动物生理学第四章呼吸系统.ppt

呼 吸 系 统 概 图 第一节第一节 呼吸器官的通气活动呼吸器官的通气活动 一、呼一、呼 吸吸 全全 过过 程程组组织织换换气气细胞内细胞内氧化代谢氧化代谢肺肺换换气气气体运输气体运输肺通气肺通气O2CO2 外呼吸外呼吸 气体的运输气体的运输 内呼吸内呼吸二二、几个名词、几个名词呼吸呼吸：外界环境与机体之间的气体交换过程。：外界环境与机体之间的气体交换过程。过程：吸气、呼气过程：吸气、呼气器官：呼吸道器官：呼吸道 气体交换的通道气体交换的通道 肺肺 泡泡 气体交换的场所气体交换的场所 呼吸膜呼吸膜 气血屏障气血屏障 呼吸肌呼吸肌 参与呼吸运动的肌肉参与呼吸运动的肌肉5、肺通气的阻力、肺通气的阻力弹性阻力：弹性阻力：弹性组织在外力作用下变形时，对抗变形和弹性回缩的倾向。包括肺的弹性阻力(组织回缩力和肺泡表面张力)、胸廓弹性阻力表面活性物质表面活性物质的作用：降低肺泡表面张力，降低吸气阻力、稳定大小肺泡的容量、防止肺不张、保持肺内干燥，防止肺水肿非弹性阻力非弹性阻力：惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力n6、呼吸功、呼吸功n呼吸过程中，呼吸肌为克服弹性阻力和非弹性阻力实现肺通气所做的功四、肺通气功能的评价四、肺通气功能的评价(一一)基本肺容量基本肺容量(Pulmonary volumes)(Pulmonary volumes)1.1.肺容量肺容量(pulmonary capacity)(pulmonary capacity)2.2.潮气量潮气量 (tidal volume，TV)3.3.补吸气量补吸气量 (inspiratory reserve volume，IRV)4.4.补呼气量补呼气量 (expiratory reserve volume，ERV)5.5.余气量余气量 (residual volume，RV)6.功能功能余气量余气量(functional residual,FRC)1.1.肺活量肺活量 (vital capacity(vital capacity，VC)VC)最大吸气后，从肺内所能最大吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量。呼出的最大气体量。反映反映一次通气的最大能力一次通气的最大能力2.2.肺总量肺总量 (total lung capacity(total lung capacity，TLC)TLC)肺所能容纳的肺所能容纳的最大最大气气量量=肺活量肺活量+余气量余气量 3.每分通气量每分通气量 (minute ventilation volume)(minute ventilation volume)每分钟吸入肺每分钟吸入肺内或从肺内所能呼出的最大气体内或从肺内所能呼出的最大气体4.肺泡通气量肺泡通气量 (alveolar ventilation)(alveolar ventilation)每分钟吸入肺内每分钟吸入肺内并并能与血液进行气体交换的新鲜空气量，也称有效能与血液进行气体交换的新鲜空气量，也称有效通气量通气量 5.生理无效腔：包括解剖无效腔生理无效腔：包括解剖无效腔(anatomical dead space)(anatomical dead space)肺泡无效腔肺泡无效腔(physiological dead space)(physiological dead space)(二二)常用评价肺通气功能的指标常用评价肺通气功能的指标 (Evaluation of function of pulmonary ventilation)基本肺容积和肺容量基本肺容积和肺容量（Basic Pulmonary Volume and Pulmonary Capacity）静态肺功能指标静态肺功能指标肺肺总总容容量量肺肺活活量量深深吸吸气气量量机机能能余余气气量量补吸补吸气量气量补呼补呼气量气量余气量余气量潮气量潮气量第二节第二节 气体交换气体交换一、基本知识一、基本知识包括肺换气、组织换气包括肺换气、组织换气交换方式：扩散交换方式：扩散扩散动力：换气组织两侧的分压差扩散动力：换气组织两侧的分压差大气大气组织组织肺泡气肺泡气静脉血静脉血动脉血动脉血PO2PCO215940401021040.34050309710046二、肺换气过程：二、肺换气过程：血液血液 肺泡气肺泡气O2CO2静脉血静脉血 动脉血动脉血 特点特点:迅速迅速，不到，不到0.3s即可达平衡即可达平衡.而通常而通常情况下，血液流经肺情况下，血液流经肺Cap约约0.7s，即当血液流，即当血液流经肺经肺Cap全长的约全长的约1/3时，已基本完成肺换气。时，已基本完成肺换气。1.1.呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度:反比反比2.2.呼吸膜的面积呼吸膜的面积:正比正比3.3.通气通气/血流比值：血流比值：每分每分肺泡通气量肺泡通气量()与与 每每分分肺血流量肺血流量()之间的比值之间的比值.正常值正常值：含肺泡表面含肺泡表面活性物质的活性物质的液体分子层液体分子层毛细血管基膜毛细血管基膜毛细血管内皮毛细血管内皮 肺泡上皮肺泡上皮 上皮基底膜上皮基底膜间隙间隙 肺泡肺泡毛细血管毛细血管CO2O2RBC影响肺换气的因素影响肺换气的因素VA Q0.84 三、组织换气三、组织换气组织细胞组织细胞血液血液 O2CO2静脉血静脉血 动脉血动脉血 影响组织换气的因素：影响组织换气的因素：1 1、细胞和毛细血管间的距离、细胞和毛细血管间的距离 2 2、组织代谢、组织代谢 3 3、毛细血管的血流速度、毛细血管的血流速度肺肺泡泡气气组组织织液液 O2 物理溶解物理溶解 化学结合化学结合 物理溶解物理溶解 O2(98.5%)CO2 物理溶解物理溶解 化学结合化学结合 物理溶解物理溶解 CO2(95%)血液血液 循环循环第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输一、气体在血液中存在的形式一、气体在血液中存在的形式（一）（一）HbHb与与O2O2结合的特征结合的特征1 1、反应快、可逆、不需酶的催化、受、反应快、可逆、不需酶的催化、受PO2PO2和的影响。和的影响。PO2PO2高高(肺肺)Hb HbO2 HbO2O2 HbO2 PO2 PO2低低(组织组织)2 2、该反应是氧合，不是氧化。、该反应是氧合，不是氧化。3 3、HbO2HbO2呈鲜红色，去氧呈鲜红色，去氧HbHb呈紫蓝色。呈紫蓝色。4 4、正常情况下、正常情况下1 1分子分子HbHb结合结合4 4分子的氧分子的氧（二）血红蛋白结合氧的能力（二）血红蛋白结合氧的能力理想理想 1g Hb 1g Hb可以最大限度结合可以最大限度结合1.39 ml O1.39 ml O2 2，实际实际 1g Hb 1g Hb可以最大限度结合可以最大限度结合1.34 ml O1.34 ml O2 2，二、氧的运输二、氧的运输曲线曲线1曲线曲线2(三三)氧解离曲线及其影响因素氧解离曲线及其影响因素1 1、概念：表示、概念：表示POPO2 2与与HbHb氧结合量或氧结合量或HbHb氧饱和氧饱和度关系的曲线。度关系的曲线。A A、上段：、上段：相当于相当于P PO2O2在在60-100mmHg60-100mmHg，曲线较平坦。，曲线较平坦。生理意义：结合部分，生理意义：结合部分，P PO2O2不低于不低于60mmHg60mmHg，HbHb氧饱和度仍能保持氧饱和度仍能保持在在90%90%之上。之上。B B、中、中段：段：40-60mmHg40-60mmHg，曲线较陡，释放氧部分。曲线较陡，释放氧部分。C C、下段：、下段：P PO2O2在在40mmHg40mmHg以下的部分，曲线较陡。以下的部分，曲线较陡。生理意义：生理意义：P PO2O2在此范围内，稍有下降，在此范围内，稍有下降，HbHb氧饱和度下降较大，氧饱和度下降较大，因而释放大量的因而释放大量的O O2 2，满足机体代谢的需要。，满足机体代谢的需要。2、氧解离曲线的形态特征、氧解离曲线的形态特征3、影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素P P5050：正常值：正常值26.5mmHg26.5mmHg，为氧解离曲线移位程度的定量指标，为氧解离曲线移位程度的定量指标 影响因素：影响因素：1 1）HbHb的质和量的质和量2 2）血液中的）血液中的pHpH和和P PCO2CO2的影响：的影响：pH pH降低或降低或P PCO2CO2升高，升高，P P5050增大，曲增大，曲线右移线右移表现为表现为波尔效应波尔效应，既可促进肺血氧结合，也可促使组，既可促进肺血氧结合，也可促使组织放氧织放氧3 3）温度的影响：温度升高，曲线右移，其机制与温度影响了）温度的影响：温度升高，曲线右移，其机制与温度影响了H H+活活度有关。度有关。4 4）2 2，3-3-二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（2 2，3-DPG3-DPG）：）：浓度升高，右移曲线。浓度升高，右移曲线。4、氧解离曲线的移动分析、氧解离曲线的移动分析PCO2 pH DPG 温度 PCO2 pH DPG 温度温度(1)导致曲线右移的因素:pH、PCO2、温度、细胞内 2,3-DPG等；(机体活动时)(2)导致曲线左移的因素:pH、PCO2、温度、细胞内 2,3-DPG等；三、二氧化碳的运输三、二氧化碳的运输（一）（一）CO CO2 2的运输形式的运输形式主要是碳酸氢盐（主要是碳酸氢盐（88%88%）和氨基甲酸血红蛋白（）和氨基甲酸血红蛋白（7%7%）。）。1 1、碳酸氢盐形式、碳酸氢盐形式 2 2、氨基甲酸血红蛋白、氨基甲酸血红蛋白CO2H2O 2COHCO3-+碳酸酐酶碳酸酐酶碳酸酐酶碳酸酐酶 （二）（二）COCO2 2解离曲线解离曲线 特点：特点：(1)血血中中CO2含含量量与与 PCO2呈近呈近正比正比。(2)O2与与 Hb结结 合合 将将 促促进进CO2释释放放。(何何尔登效应尔登效应)血血 中中 CO2含含量量PCO2(mmHg)小结小结 O2及CO2的运输不是孤立进行的，而是相互影响的。CO2通过波尔效应影响O2的结合和释放，O2又通过何而登效应影响CO2的结合和释放。第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节一、神经调节一、神经调节1、呼吸中枢与呼吸节律的形成呼吸中枢与呼吸节律的形成1)呼吸中枢概念：中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群所在部位。2)各级部位呼吸中枢的作用脊髓：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。各级部位呼吸中枢的作用各级部位呼吸中枢的作用低位脑干：指脑桥和延髓。延髓是产生节律性呼吸的基本中枢。脑桥上部有抑制吸气的中枢结构,称为呼吸调整中枢。其主要功能是限制吸气,控制吸气深度.高位脑：指大脑皮层、边缘系统、下丘脑等脑桥以上部位。大脑皮层对呼吸的调节系统是随意的调节系统，其下行通路与低位脑干的不随意的呼吸调节系统是分开的。A平面（中脑与脑桥间）切断：呼吸节律无明显变化B平面（脑桥上、中部之间）切断：长吸长吸呼吸呼吸（呼吸调整中枢C平面（脑桥和延髓间）切断：喘息样呼喘息样呼吸吸D平面（延髓与脊髓间）切断：呼吸停止3)呼吸节律形成的实验分析呼吸节律形成的实验分析2、呼吸的反射性调节、呼吸的反射性调节1)1)化学感受性反射化学感受性反射适宜刺激适宜刺激主要指动脉血或脑脊液中的主要指动脉血或脑脊液中的O2O2、CO2CO2和和H H+外周外周化学感受器化学感受器：部位：部位颈动脉体和主动脉体；颈动脉体和主动脉体；传入神经传入神经窦神经和迷走神经；窦神经和迷走神经；中中 枢枢延髓；延髓；效效 应应颈动脉体传入的冲动主要引起呼吸加深颈动脉体传入的冲动主要引起呼吸加深加快，主动脉体传入的冲动主要引起血液循环的变加快，主动脉体传入的冲动主要引起血液循环的变化；化；生理作用生理作用机体低机体低O2O2时维持呼吸时维持呼吸1)1)化学感受性反射化学感受性反射中枢中枢化学感受器：化学感受器：部部 位位延髓腹外侧浅表部分（头、中、尾）延髓腹外侧浅表部分（头、中、尾）适宜刺激适宜刺激脑脊液和局部细胞外液中的脑脊液和局部细胞外液中的H+；效效 应应兴奋呼吸中枢，引起呼吸加深加快；兴奋呼吸中枢，引起呼吸加深加快；生理作用生理作用调节脑脊液的调节脑脊液的H+浓度，维持神经浓度，维持神经系统系统pH值稳定值稳定化学感受性呼吸反射化学感受性呼吸反射潮气量潮气量呼吸频率呼吸频率呼呼吸吸中中枢枢效应器效应器（呼吸肌）（呼吸肌）动脉血动脉血PCO2PO2H+化学感受器化学感受器化学感受性调节的过程化学感受性调节的过程 CO2、H+和和O2对呼吸的调节对呼吸的调节（1 1）CO CO2 2 吸入气中吸入气中COCO2 2适当增加，对呼吸有刺激作用。适当增加，对呼吸有刺激作用。机制：刺激中枢化学感受器为主机制：刺激中枢化学感受器为主 （2 2）H H+动脉血动脉血HH+增加，呼吸加深加快增加，呼吸加深加快 机制：刺激外周化学感受器为主机制：刺激外周化学感受器为主 CO2、H+和和O2对呼吸的调节对呼吸的调节(3）O O2 2 吸入气吸入气POPO2 2降低时，一般在动脉血降低时，一般在动脉血POPO2 2降低至降低至80mmHg80mmHg以以下时，下时，出现肺通气增加。严重低出现肺通气增加。严重低O O2 2时，呼吸障碍。时，呼吸障碍。机制：机制：1 1）低）低O O2 2对呼吸中枢的直接作用是抑制。对呼吸中枢的直接作用是抑制。2 2）低）低O O2 2刺激外周化学感受器而兴奋呼吸。刺激外周化学感受器而兴奋呼吸。3 3）轻、中度低）轻、中度低O O2 2对外周化学感受器的刺激作用对外周化学感受器的刺激作用大于对呼大于对呼 吸中枢的抑制作用吸中枢的抑制作用 。4 4）严重低）严重低O O2 2时，外周化学感受器反射不足以克时，外周化学感受器反射不足以克服低服低O2O2对呼吸中枢的直接抑制作用。对呼吸中枢的直接抑制作用。(4)O2、CO2、H+在呼吸调节中的相互作用在呼吸调节中的相互作用 发生总和而加大对呼吸的影响发生总和而加大对呼吸的影响:例例：PCO2H+相互抵消而减弱对呼吸的影响相互抵消而减弱对呼吸的影响:例例:H+肺通气量肺通气量CO2排出排出PCO2导致导致肺通气的增加比单因素肺通气的增加比单因素H+时时小小总总的的来来说说：CO2的的作作用用最最强强，而而且且比比单单因因素素作作用用时时强强；H+的作用次之；的作用次之；O2的作用最弱。的作用最弱。CO2、H+和和O2对呼吸的调节对呼吸的调节（1 1）肺牵张反射（）肺牵张反射（pulmonary strech reflex pulmonary strech reflex）肺扩张反射（肺扩张反射（pulmonary inflation reflex)肺缩小反射肺缩小反射（pulmonary deflation reflex（2）呼吸肌本体感受性反射）呼吸肌本体感受性反射（3）防御性呼吸反射）防御性呼吸反射（4）肺毛细血管感受性反射）肺毛细血管感受性反射2)肌性反射调节肌性反射调节