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1、动物生理学第五章呼吸第1页，共65页，编辑于2022年，星期五第一节第一节 呼吸的过程和呼吸器官呼吸的过程和呼吸器官一、呼吸的意义、肺呼吸和组织呼吸一、呼吸的意义、肺呼吸和组织呼吸1.呼吸的意义呼吸的意义 动物机体在代谢过程中，不断消耗氧，动物机体在代谢过程中，不断消耗氧，同时又源源不断地产生二氧化碳。动物体内同时又源源不断地产生二氧化碳。动物体内氧的储存量有限，仅够若干分钟的消耗，而氧的储存量有限，仅够若干分钟的消耗，而产生的二氧化碳若积累过多将破坏有机体内产生的二氧化碳若积累过多将破坏有机体内环境的酸碱平衡。因此，只有不断地有外界环境的酸碱平衡。因此，只有不断地有外界吸入氧气，并呼出二氧化
2、碳，新陈代谢才能吸入氧气，并呼出二氧化碳，新陈代谢才能正常进行。正常进行。第2页，共65页，编辑于2022年，星期五二、呼二、呼 吸吸 过过 程程 1.概概 念：念：呼吸：有机体与外界环境之间进行的气体交换过呼吸：有机体与外界环境之间进行的气体交换过呼吸：有机体与外界环境之间进行的气体交换过呼吸：有机体与外界环境之间进行的气体交换过程。程。2.呼吸过程呼吸过程 高等动物的呼吸过程包括三个环节，即高等动物的呼吸过程包括三个环节，即外呼吸外呼吸（肺（肺呼吸）、呼吸）、内呼吸内呼吸（组织呼吸）和（组织呼吸）和气体运输气体运输。（1）外呼吸：）外呼吸：又称肺呼吸，包括：又称肺呼吸，包括：又称肺呼吸，包
3、括：又称肺呼吸，包括：肺通气肺通气：外界与肺泡之间的气体交换；：外界与肺泡之间的气体交换；肺换气肺换气肺换气肺换气：以及肺泡与其周围毛细血管血液之间的气体：以及肺泡与其周围毛细血管血液之间的气体交换。交换。第3页，共65页，编辑于2022年，星期五（2）内呼吸：）内呼吸：又叫组织呼吸或组织换气又叫组织呼吸或组织换气 指组织液与组织毛细血管血液之间的气体交指组织液与组织毛细血管血液之间的气体交换，在组织中进行。换，在组织中进行。（3）气体运输气体运输：通过血液循环，从肺泡摄取的通过血液循环，从肺泡摄取的O2运送到组织运送到组织细胞，同时把组织细胞产生的细胞，同时把组织细胞产生的CO2运送到肺。运
4、送到肺。第4页，共65页，编辑于2022年，星期五 呼吸的过程呼吸的过程第5页，共65页，编辑于2022年，星期五三、呼吸器官及其功能三、呼吸器官及其功能 呼吸器官包括呼吸道和肺泡呼吸器官包括呼吸道和肺泡（一）（一）呼吸道：呼吸道：呼吸气体进出肺的通道，包括上呼吸道呼吸气体进出肺的通道，包括上呼吸道(鼻、鼻、咽、喉咽、喉)和下呼吸道和下呼吸道(气管、支气管直至呼吸气管、支气管直至呼吸性支气管以前的终末细支气管性支气管以前的终末细支气管)。呼吸道不具。呼吸道不具有气体交换功能，其粘膜和管壁平滑肌具有有气体交换功能，其粘膜和管壁平滑肌具有保护和调节呼吸道阻力等作用。保护和调节呼吸道阻力等作用。第6
5、页，共65页，编辑于2022年，星期五 气管和支气管示意图气管和支气管示意图第7页，共65页，编辑于2022年，星期五 1.呼吸道粘膜的作用呼吸道粘膜的作用（1）呼吸道粘膜具有丰富的毛细血管网，呼吸道粘膜具有丰富的毛细血管网，分分泌粘液，加温和湿润吸入的空气，粘着尘粒等泌粘液，加温和湿润吸入的空气，粘着尘粒等异物，异物，通过纤毛运动将异物推近至咽喉部，被通过纤毛运动将异物推近至咽喉部，被咳出或被吞咽。咳出或被吞咽。（2）呼吸道粘膜上呼吸道粘膜上含有各种感受器含有各种感受器，感受有，感受有刺激性或有害气体和异物的刺激，引起咳嗽、刺激性或有害气体和异物的刺激，引起咳嗽、喷嚏等喷嚏等保护性反射保护性
6、反射，加以排除。，加以排除。（3）呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡的巨噬呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡的巨噬细胞吞噬异物颗粒或细菌；细胞吞噬异物颗粒或细菌；粘膜分泌物中的免粘膜分泌物中的免疫球蛋白疫球蛋白，起防止感染和维持粘膜完整性起防止感染和维持粘膜完整性。第8页，共65页，编辑于2022年，星期五2.呼吸道平滑肌呼吸道平滑肌（1）从气管到终末细支气管均有平滑肌组织，从气管到终末细支气管均有平滑肌组织，它们它们接受植物性神经支配接受植物性神经支配。（2）迷走神经迷走神经通过通过M型胆碱能受体型胆碱能受体引起平滑引起平滑肌收缩肌收缩；交感神经交感神经通过通过2型肾上腺能受体型肾上腺能受体引引起平滑肌
7、舒张起平滑肌舒张。（3）一些体液因素一些体液因素(组织胺组织胺、5-羟色胺羟色胺、缓缓激肽和前列腺素激肽和前列腺素等等)引起呼吸道平滑肌的舒缩引起呼吸道平滑肌的舒缩活动活动，参与呼吸道气流阻力的调节。，参与呼吸道气流阻力的调节。第9页，共65页，编辑于2022年，星期五（二）肺 肺（如图）是一对含有丰富弹性组织的气囊，肺（如图）是一对含有丰富弹性组织的气囊，由由呼吸性小支气管呼吸性小支气管、肺泡管肺泡管、肺泡囊肺泡囊和和肺泡肺泡四个部分组成的功能单位。均具有交换气体四个部分组成的功能单位。均具有交换气体的功能，其中以肺泡为主的功能，其中以肺泡为主。第10页，共65页，编辑于2022年，星期五1
8、.肺泡的结构肺泡的结构（1）肺泡壁的上皮细胞可以分为两种，大多肺泡壁的上皮细胞可以分为两种，大多数为数为扁平上皮细胞扁平上皮细胞(型细胞型细胞)，少数为较大的，少数为较大的分泌上皮细胞分泌上皮细胞(型细胞型细胞)。（2）在肺泡气与肺毛细血管血液之间，含有在肺泡气与肺毛细血管血液之间，含有多层组织结构，组成多层组织结构，组成肺呼吸膜（如图）肺呼吸膜（如图），有，有6层：层：肺泡表面活性物质肺泡表面活性物质、液体分子液体分子、肺泡上肺泡上皮细胞皮细胞、间隙间隙（弹力纤维和胶原纤维）、（弹力纤维和胶原纤维）、毛细毛细血管的基膜血管的基膜和和毛细血管内皮细胞毛细血管内皮细胞；肺泡气经过；肺泡气经过此膜
9、与血液进行气体交换。此膜与血液进行气体交换。第11页，共65页，编辑于2022年，星期五 呼吸膜结构图呼吸膜结构图第12页，共65页，编辑于2022年，星期五2.肺泡表面张力肺泡表面张力 肺泡上皮内表面分布有极薄的液体层，与肺泡气体形成气-液表面。液体分子间的吸引力产生表面张力，使液体表面有收缩的倾向，因而使肺泡趋向回缩，并与肺泡壁含有的弹力纤维的回缩作用共同构成肺泡的回缩力。按照拉普拉斯定律，液泡的回缩力(P)与表面张力(T)成正比，与液泡半径(r)成反比，即：P=2T/r。第13页，共65页，编辑于2022年，星期五 不同大小的肺泡内压与气流方向不同大小的肺泡内压与气流方向第14页，共65
10、页，编辑于2022年，星期五 3.肺泡表面活性物质（肺泡表面活性物质（DPPC）的作用）的作用 肺表面活性物质是一类脂蛋白，其主要成分而是棕榈肺表面活性物质是一类脂蛋白，其主要成分而是棕榈肺表面活性物质是一类脂蛋白，其主要成分而是棕榈肺表面活性物质是一类脂蛋白，其主要成分而是棕榈（软脂）酰卵磷脂（软脂）酰卵磷脂（软脂）酰卵磷脂（软脂）酰卵磷脂（DPPCDPPC），由肺泡壁），由肺泡壁），由肺泡壁），由肺泡壁型细胞合成，其亲型细胞合成，其亲水端伸入液体层，疏水端伸入肺泡气中，可以破坏气水端伸入液体层，疏水端伸入肺泡气中，可以破坏气-液液液液表面，从而大大降低了表面张力。表面，从而大大降低了表面张
11、力。表面，从而大大降低了表面张力。表面，从而大大降低了表面张力。（1）动态地稳定肺泡容量动态地稳定肺泡容量 吸气时肺泡处于扩张状态，肺泡壁表面积增大，吸气时肺泡处于扩张状态，肺泡壁表面积增大，吸气时肺泡处于扩张状态，肺泡壁表面积增大，吸气时肺泡处于扩张状态，肺泡壁表面积增大，DPPCDPPC被分被分散稀释成一层极薄的分子层，降低表面张力的作用减弱，散稀释成一层极薄的分子层，降低表面张力的作用减弱，肺泡回缩力增加，避免因吸气而使肺容量过分增大；呼气肺泡回缩力增加，避免因吸气而使肺容量过分增大；呼气时肺泡容积缩小，时肺泡容积缩小，DPPCDPPC密集成分子浓度较大的液层，大密集成分子浓度较大的液层
12、，大大增强了对抗表面张力的作用，使肺泡的回缩力量减少，大增强了对抗表面张力的作用，使肺泡的回缩力量减少，防止因呼气而使肺泡容量过小。防止因呼气而使肺泡容量过小。第15页，共65页，编辑于2022年，星期五（2）保持肺泡内相对保持肺泡内相对“干燥干燥”的环境的环境肺泡的表面张力，具有吸引肺毛细血管内液肺泡的表面张力，具有吸引肺毛细血管内液进入肺泡的作用，诱发肺泡积液，进入肺泡的作用，诱发肺泡积液，DPPC可以可以避免发生这一现象。避免发生这一现象。第16页，共65页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 肺通气原理肺通气原理一、肺通气的动力一、肺通气的动力1.1.呼吸运动呼吸运动胸廓胸廓胸廓胸廓
13、 呼吸肌呼吸肌呼吸肌呼吸肌呼吸类型和频率呼吸类型和频率呼吸类型和频率呼吸类型和频率2.呼吸中胸膜腔内压的变化呼吸中胸膜腔内压的变化胸内压胸内压胸内压胸内压胸内负压胸内负压胸内负压胸内负压胸内负压的生理意义胸内负压的生理意义胸内负压的生理意义胸内负压的生理意义上一页上一页下一页下一页第17页，共65页，编辑于2022年，星期五1.呼呼 吸吸 运运 动动 概概 述述呼吸运动由呼吸运动由呼吸运动由呼吸运动由吸气动作吸气动作吸气动作吸气动作和和和和呼气动作呼气动作呼气动作呼气动作构成，依赖于呼吸肌的构成，依赖于呼吸肌的构成，依赖于呼吸肌的构成，依赖于呼吸肌的节律性舒缩活动。呼吸肌包括两组作用相反的肌群
14、，即节律性舒缩活动。呼吸肌包括两组作用相反的肌群，即节律性舒缩活动。呼吸肌包括两组作用相反的肌群，即节律性舒缩活动。呼吸肌包括两组作用相反的肌群，即吸气肌群吸气肌群吸气肌群吸气肌群和和和和呼气肌群呼气肌群。吸气动作和呼气动作吸气动作和呼气动作 吸气动作吸气动作平静呼吸时，主要的吸气肌是肋间外肌和膈肌。主要过平静呼吸时，主要的吸气肌是肋间外肌和膈肌。主要过平静呼吸时，主要的吸气肌是肋间外肌和膈肌。主要过平静呼吸时，主要的吸气肌是肋间外肌和膈肌。主要过程：程：肋间外肌收缩肋间外肌收缩肋间外肌收缩肋间外肌收缩胸腔横径增大胸腔横径增大胸腔横径增大胸腔横径增大，膈肌收缩膈肌收缩胸腔前胸腔前后直径延长后直
15、径延长后直径延长后直径延长，胸廓容积扩大，肺容积增大，肺内压低于，胸廓容积扩大，肺容积增大，肺内压低于，胸廓容积扩大，肺容积增大，肺内压低于，胸廓容积扩大，肺容积增大，肺内压低于大气压，外界气体进入肺内。大气压，外界气体进入肺内。第18页，共65页，编辑于2022年，星期五 呼气动作呼气动作平静呼吸时平静呼吸时平静呼吸时平静呼吸时，呼气动作是被动的呼气动作是被动的呼气动作是被动的呼气动作是被动的。主要过程：肋间外肌。主要过程：肋间外肌。主要过程：肋间外肌。主要过程：肋间外肌和膈肌由于舒张而自动复位，胸廓容积缩小，肺容积变和膈肌由于舒张而自动复位，胸廓容积缩小，肺容积变和膈肌由于舒张而自动复位，
16、胸廓容积缩小，肺容积变和膈肌由于舒张而自动复位，胸廓容积缩小，肺容积变小，肺内压高于大气压，气体被排出体外；小，肺内压高于大气压，气体被排出体外；小，肺内压高于大气压，气体被排出体外；小，肺内压高于大气压，气体被排出体外；用力呼吸用力呼吸用力呼吸用力呼吸时，肋间内肌和腹部肌群是主时，肋间内肌和腹部肌群是主时，肋间内肌和腹部肌群是主时，肋间内肌和腹部肌群是主要的呼气肌群。这时的要的呼气肌群。这时的要的呼气肌群。这时的要的呼气肌群。这时的呼气动作是一种主动的过程呼气动作是一种主动的过程呼气动作是一种主动的过程呼气动作是一种主动的过程。（3）呼吸类型呼吸类型 胸式呼吸胸式呼吸:主要靠肋间外肌的舒缩活
17、动，呼吸时胸部起伏明显。主要靠肋间外肌的舒缩活动，呼吸时胸部起伏明显。主要靠肋间外肌的舒缩活动，呼吸时胸部起伏明显。主要靠肋间外肌的舒缩活动，呼吸时胸部起伏明显。腹式呼吸腹式呼吸:主要靠膈肌舒缩活动，呼吸时腹部起伏明显。主要靠膈肌舒缩活动，呼吸时腹部起伏明显。主要靠膈肌舒缩活动，呼吸时腹部起伏明显。主要靠膈肌舒缩活动，呼吸时腹部起伏明显。胸腹式呼吸胸腹式呼吸(混合呼吸混合呼吸)肋间外肌和膈肌都同等程度参与活动，呼吸时胸腹部都肋间外肌和膈肌都同等程度参与活动，呼吸时胸腹部都有明显起伏运动。健康哺乳动物的呼吸多属于胸腹式呼有明显起伏运动。健康哺乳动物的呼吸多属于胸腹式呼有明显起伏运动。健康哺乳动物
18、的呼吸多属于胸腹式呼有明显起伏运动。健康哺乳动物的呼吸多属于胸腹式呼吸类型。吸类型。第19页，共65页，编辑于2022年，星期五（4）呼吸频率呼吸频率每分钟呼吸次数。每分钟呼吸次数。呼吸频率可因种别、年龄、外界气温以及生呼吸频率可因种别、年龄、外界气温以及生理状况不同而变化（如图）。理状况不同而变化（如图）。（5）呼吸音呼吸音呼吸运动时气体通过呼吸道和出入肺泡时，与呼吸运动时气体通过呼吸道和出入肺泡时，与其摩擦产生的声音。其摩擦产生的声音。临床工作中对喉音、气管音和肺泡音等均有具临床工作中对喉音、气管音和肺泡音等均有具体描述。常在胸廓的表面或颈部气管附近听取体描述。常在胸廓的表面或颈部气管附近
19、听取呼吸音，提供诊断材料。呼吸音，提供诊断材料。第20页，共65页，编辑于2022年，星期五不同种类动物的呼吸频率不同种类动物的呼吸频率第21页，共65页，编辑于2022年，星期五2.呼吸中胸膜腔内压的变化呼吸中胸膜腔内压的变化 胸膜腔内压胸膜腔内压 胸膜腔：胸膜腔：由两层胸膜构成，内层是脏层，紧贴着肺的表由两层胸膜构成，内层是脏层，紧贴着肺的表面；外层为壁层，与胸壁内侧面相接。两层胸面；外层为壁层，与胸壁内侧面相接。两层胸膜之间没有真实的空间，只有少量浆液将它们膜之间没有真实的空间，只有少量浆液将它们粘附一起。主要作用起到润滑两层胸膜和使其粘附一起。主要作用起到润滑两层胸膜和使其黏附在一起，
20、从而带动肺运动。黏附在一起，从而带动肺运动。第22页，共65页，编辑于2022年，星期五 胸膜腔内压：胸膜腔内压：指胸膜腔内的压力，也称胸内压。可用连有检指胸膜腔内的压力，也称胸内压。可用连有检压计的针头刺入胸膜腔内直接测定胸内压。无压计的针头刺入胸膜腔内直接测定胸内压。无论在吸气还是呼气过程，胸内压始终是低于大论在吸气还是呼气过程，胸内压始终是低于大气压，即为负压。气压，即为负压。胸膜腔内压测定示意图胸膜腔内压测定示意图第23页，共65页，编辑于2022年，星期五 胸内负压的形成原理胸内负压的形成原理胸内压负压是加在胸膜表面的压力间接形成，胸胸内压负压是加在胸膜表面的压力间接形成，胸膜脏层受
21、两方面的影响（膜脏层受两方面的影响（如上图如上图），一是肺内），一是肺内压，即大气压所加的压力，使肺泡扩张；一是肺压，即大气压所加的压力，使肺泡扩张；一是肺的回缩力，使肺泡缩小。因此，胸膜腔内的压力的回缩力，使肺泡缩小。因此，胸膜腔内的压力是上述两种方向相反的力的代数和，是上述两种方向相反的力的代数和，即：即：胸内压肺内压肺回缩力胸内压肺内压肺回缩力在吸气之末和呼气之末，在吸气之末和呼气之末，肺内压等于大气压肺内压等于大气压，则：则：胸内压大气压肺回缩力胸内压大气压肺回缩力以一个大气压作为生理零位标准以一个大气压作为生理零位标准：则：则：胸内压肺回缩力胸内压肺回缩力第24页，共65页，编辑于2
22、022年，星期五 胸内压负压的生理意义胸内压负压的生理意义 保持肺泡膨隆状态：保持肺泡膨隆状态：保持肺泡膨隆状态：保持肺泡膨隆状态：负压对肺有牵拉作用，使肺泡保持膨隆状态，能持负压对肺有牵拉作用，使肺泡保持膨隆状态，能持续地与周围血液进行气体交换。续地与周围血液进行气体交换。影响胸腔内各器官组织：影响胸腔内各器官组织：影响胸腔内各器官组织：影响胸腔内各器官组织：负压作用于心脏和腔静脉，促进静脉血和淋巴液的负压作用于心脏和腔静脉，促进静脉血和淋巴液的回流和右心的充盈。负压作用于食管，有利于动物回流和右心的充盈。负压作用于食管，有利于动物在呕吐和反刍时胃内容物的逆呕。在呕吐和反刍时胃内容物的逆呕。
23、在呕吐和反刍时胃内容物的逆呕。在呕吐和反刍时胃内容物的逆呕。气胸：气胸：当胸腔因某种原因使密闭性破坏，外界气当胸腔因某种原因使密闭性破坏，外界气体进入胸膜腔，形成气胸。肺因自身的弹性回缩力体进入胸膜腔，形成气胸。肺因自身的弹性回缩力体进入胸膜腔，形成气胸。肺因自身的弹性回缩力体进入胸膜腔，形成气胸。肺因自身的弹性回缩力而萎陷，丧失通气功能。而萎陷，丧失通气功能。第25页，共65页，编辑于2022年，星期五二、肺通气的阻力二、肺通气的阻力 肺通气阻力可以分为肺通气阻力可以分为弹性阻力弹性阻力弹性阻力弹性阻力和和和和非弹性阻力非弹性阻力非弹性阻力非弹性阻力。1.弹性阻力弹性阻力弹性阻力包括弹性阻力
24、包括肺弹性回缩力肺弹性回缩力肺弹性回缩力肺弹性回缩力和和和和胸廓的弹性回缩力胸廓的弹性回缩力。胸。胸。胸。胸廓和肺扩张变形的难易程度常用顺应性表示。廓和肺扩张变形的难易程度常用顺应性表示。廓和肺扩张变形的难易程度常用顺应性表示。廓和肺扩张变形的难易程度常用顺应性表示。（1 1）顺顺顺顺 应应应应 性性性性 顺应性顺应性:胸廓和肺扩张变形的难易程度。顺应性是弹性阻力的胸廓和肺扩张变形的难易程度。顺应性是弹性阻力的胸廓和肺扩张变形的难易程度。顺应性是弹性阻力的胸廓和肺扩张变形的难易程度。顺应性是弹性阻力的倒数，即：倒数，即：倒数，即：倒数，即：顺应性包括顺应性包括顺应性包括顺应性包括:肺顺应性肺顺
25、应性肺顺应性肺顺应性(CL)(CL)和胸廓顺应性和胸廓顺应性和胸廓顺应性和胸廓顺应性(CT)。第26页，共65页，编辑于2022年，星期五（2 2）肺弹性回缩力肺弹性回缩力来源于来源于来源于来源于:.肺组织的弹力纤维和胶原纤维的弹性回缩力；肺组织的弹力纤维和胶原纤维的弹性回缩力；.肺泡内气肺泡内气肺泡内气肺泡内气-液界面的表面张力。液界面的表面张力。液界面的表面张力。液界面的表面张力。平静呼吸时，表面张力约占肺回缩力的平静呼吸时，表面张力约占肺回缩力的平静呼吸时，表面张力约占肺回缩力的平静呼吸时，表面张力约占肺回缩力的2/32/32/32/3。正常情况。正常情况。正常情况。正常情况下肺总是处于
26、一定的扩张状态，总是表现回缩的趋向。下肺总是处于一定的扩张状态，总是表现回缩的趋向。下肺总是处于一定的扩张状态，总是表现回缩的趋向。下肺总是处于一定的扩张状态，总是表现回缩的趋向。（3 3）胸廓弹性回缩力胸廓弹性回缩力决定于胸廓扩大的程度。当胸廓处于本身自然位置时，决定于胸廓扩大的程度。当胸廓处于本身自然位置时，决定于胸廓扩大的程度。当胸廓处于本身自然位置时，决定于胸廓扩大的程度。当胸廓处于本身自然位置时，不表现弹性作用。吸气时胸廓扩大超出其自然位置，表不表现弹性作用。吸气时胸廓扩大超出其自然位置，表不表现弹性作用。吸气时胸廓扩大超出其自然位置，表不表现弹性作用。吸气时胸廓扩大超出其自然位置，
27、表现出胸部的弹性回缩力，成为吸气的弹性阻力，呼气的现出胸部的弹性回缩力，成为吸气的弹性阻力，呼气的动力动力动力动力;当呼气时胸廓被牵引而向内缩小，成为呼气的弹当呼气时胸廓被牵引而向内缩小，成为呼气的弹当呼气时胸廓被牵引而向内缩小，成为呼气的弹当呼气时胸廓被牵引而向内缩小，成为呼气的弹性阻力，吸气的动力。性阻力，吸气的动力。第27页，共65页，编辑于2022年，星期五2.非弹性阻力非弹性阻力 （1）主要包括气流通过呼吸道所遇到磨擦阻主要包括气流通过呼吸道所遇到磨擦阻力和在呼吸运动中呼吸器官移位的惯性阻力。力和在呼吸运动中呼吸器官移位的惯性阻力。（2）非弹性阻力只在呼吸运动中产生，呼吸非弹性阻力只
28、在呼吸运动中产生，呼吸运动的速度、深度、呼吸道管径的改变等，运动的速度、深度、呼吸道管径的改变等，是影响非弹性阻力的主要因素。是影响非弹性阻力的主要因素。第28页，共65页，编辑于2022年，星期五三、肺总量和肺通气量三、肺总量和肺通气量 1.肺总量：肺总量：表示肺表示肺(包括呼吸道包括呼吸道)能够容纳气体的量，其大小决定能够容纳气体的量，其大小决定能够容纳气体的量，其大小决定能够容纳气体的量，其大小决定于呼吸运动的深浅。由于呼吸运动的深浅。由于呼吸运动的深浅。由于呼吸运动的深浅。由肺活量肺活量肺活量肺活量和和和和余气量余气量余气量余气量组成（组成（如图如图如图如图）。）。）。）。（1）肺活量
29、肺活量肺活量：肺活量：肺活量：肺活量：指作最大吸气后再尽力呼气，所能呼出的最大指作最大吸气后再尽力呼气，所能呼出的最大气量。包括气量。包括气量。包括气量。包括潮气量潮气量、补吸气量补吸气量补吸气量补吸气量和和和和补呼气量补呼气量。.潮气量：潮气量：潮气量：潮气量：平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量。平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量。平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量。平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量。.补吸气量：补吸气量：补吸气量：补吸气量：平静吸气之后，以最大限度的加强吸平静吸气之后，以最大限度的加强吸平静吸气之后，以最大限度的加强吸平静吸气之后，以最大限度的加强吸气，所能再吸入的气量，又称吸气
30、储备量。气，所能再吸入的气量，又称吸气储备量。.补呼气量：补呼气量：平静呼气之后再竭力深呼，所能再呼出平静呼气之后再竭力深呼，所能再呼出的气量，又称呼气储备量。的气量，又称呼气储备量。的气量，又称呼气储备量。的气量，又称呼气储备量。第29页，共65页，编辑于2022年，星期五（2）余气量与机能余气量）余气量与机能余气量.余气量余气量：指在竭尽全力呼气之后，仍剩留指在竭尽全力呼气之后，仍剩留在肺内的气量，是任凭如何用力也无法将其呼在肺内的气量，是任凭如何用力也无法将其呼出的。出的。.机能余气量：机能余气量：余气量与补呼气量之和。机余气量与补呼气量之和。机能余气量约能余气量约4倍于潮气量，大动物约
31、为倍于潮气量，大动物约为8ml/kg体重，小动物约为体重，小动物约为10 ml/kg体重。体重。.机能余气量的生理意义：机能余气量的生理意义：缓冲呼吸过程肺泡气中缓冲呼吸过程肺泡气中PO2、PCO2的剧烈变的剧烈变化，避免肺泡气和动脉血中化，避免肺泡气和动脉血中PO2、PCO2随呼随呼吸运动而发生周期性的大幅度波动。吸运动而发生周期性的大幅度波动。第30页，共65页，编辑于2022年，星期五肺总量各部分示意图肺总量各部分示意图第31页，共65页，编辑于2022年，星期五 2.肺通气量肺通气量 肺通气量肺通气量:是指单位时间内进出肺的气体量。肺通气量比肺总量能是指单位时间内进出肺的气体量。肺通气
32、量比肺总量能更好地反映肺的通气功能。更好地反映肺的通气功能。更好地反映肺的通气功能。更好地反映肺的通气功能。（1 1）每分钟通气量）每分钟通气量）每分钟通气量）每分钟通气量每分钟呼出或吸入的气量，即：每分钟通气量潮气量每分钟呼出或吸入的气量，即：每分钟通气量潮气量每分钟呼出或吸入的气量，即：每分钟通气量潮气量每分钟呼出或吸入的气量，即：每分钟通气量潮气量呼呼呼呼吸频率吸频率吸频率吸频率(次次/min)/min)。（2 2）生理无效腔）生理无效腔”“生理无效腔生理无效腔生理无效腔生理无效腔”:“解剖无效腔解剖无效腔解剖无效腔解剖无效腔”与与与与“肺泡无效腔肺泡无效腔肺泡无效腔肺泡无效腔”的合称，
33、的合称，的合称，的合称，正常情况下生理无效腔容量与解剖无效腔容量大致相正常情况下生理无效腔容量与解剖无效腔容量大致相正常情况下生理无效腔容量与解剖无效腔容量大致相正常情况下生理无效腔容量与解剖无效腔容量大致相等。进出肺泡的通气量与肺通气量相等，由于存在无效等。进出肺泡的通气量与肺通气量相等，由于存在无效等。进出肺泡的通气量与肺通气量相等，由于存在无效等。进出肺泡的通气量与肺通气量相等，由于存在无效腔，肺泡更新的气量却只是肺通气量中的一部分。从肺腔，肺泡更新的气量却只是肺通气量中的一部分。从肺腔，肺泡更新的气量却只是肺通气量中的一部分。从肺腔，肺泡更新的气量却只是肺通气量中的一部分。从肺泡通气角
34、度看，深而慢呼吸的效率高于浅而快的呼吸。泡通气角度看，深而慢呼吸的效率高于浅而快的呼吸。泡通气角度看，深而慢呼吸的效率高于浅而快的呼吸。泡通气角度看，深而慢呼吸的效率高于浅而快的呼吸。第32页，共65页，编辑于2022年，星期五.“解剖无效腔解剖无效腔”或或“死腔死腔”鼻腔到呼吸性细支气管之前的呼吸道，无气体鼻腔到呼吸性细支气管之前的呼吸道，无气体交换功能，是一段无效腔。每分肺泡通气量交换功能，是一段无效腔。每分肺泡通气量(潮气量无效腔容量潮气量无效腔容量)呼吸频率呼吸频率 .“肺泡无效腔肺泡无效腔”肺泡的气体，因各种原因有一部分肺泡气不能肺泡的气体，因各种原因有一部分肺泡气不能与血液进行交换
35、，成为无效腔。与血液进行交换，成为无效腔。第33页，共65页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换一、气体交换原理一、气体交换原理气体扩散的动力气体扩散的动力-分压差分压差呼吸气体的换气是通过气体分子的扩散运动实呼吸气体的换气是通过气体分子的扩散运动实现，其动力来源于不同气体分压之间的差值。现，其动力来源于不同气体分压之间的差值。1.气体分压气体分压指混合气体中指混合气体中某一气体成分某一气体成分构成的压力，构成的压力，占混合占混合气体总压力的百分比气体总压力的百分比，相当于该气体在总混合气，相当于该气体在总混合气体中所占的容积百分比。体中所占的容积百分比。上一页
36、上一页下一页下一页第34页，共65页，编辑于2022年，星期五2.体液中溶解气体的分压体液中溶解气体的分压溶解度：指溶解度：指单位分压下溶解于单位容积液体单位分压下溶解于单位容积液体中气体的量中气体的量。表示气体溶解于液体中的难易程表示气体溶解于液体中的难易程度度。在。在同一液体中同一液体中，它与气体分压成正比它与气体分压成正比。O2和和CO2在液体中的溶解度在液体中的溶解度第35页，共65页，编辑于2022年，星期五影响气体扩散速率的因素影响气体扩散速率的因素气体分压是气体扩散运动的动力；气体分子扩散气体分压是气体扩散运动的动力；气体分子扩散速度与溶解度成正比，与分子量平方根成反比。速度与溶
37、解度成正比，与分子量平方根成反比。二、气体在肺、组织的交换二、气体在肺、组织的交换 交换过程（交换过程（图图1 1、2 2）第36页，共65页，编辑于2022年，星期五上一页上一页下一页下一页气体在肺、组织中的交换气体在肺、组织中的交换第37页，共65页，编辑于2022年，星期五气体在肺、组织中的交换气体在肺、组织中的交换第38页，共65页，编辑于2022年，星期五影响肺部气体交换因素1.1.1.1.呼吸膜呼吸膜 厚度、通透性、表面积，扩散速度等。厚度、通透性、表面积，扩散速度等。2.2.2.2.通气通气/血流比值（血流比值（血流比值（血流比值（ventilation/perfusion ra
38、tioventilation/perfusion ratio，VA/Q）VA/QVA/Q 0.840.840.840.84；a,a,比值增大，表示部分肺泡不能与血液中气体充分交比值增大，表示部分肺泡不能与血液中气体充分交比值增大，表示部分肺泡不能与血液中气体充分交比值增大，表示部分肺泡不能与血液中气体充分交换（即肺脏血管出现病变，供气体交换的血流量不换（即肺脏血管出现病变，供气体交换的血流量不换（即肺脏血管出现病变，供气体交换的血流量不换（即肺脏血管出现病变，供气体交换的血流量不足），即增大了生理无效腔；足），即增大了生理无效腔；足），即增大了生理无效腔；足），即增大了生理无效腔；b,b,b,
39、b,比值减小，说明有部分血液流经通气不良的肺泡比值减小，说明有部分血液流经通气不良的肺泡比值减小，说明有部分血液流经通气不良的肺泡比值减小，说明有部分血液流经通气不良的肺泡（即肺泡出现病变），得不到充分的气体交换。（即肺泡出现病变），得不到充分的气体交换。上一页上一页下一页下一页第39页，共65页，编辑于2022年，星期五第四节第四节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式1.1.物理溶解物理溶解 物理溶解是最终实现气体交换的必经步骤，即：物理溶解是最终实现气体交换的必经步骤，即：物理溶解是最终实现气体交换的必经步骤，即：物理溶
40、解是最终实现气体交换的必经步骤，即：物理溶解物理溶解物理溶解物理溶解化学结合化学结合化学结合化学结合物理溶解。物理溶解。物理溶解。物理溶解。上一页上一页下一页下一页100 ml血液中呼吸气的量血液中呼吸气的量第40页，共65页，编辑于2022年，星期五2.2.化学结合化学结合（1）氧的化学结合运输氧的化学结合运输 运输方式和氧合血红蛋白的生成与解离运输方式和氧合血红蛋白的生成与解离 血液中氧主要与血红蛋白血液中氧主要与血红蛋白血液中氧主要与血红蛋白血液中氧主要与血红蛋白HbHb结合，结合，结合，结合，以氧合血红蛋白以氧合血红蛋白(HbO2)(HbO2)的形式存在于红细胞的形式存在于红细胞。每个
41、血红蛋白每个血红蛋白每个血红蛋白每个血红蛋白由一个珠蛋白分子由一个珠蛋白分子由一个珠蛋白分子由一个珠蛋白分子和和和和4 4个血红素个血红素个血红素个血红素组成。每组成。每组成。每组成。每个血红素由一个个血红素由一个个血红素由一个个血红素由一个Fe2+Fe2+和吡咯基组成。（如图）和吡咯基组成。（如图）和吡咯基组成。（如图）和吡咯基组成。（如图）第41页，共65页，编辑于2022年，星期五注意：注意：注意：注意：氧合氧合”：O2O2进入血液与红细胞中进入血液与红细胞中进入血液与红细胞中进入血液与红细胞中HbHb的的Fe2+Fe2+结合。不发生电子转移，不是氧结合。不发生电子转移，不是氧结合。不发
42、生电子转移，不是氧结合。不发生电子转移，不是氧-还反应还反应,受受受受PO2PO2的的影响。影响。影响。影响。Hb+O2 HbO2呈鲜红色，动脉血中含量呈鲜红色，动脉血中含量呈鲜红色，动脉血中含量呈鲜红色，动脉血中含量高；高；高；高；HHbHHb呈暗红色，静脉血中含量高。呈暗红色，静脉血中含量高。呈暗红色，静脉血中含量高。呈暗红色，静脉血中含量高。重要概念：重要概念：重要概念：重要概念：氧容量：氧容量：氧容量：氧容量：每每每每100ml血液中，血红蛋白结合血液中，血红蛋白结合O2的最的最的最的最大值大值大值大值。氧容量大小受。氧容量大小受。氧容量大小受。氧容量大小受HbHb浓度的影响。浓度的影
43、响。氧含量：氧含量：氧含量：氧含量：在一定氧分压下，血红蛋白实际结合在一定氧分压下，血红蛋白实际结合O2的的量量。氧含量高低受。氧含量高低受。氧含量高低受。氧含量高低受PO2PO2的影响。的影响。的影响。的影响。氧饱和度：氧饱和度：氧饱和度：氧饱和度：氧含量与氧容量的百分比氧含量与氧容量的百分比。正常情况下，动、静脉血的氧饱和度分别为正常情况下，动、静脉血的氧饱和度分别为正常情况下，动、静脉血的氧饱和度分别为正常情况下，动、静脉血的氧饱和度分别为97.497.4、7575。第42页，共65页，编辑于2022年，星期五 氧离曲线及其生理意义氧离曲线及其生理意义.概念：概念：概念：概念：氧离曲线：
44、氧离曲线：氧离曲线：氧离曲线：以氧分压作横坐标以氧分压作横坐标以氧分压作横坐标以氧分压作横坐标，氧饱和度为纵氧饱和度为纵坐标坐标坐标坐标，氧分压对血红蛋白结合氧量的函数曲线氧分压对血红蛋白结合氧量的函数曲线氧分压对血红蛋白结合氧量的函数曲线氧分压对血红蛋白结合氧量的函数曲线。第43页，共65页，编辑于2022年，星期五.氧离曲线的生理意义：氧离曲线的生理意义：氧离曲线的生理意义：氧离曲线的生理意义：1.1.氧离曲线上段氧离曲线上段氧离曲线上段氧离曲线上段：PO2PO2在在在在8.0 8.0 13.3 kPa13.3 kPa，曲线较曲线较曲线较曲线较为平坦为平坦为平坦为平坦，表明这一段，表明这一
45、段，表明这一段，表明这一段PO2PO2对氧饱和度的影响不大。对氧饱和度的影响不大。对氧饱和度的影响不大。对氧饱和度的影响不大。意义意义意义意义：只要只要PO2PO2不低于不低于不低于不低于8 kPa8 kPa，其饱和度仍保持，其饱和度仍保持，其饱和度仍保持，其饱和度仍保持90%90%以上，以上，以上，以上，这时血液的氧足以供应代谢需要这时血液的氧足以供应代谢需要这时血液的氧足以供应代谢需要这时血液的氧足以供应代谢需要。2.2.氧离曲线中段氧离曲线中段氧离曲线中段氧离曲线中段：PO2PO2在在在在5.35.38.0 kPa8.0 kPa，曲线较陡曲线较陡曲线较陡曲线较陡。意义意义意义意义：HbO
46、2HbO2释放释放释放释放O2O2的部分的部分的部分的部分，每，每，每，每100100的血液流过组织时的血液流过组织时的血液流过组织时的血液流过组织时可释放可释放可释放可释放5 mol O25 mol O2，能够满足安静状态下的氧需要。，能够满足安静状态下的氧需要。，能够满足安静状态下的氧需要。，能够满足安静状态下的氧需要。3.3.氧离曲线下段氧离曲线下段氧离曲线下段氧离曲线下段：PO2PO2在在2.02.05.3 kPa5.3 kPa，曲线最为曲线最为曲线最为曲线最为陡峭陡峭陡峭陡峭，意义意义意义意义：当组织代谢增强时，有足够的当组织代谢增强时，有足够的当组织代谢增强时，有足够的当组织代谢增
47、强时，有足够的O2O2供应供应，可看作是有机体的氧储备可看作是有机体的氧储备。第44页，共65页，编辑于2022年，星期五影响氧离曲线的因素影响氧离曲线的因素.影响氧离曲线位移的因素影响氧离曲线位移的因素 1.1.pHpH和和和和PCO2的影响的影响：pH下降或下降或下降或下降或PCO2PCO2上升上升，应释放较多的氧供机体需要，应释放较多的氧供机体需要，HbHb亲和力降低，亲和力降低，亲和力降低，亲和力降低，曲线右移曲线右移曲线右移曲线右移，有利于有利于有利于有利于Hb释放氧释放氧释放氧释放氧；反之，；反之，曲线左移。曲线左移。第45页，共65页，编辑于2022年，星期五2.2.温度的影响：
48、温度的影响：温度的影响：温度的影响：T T升高时升高时升高时升高时，气体的融解度降低，气体的融解度降低，气体的融解度降低，气体的融解度降低，氧释放出来氧释放出来氧释放出来氧释放出来，曲线右移曲线右移曲线右移曲线右移，可解离更多，可解离更多O2供应组织利供应组织利供应组织利供应组织利用。用。用。用。第46页，共65页，编辑于2022年，星期五3.2,3-3.2,3-二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（2 2，3 3DGPDGP）：）：）：）：是无氧是无氧是无氧是无氧酵解的代谢产物，酵解的代谢产物，酵解的代谢产物，酵解的代谢产物，能与脱氧血红蛋白相结合能与脱氧血红蛋白相结合能与
49、脱氧血红蛋白相结合能与脱氧血红蛋白相结合，降低降低降低降低Hb对对O2O2的亲和力的亲和力的亲和力的亲和力，当血液中，当血液中2 2，3 3DGP含量升高时，含量升高时，曲线右移曲线右移，可释放更多的氧（，可释放更多的氧（，可释放更多的氧（，可释放更多的氧（如图如图如图如图）。动物由平原刚）。动物由平原刚）。动物由平原刚）。动物由平原刚到高原后最初几天，红细胞中的到高原后最初几天，红细胞中的2 2，3DGPDGP含量明含量明含量明含量明显增多，是机体对高原缺氧的一种适应性反应。显增多，是机体对高原缺氧的一种适应性反应。显增多，是机体对高原缺氧的一种适应性反应。显增多，是机体对高原缺氧的一种适应
50、性反应。第47页，共65页，编辑于2022年，星期五第48页，共65页，编辑于2022年，星期五 二氧化碳的运输二氧化碳的运输（图）（图）（图）（图）COCOCOCO2 2 2 2的运输形式：的运输形式：的运输形式：的运输形式：氨基甲酸血红蛋白氨基甲酸血红蛋白氨基甲酸血红蛋白氨基甲酸血红蛋白进入红细胞的部分进入红细胞的部分进入红细胞的部分进入红细胞的部分CO2与与与与HbHb的的的的-NH2-NH2结合结合结合结合，形成形成形成形成氨基甲酸血红蛋白氨基甲酸血红蛋白(Hb-NHCOOH)(Hb-NHCOOH)，主要调节因，主要调节因素是氧合作用，素是氧合作用，素是氧合作用，素是氧合作用，HHbH