生理学-呼吸(气体交换、运输、调节).ppt

1、1,2020/9/14,第五章 呼 吸 respiration,2,2020/9/14,呼吸运动的调节,概述,肺通气,肺换气和组织换气,气体在血液中的运输,呼吸生理,主要 内容,3,2020/9/14,肺换气和组织换气,4,2020/9/14,气体交换的原理,气体扩散：气体分子从分压高处向分压低处发生净转移的过程。 分压差 是气体分子扩散的动力。,5,2020/9/14,p：分压差 T：温度 A：扩散面积 s：溶解度 d：扩散距离 MW：分子量,气体扩散速率D ：单位时间气体扩散的容积。,气体扩散速率,6,2020/9/14,气体分压：在混合气体中某种气体所占有的压力。,气体分压=总压力该气体

2、的容积百分比,气体的分压,7,2020/9/14,动脉血: PO2:100mmHg PCO2:40mmHg,组织: PO2:30mmHg PCO2:50mmHg,静脉血: PO2:40mmHg PCO2:46mmHg,肺泡气: PO2:104mmHg PCO2:40mmHg,8,2020/9/14,不同部位的PO2和PCO2(mmHg),气体的分压差P大，扩散快。 气体的分压差是气体交换的动力，决定气体扩散方向。,9,2020/9/14,为扩散系数 血浆溶解度: O2 2.14ml/100ml CO2 54.1ml/100ml 分子量： O2 32 CO2 44 CO2的扩散系数是O2的20倍

3、。,气体的分子量和溶解度,临床联系：缺O2比CO2 潴留给容易发生。,10,2020/9/14,扩散速率与扩散面积(A)呈正比； 与距离(d)呈反比。 扩散速率与温度(T)呈正比。,气体的扩散面积、距离和温度,11,2020/9/14,肺 换 气,肺泡,血液,特点: 迅速，不到0.3s即可达气体交换平衡。,12,2020/9/14,组织换气,组织细胞,血液,13,2020/9/14,呼吸膜,14,2020/9/14,呼吸膜的厚度 呼吸膜的面积 通气/血流比值（V/Q比值）,影响肺换气的因素,15,2020/9/14,通气/血流比值（V/Q比值）,通气/血流比值： 每分钟肺泡通气量(VA)与每分

4、钟肺血流量(Q)的比值。,正常值成人安静时：,4.2L/min,5L/min,16,2020/9/14,肺泡通气量不变，肺血流量减少 则:,V/Q比值增大,意味着部分肺泡气未能与血液充分交换,相当于肺泡无效腔增大。,4.2L/min,2.5L/min,17,2020/9/14,3L/min,5L/min,肺泡通气量下降，而肺血流量不变, 则:,V/Q比值减小,通气不足,V血中的气体不能充分更新,犹如发生了动-静脉短路。,18,2020/9/14,支气管痉挛,肺栓塞,V/Q=0.84 通气血流匹配正常,V/Q0.84 动-静脉短路,V/Q0.84 肺泡无效腔增加,19,2020/9/14,气体在

5、血液中的运输,20,2020/9/14,O2与CO2在血液中的运输形式,物理溶解（前提）,化学结合 ( 主要 ),21,2020/9/14,物理溶解：1.5% 化学结合：98.5% O2与RBC内的血红蛋白（Hb）结合形成氧合血红蛋白（HbO2）,氧的运输,22,2020/9/14,血红蛋白的分子结构,血红蛋白=珠蛋白+亚铁血红素 X 4 氧与亚铁结合,23,2020/9/14, 快速、可逆、不需酶催化、受氧分压影响; O2与Hb的结合是氧合不是氧化，Fe2+与O2的结合后仍是亚铁; 饱和现象：1分子Hb可结合4分子O2； Hb与O2的结合或解离曲线呈“S”型。,Hb与O2结合的特征,Hb+O

6、2 HbO2,肺PO2,组织 PO2,24,2020/9/14,血红蛋白氧容量： 每升(L)血液中血红蛋白所能负载的最大氧量。 血红蛋白氧含量： 每升(L)血液中血红蛋白实际结合的氧量。 血红蛋白氧饱和度： 血红蛋白氧含量占血红蛋白氧容量的百分数。 动脉血95%， 混合静脉血75%,血氧指标,25,2020/9/14,HbO2呈鲜红色,Hb呈紫蓝色； 当体表毛细血管中去氧Hb含量5g/100ml时，皮肤、粘膜呈青紫，称紫绀。 紫绀可能提示有缺氧。,注意：缺氧不一定紫绀 如：严重贫血， CO中毒 紫绀不一定缺氧 如：高原性红细胞增多症,26,2020/9/14,氧解离曲线：指反映PO2与Hb氧饱

7、和度关系的曲线。,氧解离曲线,27,2020/9/14,氧离曲线上段,PO2 60100mmHg 曲线较平坦 反映Hb与O2的结合,生理意义:P02在这一范围内变化对Hb饱和度影响不大。只要动脉血PO2不低于60mmHg，Hb氧饱和度便不会低于90%，组织就不会明显缺氧。,28,2020/9/14,氧离曲线中段,PO2 40-60mmHg 曲线较陡 反映HbO2释放O2的部分,生理意义：血液流经组织时能够释放较多的氧，满足安静状态下组织代谢需求。 安静时，血液流经组织时释放出的氧仅占动脉血氧含量25%左右。,29,2020/9/14,氧离曲线下段,PO21540mmHg 曲线最陡 反映HbO2

8、最易释放O2的部分,生理意义：代表血液释放氧的贮备，保证代谢增强时组织得到更多的氧。 代谢加强时，血液流经组织时释放出的氧可达动脉血氧含量75%。,30,2020/9/14,通常以P50作为Hb与O2亲和力的指标， P50是Hb氧饱和度达到50%时血液的P02, 正常值是26.5mmHg， P50增大，表明Hb与O2亲和力下降,曲线右移； P50减小，表明Hb与O2亲和力增大，曲线左移。,氧解离曲线移位,31,2020/9/14,血液pH、PCO2Hb与O2亲和力氧离曲线右移；相反时左移。,血液pH和PCO2对氧离曲线的影响，称波尔效应。 波尔效应的意义：即有利于肺毛细血管血液氧的结合，也有利

9、于组织处氧的释放。,影响氧解离曲线的因素,32,2020/9/14, 温度Hb与O2亲和力氧离曲线右移； 反之，氧离曲线左移。,33,2020/9/14, 2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)Hb与O2亲和力氧离曲线右移；反之曲线左移。,2,3-DPG是RBC无氧酵解的产物； 慢性缺氧、贫血、高原低氧等情况，2,3-DPG； 血库长期保存的血液，糖酵解停止， 2,3-DPG。,34,2020/9/14,生理意义：氧的解离要与组织细胞的新陈代谢过程相适应。,氧解离曲线及其变化的生理意义,35,2020/9/14,（一）物理溶解： 5% （二）化学结合： 95%,CO2的运输,碳酸氢盐:88%

10、氨基甲酸血红蛋白:7%,36,2020/9/14,C02碳酸氢盐形式的运输形式,37,2020/9/14,不需酶催化,受Hb含O2量影响.,组织 CO2 CO2+HbNH2 HbNHCOOH HbN H2+ CO2 CO2 红细胞 肺泡,C02氨基甲酸血红蛋白的运输形式,38,2020/9/14,二氧化碳的化学结合运输形式,39,2020/9/14,O2及CO2的运输过程是相互影响的。CO2通过波尔效应影响Hb与O2的结合和释放，O2又通过霍尔登效应影响Hb与CO2的结合和释放。,PCO2升高促进O2的释放-波尔效应 PO2的升高促进CO2的释放-霍尔登效应,40,2020/9/14,呼吸运动

11、的调节,41,2020/9/14,呼吸中枢: 指中枢内产生和调节呼吸运动的神经细胞群。,呼吸中枢与呼吸节律的形成,42,2020/9/14,脑 桥,延 髓,低位脑干横断实验,43,2020/9/14,低位脑干(指脑桥和延髓) 延髓有产生呼吸节律的基本中枢。 脑桥上部有呼吸调整中枢。,高位脑(指大脑皮层、边缘系统、下丘脑等) 大脑皮层对呼吸的调节系统是随意的调节系统。,脊髓 是联系脑和呼吸肌的中继站和整合某些呼吸反射的初级中枢。,脑干图,44,2020/9/14,呼吸节律的形成（了解）,45,2020/9/14,呼吸运动的反射性调节,化学感受性呼吸反射（重点） 肺牵张反射 呼吸肌本体感受性反射

12、防御性呼吸反射,46,2020/9/14,化学感受性反射,化学感受器: 适宜刺激: A血或脑脊液中的CO2、O2和H+浓度的变化。 外周化学感受器 : 颈动脉体和主动脉体 中枢化学感受器 : 延髓腹外侧浅表部位,47,2020/9/14,外周化学感受器,颈A体 主A体,(+),(+),PCO2,PO2,H+,（A血中）,48,2020/9/14,位于延髓腹外侧浅表部,中枢化学感受器,生理性刺激物：脑脊液和局部细胞外液中的H+,49,2020/9/14,动脉血CO2通过血脑屏障进入脑脊液，在碳酸酐酶作用下与H2O生成H2CO3，解离出H+，间接刺激中枢化学感受器兴奋。,50,2020/9/14,

13、中枢化学感受器反应特点： 1）对血液中CO2反应慢 2）对血液H+反应慢且弱 3）不感受血液中低O2刺激,51,2020/9/14,CO2、H+和O2对呼吸的调节,52,2020/9/14,PCO2在一定范围内升高，呼吸加深加快，肺通气量； 吸入气CO2超过7%时，肺通气不能相应增加，出现中枢抑制现象，称CO2麻醉。,一定水平的PCO2是维持呼吸中枢正常兴奋性所必需的生理刺激物，过低可出现呼吸暂停；,CO2对呼吸运动的调节,53,2020/9/14,CO2的作用途径,A血PCO2 外周化学感受器 窦 N 迷走N 延髓呼吸中枢 呼吸加深、加快,CO2进入脑组织,(CO2+H2OH2CO3+H+

14、),中枢化学感受器,(主要途径),（+）,（+）,（+）,54,2020/9/14,H+对呼吸的调节,A血中 H+,外周化学感受器途径,呼吸加强,血液中的H不易通过血脑屏障, 故对中枢化学感受器的影响很弱。,55,2020/9/14,低O2对呼吸的调节,当A血中PO260mmHg时： 呼吸无明显变化; 当A血中 40mmHgPO2 60mmHg时， 呼吸加深加快; 当A血中 PO2 40mmHg时, 称重度缺氧，呼吸抑制。,56,2020/9/14,呼吸中枢,外周化学 感受器,呼吸 中枢,呼吸加强,动脉血中PO2,低氧对呼吸的影响机制:,(+),(+),(-),57,2020/9/14,轻中度缺氧，刺激外周化学感受器兴奋呼吸中枢作用强于直接抑制作用，表现为呼吸加强； 重毒