生理学讲稿：第五章 呼 吸讲稿

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1、第五章 呼 吸 学习目的和要求：熟悉呼吸的概念，呼吸的三个环节。掌握肺通气原理，气体交换原理，气体在血液中的运输形式，呼吸节律的产生和呼吸运动的调节。概 述一、呼吸的概念机体与外界环境之间进行的气体交换过程。二、呼吸的全过程 （一） 外呼吸：肺通气、肺换气（二） 气体在血液中的运输（三） 内呼吸即组织换气三、呼吸生理意义： 维持内环境中O2和CO2浓度稳定第一节 肺通气 一、 定义：是指肺与外界环境之间的气体交换。二、参与器官：呼吸道，肺泡，胸廓三、肺通气原理 （一）肺通气的动力 1、呼吸运动 （1）概念呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓有节律地扩大与缩小。（2）呼吸肌 1）吸气肌：使胸廓扩大产生吸

2、气动作的肌肉。主要有膈肌和肋间外肌 。2）呼气肌：使胸廓缩小产生呼气动作的肌肉。主要有肋间内肌和腹壁肌群 。3）辅助呼吸肌：在用力呼吸时参与呼吸运动。如斜角肌、胸锁乳突肌和前锯肌。 （3）吸气运动主要由吸气肌膈肌和肋间外肌收缩来完成的，所以吸气总是主动的。膈肌舒缩引起的呼吸运动伴以胸壁的起伏，故称为腹式呼吸。肋间外肌收缩、舒张时主要表现为胸部的起伏，故称为胸式呼吸。（4）呼气运动平静呼吸时，为被动的。用力呼吸时，为主动的。（5）平静呼吸和用力呼吸 1）平静呼吸：安静状态下的呼吸称为平静呼吸。 2）用力呼吸：机体活动增强时（劳动或运动），呼吸运动增强，称用力呼吸。3）呼吸困难：在某些病理情况下，

3、即使用力呼吸，仍然不能满足人体的需要，病人除可出现鼻翼扇动等现象外，还有喘不过气来的主观感觉。 2、肺内压 （1）概念是指存在于肺泡气道和肺泡内的压力 。（2）变化 吸气时，肺内压降低，低于大气压，至吸气末，与大气压相等；呼气时，肺内压升高，高于大气压，至呼气末，与大气压相等。平静呼吸时，在23mmHg范围内波动。3、胸膜腔内压（1）概念指胸膜腔内的压力。因它总是低于大气压，故称为负压。（2）形成原理胸内压大气压肺的回缩力；胎儿出生后，胸廓的生长速度远快于肺。 （3）意义可作用于肺，牵引其扩张；有利于静脉血和淋巴液的回流。（二）肺通气的阻力 1、弹性阻力和顺应性（1）肺弹性阻力 1）来源：肺泡

4、表面液体层形成的表面张力，约占2/3 肺弹性纤维的弹性回缩力，约占1/3。2）表面张力指使液体表面积趋于缩至最小的力。3）肺泡表面活性物质作用：降低肺泡表面张力，减少吸气阻力；防止肺泡内液体积聚；稳定大小肺泡的容积。（2）胸廓弹性阻力：双向弹性体当胸廓处于自然位置时，其回位力0；当胸廓小于自然位置时，其回位力向外，是吸气时动力，呼气时阻力；当胸廓大于自然位置时，其回位力向内，是呼气时动力，吸气时阻力。 2、非弹性阻力 （1）惯性阻力指气流在发动、变速、换向时因气流惯性所遇到的阻力。 （2）粘滞阻力指呼吸时，胸廓、肺等组织移位发生摩擦形成的阻力，约占1020%。（3）呼吸道阻力指气体通过呼吸道时

5、，气体分子间及气体分子与气道管壁之间摩擦力，约占8090%，为呼吸道总阻力的1/3 。 三、肺容积和肺容量（一）基本肺容积1、潮气量（TV）：约400600ml。2、补吸气量（IRV）：正常为1500 ml2000 ml。又称吸气贮备量。3、补呼气量（ERV）：又称呼气贮备量。正常约为9001200 ml。4、残气量（RV）：约10001500 ml。 （二）肺容量 是肺容积中两项或两项以上的联合气量。1、深吸气量：从平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气量。2、功能残气量：正常为2500ml。3、肺活量和用力呼气量（1）肺活量（VC）：在作一次深吸气后尽力呼气所能呼出的气量。正常男子为3500

6、ml，女子为2500 ml。（2）用力呼气量（FEV）：在一次最深呼气后，用力尽快呼气，然后计算第一秒末、第二秒末和第三秒末呼出气量占其肺活量的百分比。正常分别为83%、96%、99%。 三、肺通气量（一）每分通气量指每分钟吸入或呼出肺的气量。最大随意通气量：尽力作深快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气量为（二）无效腔和肺泡通气量1、无效腔 （1）解剖无效腔：正常约为150 ml从鼻到终末细支气管凡是没有气体交换的管腔。 （2）肺泡无效腔：健康成人平卧时接近于0未能发生气体交换的这部分肺泡腔。 2、肺泡通气量 指每分钟吸入肺泡的新鲜空气量。其计算方法：（潮气量无效腔气量）呼吸频率。3、气体更

7、新率 指每次更新气体的量。其计算方法为（潮气量无效腔气量）功能残气量。 不同呼吸深度、频率时的每分通气量和肺泡通气量不同，一般适当的深而慢的呼吸有利于气体的交换第二节 呼吸气体的交换一、气体交换的原理（一）气体的扩散其方向取决于换气组织两侧该气体的分压差。（二）气体扩散速率1、气体的分压差（成正比）2、气体的分子量和溶解度（与分子量的平方根成反比，与溶解度成正比）3、扩散面积和距离（与面积成正比、与距离成反比）4、温度（成正比）二、肺换气 （一）肺换气过程1、呼吸膜1） 定义：是肺泡腔与肺毛细血管腔之间的膜。2） 组成：六层结构即液体层、肺泡上皮细胞层、肺泡上皮基膜层、肺泡与毛细血管之间的间质

8、、毛细血管基膜层、毛细血管内皮细胞层。2、过程在肺泡与肺毛细血管静脉端有104-40=64 mmHg的O2分压差，使O2自肺泡气扩散入血，血液中的PO2便逐渐上升，最后逐渐接近于肺泡气的100 mmHg；相反，肺泡气的CO2分压则小于静脉血的CO2分压，那么CO2则由血液向肺泡扩散，形成了肺换气，经肺换气后，静脉血变成了动脉血。（二）影响肺换气的因素 1、呼吸膜的厚度 气体扩散速率与呼吸膜厚度成反比。2、呼吸膜的面积气体扩散速率与扩散面积成正比。3、通气-血流比值1）定义：指每分钟肺泡通气量（V）与肺血流量（Q、相当于心输出量）之间的比值 2）正常值：4.2/5=0.84 V/Q 0.84 则

9、通气过剩或（和）血流不足 V/Q 0.84 则通气不足或（和）血流过剩。 （二）组织换气在组织毛细血管动脉端与组织之间存在着氧分压差（动脉血氧分压高于组织中的氧分压），使O2扩散入组织，而动脉血CO2低于组织中的CO2分压，使CO2扩散入血。 第三节 气体在血液中的运输 从肺泡扩散入血液的O2必须通过血液循环运送到各组织，从组织扩散入血液的CO2也必须由血液循环运送到肺泡。一、气体在血液中存在形式 物理溶解：量少，但是化学结合的必须前提化学结合：主要 。二、氧的运输 （一）氧与血红蛋白结合的特征1、反应快、可逆、不需酶的催化、反应的方向取决于PO2的高低 2、Fe2+与O2结合后仍是二价的铁，

10、所以该反应是氧合，不是氧化。 3、1分子Hb可以结合4分子O24、Hb与O2的结合或解离曲线成S形（二）氧解离曲线1、氧解离曲线的上段 60100mmHg（8.013.3KPa）。曲线较平坦，表明氧分压的变化对血氧饱和度的影响不大。2、氧解离曲线的中段4060mmHg（5.327.98KPa）。曲线较陡直，是HbO2释放O2的部分。可保证安静时组织代谢的需O2量。3、氧解离曲线的下段在1540mmHg（2.05.32KPa）。曲线陡直，代表着氧的储备。（三）影响氧解离曲线的因素1、二氧化碳分压：当其升高时导致曲线右移，促进氧气的释放，反之则促进氧气结合。 2、PH值：当其降低时导致曲线右移，促

11、进氧气的释放，反之则促进氧气结合。 3、温度的影响：温度升高，氧离曲线可移，促使O2释放；温度降低，曲线左移，不利于O2的释放。4、2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）：当其减少时，右移，促进氧气的释放，反之则促进氧气结合。三、二氧化碳的运输 （一）CO2的运输形式血液中CO2也是以溶解的和化学结合的两种形式进行运输。化学结合的CO2主要是以碳酸氢盐（HCO3-）和氨基甲酸血红蛋白（HbNHCOOH），溶解的CO2约占5%，结合的约占95%（其中碳酸氢盐形式的占88%，HbNHCOOH约占7%）。 1、氨基甲酸血红蛋白一部分CO2与Hb的氨基结合后可生成为HbNHCOOH，这一反应无需酶的催

12、化，反应迅速、可逆，主要调节作用只决定于Hb的氧合与否，其反应式为：HbNH2+CO2HbNHCOOHH+HbNHCOO-。 2、碳酸氢盐：CO2依据细胞内外浓度差进行单纯扩散，然后在碳酸酐酶作用下转化成碳酸氢盐进行运输或反之形成CO2呼出体外第四节 呼吸运动的调节一、呼吸中枢是指CNS内与产生和调节呼吸运动有关的神经元集中的部位。（一）脊髓脊髓只是联系上位脑和呼吸肌的中继站。（二）低位脑干脑桥上部有呼吸调整中枢。延髓是产生节律性呼吸的基本中枢。（三）高位脑对节律性呼吸不是必需的，但可影响呼吸运动。二、呼吸的反射性调节 （一）肺牵张反射1、肺扩张反射是肺充气或扩张时抑制吸气的反射。吸气时肺扩张

13、支气管、细支气管牵张感受器吸气神经元（）吸气停止，转为呼气。2、肺缩小反射是肺缩小时引起吸气的反射。（二）呼吸肌本体感受性反射 三、化学感受性呼吸反射 1、化学感受器 化学感受器是指其适宜刺激是化学物质的感受器。 （1）外周化学感受器 颈动脉体和主动脉体 。（2）中枢化学感受器 位于延髓腹外侧浅表部位。 2、二氧化碳对呼吸的影响 （1）作用 是维持正常呼吸活动的生理性刺激物，CO2对呼吸有很强的刺激作用。 （2）途径 CO2对呼吸的刺激作用是通过两条途径实现的：一条是通过刺激中枢化学感受器；二是刺激外周化学感受器。反射性使呼吸加深加快，增加肺通气，但两条途径中前者是主要的。3、低氧对呼吸的影响

14、 （1）作用轻到中度的缺氧：主要刺激外周化学感受器，引起呼吸加深加大；重度缺氧：直接抑制呼吸中枢为主，引起呼吸减弱。（2）途径低氧对呼吸的刺激作用完全是通过外周化学感受器所实现的反射性效应。 但对中枢直接抑制作用4、氢离子对呼吸的影响 （1）作用 动脉血中H+升高时，呼吸加深加快，肺通气量增加；H+下降，呼吸反而受到抑制。 （2）途径 主要是通过刺激外周化学感受器而影响呼吸。5、三者在体内互相的影响 ：1） PCO2升高：通过反射引起呼吸增强，呼出CO2但同时PH升高，此时呼吸减弱。比单独升高呼吸要弱2） PH下降：呼吸增强，呼出CO2使H+下降，而使呼吸减弱3） PO2下降：呼吸增强，吸入更多的氧，但同时呼出CO2增多，H+下降，使得呼吸减弱