占氧容量的百分比。11（四）氧与血红蛋白的结合或解离可影响血红蛋白对氧的亲和力

Hb的两种构型：去氧Hb为紧密型（tenseform，T型）；氧合Hb为疏松型（relaxedform，R型）。

R型对O2的亲和力高，约为T型的500倍。

O2+Hb---T型逐渐转为R型---Hb对O2的亲和力渐增

HbO2---Hb+O2---R型逐渐转为T型---Hb对O2的亲和力减小

Hb的4个亚单位结合O2或释放O2时，彼此有协同效应。12（五）氧合血红蛋白与去氧血红蛋白的颜色不同动脉血---HbO2多---红色静脉血---去氧Hb多---紫色去氧Hb含量达5g/100ml以上时，皮肤、黏膜呈紫色，发绀，表示机体缺氧。

CO中毒，CO与Hb结合形成一氧化碳Hb，血液呈樱桃色。13四、氧解离曲线反映血红蛋白与氧的亲和力（一）氧解离曲线反映血红蛋白与氧的解离或结合关系14（二）氧离曲线可依其特点和意义划分为三段1、氧离曲线上段血液PO2在60-100mmHg之间的Hb氧饱和度或血氧含量。上段比较平坦，表明PO2在这一范围内变化对Hb氧饱和度或血氧含量影响不大，反映Hb与O2的结合部分。15PO2=100mmHg，Hb氧饱和度97.4%，血氧含量19.4ml/100ml。

PO2=150mmHg，Hb氧饱和度100%，血氧含量20ml/100ml。

PO2=60mmHg，Hb氧饱和度90%，血氧含量18ml/100ml。16

在高原、高空、呼吸系统疾病，吸入气或肺泡气PO2不低于60mmHg，Hb氧饱和度仍能维持在90%，血氧含量18ml/100ml，不引起明显的低氧血症。

Hb对血氧含量有缓冲作用，有助于稳定组织中的PO2和向组织供O2。172、氧离曲线中段血液PO2在40-60mmHg之间的Hb氧饱和度或血氧含量。特点是较陡18

动脉血PO2=100mmHg，Hb氧饱和度97.4%，血氧含量19.4ml/100ml。静脉血PO2=40mmHg，Hb氧饱和度75%，血氧含量14.4ml/100ml。

100ml血液流经组织时释放5mlO2

氧离曲线中段反映安静时血液对组织的供O2情况193、氧离曲线下段血液PO2在15-40mmHg之间的Hb氧饱和度或血氧含量。特点是陡直，表明PO2较小的变化，导致Hb氧饱和度或血氧含量产生明显改变。20

组织活动增强---组织PO2降至15mmHg---HbO2进一步解离---释放更多O2---Hb氧饱和度、血氧含量降低下段反映Hb对组织PO2的波动有缓冲作用，对组织供O2有很强的储备能力。21（三）氧离曲线上的P50可作为反映血红蛋白与氧亲和力的指标

Hb与O2的亲和力受多种因素影响，P50表示Hb对O2的亲和力。22P50---Hb氧饱和度为50%时血液的PO2，正常值26.5mmHg。P50增大，氧离曲线右移，Hb与O2的亲和力降低。P50减小，氧离曲线左移，Hb与O2的亲和力增高。23（四）血红蛋白运输氧的能力受多种因素影响1、血液二氧化碳分压和氢离子浓度的影响波尔效应（Bohreffect）：PCO2和H+浓度的改变对氧离曲线的影响。24PCO2、[H+]升高---Hb与O2的亲和力降低、P50增大、氧离曲线右移

PCO2、[H+]降低---Hb与O2的亲和力增高、P50减小、氧离曲线左移25pH改变，Hb构型变化。酸度增加---H+促进盐键形成---Hb分子向T型转变---降低Hb与O2的亲和力酸度降低---H+促进盐键断裂、释放出H+---Hb分子向R型转变---增加Hb与O2的亲和力2627PCO2改变---pH---氧离曲线波尔效应的生理意义：血液流经肺部---PCO2降低、[H+]降低---Hb与O2的亲和力增加---血氧含量增加血液流经组织---PCO2升高、[H+]升高---Hb与O2的亲和力降低---HbO2解离---为组织供氧282、温度温度升高---Hb与O2的亲和力降低---P50增大、氧离曲线右移---促使HbO2解离---释放氧温度降低---Hb与O2的亲和力升高---P50减小、氧离曲线左移---不利于HbO2解离温度升高---H+活动增强---Hb与O2的亲和力降低293、2,3-二磷酸甘油酸的影响

RBC内富含2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）

2,3-DPG升高---Hb与O2的亲和力降低---P50增大---氧离曲线右移

RBC内2,3-DPG增多---提高细胞内H+浓度---降低Hb与O2的亲和力302,3-DPG是RBC无氧酵解的产物贫血、慢性缺氧、高原低氧---糖酵解增加---RBC内2,3-DPG增多---氧离曲线右移---释放氧增多---改善组织缺氧4、一氧化碳

CO与Hb结合，占据了O2的结合位点---Hb氧饱和度、血氧含量降低31CO与Hb的亲和力是O2的250倍极少的CO即可取代O2与Hb的结合

CO与Hb中的一个血红素分子结合---增加其它三个血红素分子对O2的亲和力---氧离曲线左移---妨碍氧的释放

CO中毒---妨碍O2与Hb结合、以及O2的解离，危害极大325、血红蛋白的质和量的影响

Hb中的Fe++---Fe+++---高铁Hb---失去携带O2的能力胎儿Hb（HbF）与O2的亲和力高---有利于胎儿血液流经胎盘时从母体获得更多的氧33第三节二氧化碳的运输一、血液中二氧化碳的主要运输形式也是化学结合安静状况下，机体产生CO2200ml/min。组织、细胞---CO2---扩散---血液，物理溶解和化学结合物理溶解，5%；化学结合，95%。34二、碳酸氢盐和氨基甲酰血红蛋白是二氧化碳的主要化学结合运输形式（一）在血浆中二氧化碳主要以碳酸氢钠的形式运输组织---CO2---溶于血浆少部分CO2+H2O---H2CO3---HCO-3+H+HCO-3+Na+---NaHCO3H+被血浆缓冲对缓冲在肺部反应向相反方向进行

CO2+血浆蛋白---氨基甲酰血浆蛋白，生成量少。35（二）在红细胞中二氧化碳主要以碳酸氢钾和氨基甲酰血红蛋白的形式运输组织、细胞---CO2---血浆---大部分进入RBC1、碳酸氢钾形式的运输36HCO-3+K+---KHCO3H++Hb---缓冲

RBC内有较高浓度的碳酸酐酶（CA），使H2O与CO2结合生成H2CO3的反应速度加快5000倍。37RBC内HCO-3增加，部分进入血浆，RBC内负离子减少。

Cl-进入RBC---氯转移（chlorideshift）

RBC膜上有HCO-3-Cl-载体38CO2+H2O---H2CO3，反应是可逆的。

CA在CO2运输中起重要作用392、氨基甲酰血红蛋白形式的运输

CO2---RBC---CO2+Hb---氨基甲酰血红蛋白（HHbNHCOOH）反应迅速、可逆、无需酶催化；反应方向取决于PCO2

去氧Hb+CO2结合形成HHbNHCOOH的能力比HbO2强在组织，HbO2---去氧Hb，释放O2---去氧Hb+CO2---HHbNHCOOH

去氧Hb易与H+结合在肺部，HbO2增多---促使HHbNHCOOH解离，释放CO2和H+。40三、二氧化碳解离曲线反映二氧化碳含量与血液二氧化碳分压的关系血液中CO2含量增加---PCO2升高曲线不成‘S’形41A：静脉血PO240mmHg，PCO245mmHg，CO2量52ml/100mlB：动脉血PO2100mmHg，PCO240mmHg，CO2量48ml/100ml100ml血液流经肺部释放4mlCO242四、氧与血红蛋白的结合通过霍尔登效应影响血红蛋白对二氧化碳的运输霍尔登效应（Haldaneeffect）：O2与Hb结合可促使CO2释放，而去氧Hb则容易与CO2结合。

PCO2相同，动脉血携带的CO2少于静脉血。43HbO2酸性强，去氧Hb酸性弱；去氧Hb易于CO2结合生成HHbNHCOOH。去氧Hb也易于与H+结合，使H2CO3解离生成的H+被中和。在组织，HbO2---O2+去氧Hb---去氧Hb摄取、结合CO2

在肺部，Hb+O2---HbO2---促进CO2释放一、气体在血液中的运输：

氧气的运输形式，二氧化碳的运输形式；

Hb氧含量、氧容量和氧饱和度；二、氧离曲线及其影响因素：第三节

气体在血液中的运输气体在血液中的运输形式物理溶解化学结合(量很少，但它是化学结合或释放的先决条件)第三节

气体在血液中的运输第三节

气体在血液中的运输一.氧的运输物理溶解：0.3ml/100ml血液化学结合：20ml/100ml血液O2的运输主要靠化学结合（98.5%）,O2和血红蛋白（hemoglobin,Hb)的可逆结合。1.Hb分子结构1个Hb分子：1个珠蛋白和4个血红素1个珠蛋白分子：4条肽链1条肽链+1个血红素→1个亚单位2α亚单位+2β亚单位→1个Hb分子血红素：4个吡咯环的氮原子与一个Fe2+结合O2或CO可与Fe2+的配位结合1个Hb可结合4个O2

Po2↑Hb

+O2

HbO2

Po2↓氧合(oxygenation)解离Hb与O2结合的特征：

a.反应迅速、可逆、不需酶催化、受PO2影响。

b.氧合而非氧化，Fe2+

被氧化成Fe3+

时Hb就失去带氧能力。.不同Hb对不同光谱的吸收能力不同。与Hb相比，HbO2吸收蓝光能力强，而吸收红光能力弱。故动脉血呈鲜红色。

氧合血红蛋白(oxyhemoglobin，HbO2)呈鲜红色，去氧血红蛋白(deoxyhemoglobin)呈紫蓝色；假如毛细血管内血液含还原血红蛋白达5g/100ml以上,则皮肤，甲床或粘膜出现浅蓝色，称为紫绀(cyanosis)。亚硝酸盐2.Hb与O2的可逆性结合c.Hb结合O2的量Hb的相对分子量64～67kDa

1gHb结合1.34～1.39mlO2，正常健康人每升血液含Hb150g，最多可结合O2约200ml。

Hb的氧容量：1

L血液中的Hb所能结合的最大O2量称为Hb的氧容量(oxygencapacity)。

Hb的氧含量：1

L血液中的Hb实际结合的O2量称为Hb的氧含量(oxygencontent)。

2.Hb与O2的可逆性结合

Hb的氧饱和度＝——————×100％Hb氧含量Hb氧容量Hb的氧饱和度：氧含量占氧容量百分比称为Hb的氧饱和度(oxygensaturation)。

通常将Hb氧含量、Hb氧容量和Hb的氧饱和度看作血氧含量、血氧容量和血氧饱和度。2.Hb与O2的可逆性结合2.Hb与O2的可逆性结合d.氧解离曲线呈S型(oxygendissociationcurve)：反映氧分压（PO2）与Hb氧饱和度关系的曲线。PO2增高时，反映O2与Hb结合情况；PO2下降时，反映O2与Hb解离情况。

3.氧解离曲线（Hb氧解离曲线）①曲线的上段平坦（60-100mmHg）：表明在这个范围内O2分压有较大的变化时，血氧饱和度变化不大。当血O2分压下降到60mmHg时，血氧饱和度仍能达到90％，它能为机体提供足够的摄氧量。氧离曲线可分为3段：3.氧解离曲线②曲线的中段较陡（40-60mmHg）:在这个范围内O2分压稍有下降，血氧饱和度就下降很多，因而能释放出大量的O2。氧离曲线可分为3段：3.氧解离曲线③曲线下段的坡度最陡（15-40mmHg）:当组织活动增强时，对氧的利用加速，组织液的02分压降低到15mmHg，此时可促使氧合血红蛋白的进一步解离，满足组织活动增强时对02的需要。氧离曲线可分为3段：3.氧解离曲线

Hb与O2的结合或解离曲线呈S形，与Hb的变构效应有关，Hb氧解离曲线呈S型。很多因素可使氧解离曲线移位，通常以P50作为移位程度的指标。P50指Hb氧饱和度达50%时的PO2。4.影响氧解离曲线的因素Physiology

温度血CO2分压

pH2,3-二磷酸甘油酸(DPG)CO

4.影响氧解离曲线的因素a.[H+]pH和Pco2的影响：血液的pH降低或Pco2的增加均使氧离曲线右移(波尔效应，Bohreffect)有利于活动组织（酸性代谢产物与C02增多）从血液中获取更多的02；反之左移，有利于血红蛋白在肺组织与02的结合。4.影响氧解离曲线的因素b.温度的影响:

温度升高时，Hb对O2的亲和力下降，曲线右移，可解离更多的O2供组织利用。温度下降则相反。

低温麻醉时，低温有利于降低组织耗氧量，但HbO2释放O2也显著减少。在20℃时，组织Po2低至40mmHg时，Hb的氧饱和度仍在90%以上，O2的释放量很少，导致组织缺氧和细胞损害。4.影响氧解离曲线的因素c.2,3二磷酸甘油酸（2,3-DPG）的影响：

当血液的氧分压降低时，红细胞内无氧酵解增加，2,3-二磷酸甘油酸(2,3-diphosphoglycerate)生成增加，使氧离曲线右移，促使HbO2的解离。

2,3-DPG增加时,将限制肽链分子构型的变化，降低血红蛋白与氧的亲和力，使流经组织的血液在组织释放出更多的O2

。Hb(O2)4+DPG→HbDPG+4O24.影响氧解离曲线的因素

CO与血红蛋白的亲和力远远大于O2（250倍），当它与血红蛋白结合时则形成一氧化碳血红蛋白(carboxyhemoglobin,HbCO)，颜色呈樱桃红色。

CO与Hb结合后占据了O2的结合位点，阻止了O2与Hb的结合；同时Hb中只要有一个位点被CO占据，则其余3个位点对O2的亲和力增加，妨碍O2的释放。

空气中0.1～0.3％的CO即可造成危害，甚至致命。CO4.影响氧解离曲线的因素d.COe.其它因素高铁血红蛋白血症(methemoglobinemia):如亚硝酸盐中毒导致Hb中Fe2+氧化成Fe3+,不能与O2结合。CO中毒胎儿Hb与O2的亲和力大，有利于胎儿经胎盘从母体摄取O2。4.影响氧解离曲线的因素

物理溶解方式：C02的溶解度较O2高(约24倍)，故血液中溶解的C02较02多。动脉血CO2分压40mmHg，约含C022.4ml/100ml，静脉血CO2分压46mmHg约含2.7ml/100ml，但这些只占C02总运输量的约5％,CO2的主要运输方式是化学结合。1.CO2的运输形式二.二氧化碳的运输2012年3月CO2的运输形式物理溶解：5%化学结合：95%碳酸氢盐形式：KHCO3、NaHCO3氨基甲酰血红蛋白形式：1.CO2的运输形式

a.碳酸氢盐结合方式：血液内约88％的CO2以HCO3-的形式存在。CO2由组织扩散到毛细血管内，随后进入红细胞。红细胞内存在碳酸酐酶，使CO2水化成H2CO3，这种反应比在血浆中约快13000倍。1.CO2的运输形式

a.碳酸氢盐结合方式：生成的H2CO3，解离为H+