第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气一、气体交换的原理一、气体交换的原理（一）气体的扩散气体分子不停的进行着无定向的运动，其结 果是气体分子从分压高处向分压低处发生净 转移，这一过程称为气体扩散肺换气和组织换气就是物理性的扩散过程气体扩散遵循着以下物理原则气体扩散遵循着以下物理原则：：1.气体从分压高的一侧向低的一侧扩散2.各气体的扩散方向和量，决定于该气体 的分压差、气体的扩散速度和气体在液 体中的溶解度3.在液体或气－液交界面，气体的扩散速 度与它在液体中的溶解度密切相关溶 解度高的扩散快4.气体的扩散速度∝（1/ √气体分子量） 分子量大的扩散速度慢单位时间内气体扩散的容积为气体扩散 速率，它受下列因素影响分压差×扩散面积×温度×气体溶解度扩散距离×√分子量扩散速率∝1.气体的分压差：分压差大－－扩散快2.气体分子量和溶解度：溶解度高，扩散快分子量大，扩散慢3.肺泡膜的扩散面积：扩散面积大，扩散快 安静状态下，肺泡扩散面积40m2运动时肺泡扩散面积70m2疾病状态时下降4.扩散距离－肺泡膜的厚度（反比关系）肺纤维化 厚度增加肺水肿 扩散下降5.温度液体温度上升，溶解度上升－扩散快｝6. 肺血流量与通气血流比0.75秒 右心搏出量60ml/每搏 流经肺泡膜 气体交换所需时间0.3秒，故时间上有很大贮备潜力 。
如果血流量下降，气体交换正常－交换的总量下降 故肺泡通气量与血流量之间必须保持恰当的比值通气/血流比值＝4.2升/5升＝0.84 （VA/Q） （安静时正常值）VA每分肺泡通气量Q 每分肺血流量通气/血流比值升高：表示有部分肺泡气 不能与血液中的气体充分交换＝生理 无效腔增大通气/血流比值下降：表示有部分血液经 通气不良的肺泡，得不到充分气体交 换，相当于功能性动－静脉短路正常人直立时 肺各局部VAQ分布不均匀肺尖 VA下降/Q下降 比值上升（可在3以上）肺底 VA下降/Q上升 比值下降（0.6）7. 肺扩散容量指各种气体在单位分压差（1mmHg ）下，每 分钟能通过呼吸膜的气体 量（ml）它是测定呼吸膜扩散功 能的生理指标因为CO2扩散速度大于O2，20：1，所以 临床上不存在CO2扩散障碍一般以O2 的扩散容量作为测定指标正常成人20ml/min/mmHg男大于女 ；成人大于老幼（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压1.呼吸气及肺泡气的成分和分压呼吸周期中，肺泡气O2及CO2的含量有轻微波动容积百分比 分压 血浆溶解度 扩散速度 N2 79% 600mmHg O2 20.96% 159mmHg CO2 ＞ O2 CO2 ＞ O2 24:1 20.6:1CO2 0.04% 0.3mmHg混合气体的总压力是各组成气体的分压力的总和。
各组成气的分压＝混合气总压力×该气体的容积百分比O2 159mmHg＝760mmHg×79％CO2扩散率/ O2扩散率＝ √O2分子量/√CO2分子量 =√32/√44＝5.6/6.6 在肺泡气O2的扩散率稍大于CO2 但由于CO2溶解度 /O2溶解度 =0.592/0.0244=24.3/1.0(Herry’s law 赫利定理） CO2扩散速率 /O2扩散速率 =（5.6/6.6）×（ 0.592/0.0244)=20.6/1.02.血液气体和组织的分压（张力）二、肺换气过程二、肺换气过程混合静脉血PO2是5.32kPa（40mmHg），比肺泡气 的13.82 kPa（104mmHg）低，肺泡气中O2向血 液中扩散，血液的PO2逐渐上升，最后接近肺泡 气的PO2 混合静脉血PCO2是6.12kPa（46mmHg），比肺泡 气的5.32 kPa（40mmHg）高，血液中CO2向肺 泡中扩散，血液的PCO2逐渐下降，最后接近肺 泡气的PCO2 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、氧和二氧化碳在血液中的存在形式物理溶解（中介作用）两种形式化学结合（为主）｛O2 溶解 化合结合CO2 组织或肺 血液溶解系数O2 0.022 ml/1ml 全血CO2 0.511ml/1ml 全血二、氧的运输二、氧的运输与Hb结合占98.5％氧的运输物理溶解占1.5％｛氧容量：指每100ml血中，血红蛋白结合 氧的最大量。
正常Hb在15g/100ml血液中，1gHb结合 1.34ml氧 氧容量＝15×1.34＝20ml氧含量：血红蛋白实际结合的氧量 动脉血：20ml氧 静脉血：15ml氧氧饱和度：指氧含量占氧容量的百分比动脉血，氧含量20ml，氧饱和度为100％静脉血，氧含量15ml，氧饱和度为75％（一）（一）HbHb与与O2O2的可逆结合的可逆结合O2分压高（肺）Hb＋O2 HbO2O2分压低（组织）（还原、紫蓝色） （氧化、红色）盐键断裂分子构型紧密型 分子构型疏松型（T型） 盐键形成 （R型）特点：特点：1.可逆性结合，非酶促过程，反应快，受 PO2影响 2.O2与血红蛋白的亚铁离子结合，结合后 亚铁离子的离子价不变，故称氧合，不是 氧化3.血红蛋白的珠蛋白由两条α肽链和两条β肽 链构成，每条肽链上结合一个含亚铁离子 的血红素分子，，每个亚铁离子结合一个 O2分子故每个血红蛋白分子可结合4个 O2分（Hb4O8）1gHb可结合1.34－ 1.39mlO2。
4.血红蛋白两对α、β肽链与O2结合能力可互 相促成结合或解离（释放）在肺部，PO2升高促结合；在组织，PO2下 降促释放血红蛋白的异常形成血红蛋白的异常形成1.胎儿血红蛋白（HbF）是由两条γ链和α链 结合组成，它对O2亲和力比HbA大可能 由于γ链不与2，3DPG相结合，不受2， 3DPG影响的缘故 2.镰状细胞贫血（HbS)两条β链第6位谷氨酸 为缬氨酸所取代，使去氧Hb释放O2的能 力下降，导致组织缺O2 3.地中海贫血 我国常见β地贫由于β链 合成障碍HbA生成抑制，HbF代偿增多， O2解离曲线左移5. Hb与O2的结合或解离曲线呈S型与Hb的变构效应有关Hb与O2结合－－盐键断裂，R型Hb与O2解离－－盐键断裂，T型T型对O2亲和力小R型对O2亲和力大Bohr effectBohr effectPH下降，H+与Hb多肽链的某些氨基酸残 基结合，促使盐键形成（T型），使其对 O2亲和力下降 PCO2上升，H+增加 PCO2上升，CO2本身与Hb多肽链终末氨 基酸的－NH2－形成氨甲酰化合物，促 盐键形成，从而使Hb对O2亲和力下降二）氧离曲线（二）氧离曲线反映PO2与氧合Hb饱和度的关系的曲线。
特点：特点：1.曲线上段：PO2 60－100mmHg.坡度较 平坦 （1）氧分压变化虽大但饱和度变异小－－ 即使外界或肺泡中PO2下降，但氧化饱 和度依然可维持在较高水平 （2）PO2＞100mmHg时，氧合饱和度增 加很不明显，血氧量增加很少2. 曲线中段 PO2 60－40mmHg是HbO2释放O2的部分此时Hb氧饱和度75％，血O2含量14.4％， 即每100ml血液流过组织时释放5mlO2血液流经组织时释放出的O2容积所占动脉 O2含量的百分数－－O2利用系数安静时 为25％，运动时可增加到75％3. 曲线下段PO2 10－40mmHg.坡度陡PO2略有下降 ，促使较多O2解离，饱和度下降，不利于 组织活动的供氧，氧利用系数上升至75％机制：血红蛋白αβ肽链结合氧时，互相作用 高原PO2下降意义：Hb的氧缓冲功能 组织活动血红蛋白氧缓冲功能：不论血液本身或 外界O2浓度有较大幅度变动，而组织 PO2仍可保持在稳定的正常范围内O2 5ml/100ml/min｛（（三）影响氧离曲线的因素三）影响氧离曲线的因素1. PH和CO2影响通常用P50表示Hb对O2的亲和力。
正常P50：PO2 26.5mmHgP50上升，亲和力下降，曲线右移；P50下降，亲和力上升，曲线左移Bohr效应：Hb分子构型转为T型：PH下降，PCO2上升－－曲线右移，氧饱 和度下降，解离增加Hb分子构型R型：PH上升，PCO2下降－－曲线左移，氧饱 和度增加，解离下降2.温度的影响 T增加－－曲线右移，氧饱和度下降 T增加－－H+活动性增加，Hb对O2亲和力 下降 T下降－－Hb与O2亲和力上升，氧饱和度 上升，曲线左移，HbO2不易解离出O2（ 低温麻醉）3. 2，3二磷酸甘油酸（2，3－DPG）的影响2，3－DPG为RBC内一种有机磷酸盐缺氧、贫血甲状腺素长时间运动 RBC 2，3DPG上升无氧代谢 脱氧血红蛋白β链形成盐键失去氧合能力（T型）Hb氧离曲线右移，促氧解离4.其他因素Fe++ Fe+++就失去O2结合能力CO中毒， CO与Hb结合COHb（无与O2结合能力）三、二氧化碳的运输三、二氧化碳的运输物理溶解 CO2的运输 （6％） 碳酸氢盐形式 化合结合 （87％）（94％） 氨基甲酸血红蛋白（7％ ）｛｛（一）碳酸氢盐形式的运输特点：1.反应可逆，但需酶的促助。
2.结合或解离决定于CO2分压差3.反应中伴有Cl－的转移二）氨基甲酸血红蛋白的形式运输在组织中HbNH2+CO2 HbNHCOOH 肺HbNHCOO－ ＋H＋特点：1.反应可逆，无需酶的促助2.结合或解离取决于Hb的氧合作用脱氧Hb与CO2结合多；氧合Hb结合少，解离多3.CO2分压差的影响不明显三）（三）CO2CO2解离曲线解离曲线1.血液中CO2的运输量，决定于CO2分压 PCO2上升－－运输量上升，两者呈直 线关系2. Haldane效应（何尔登效应）O2＋Hb 促使CO2的释放（肺部 ）在组织促摄取O2在肺部促CO2释放脱氧血红蛋白携带CO2的能力比氧合血 红蛋白要大，故动脉血携带CO2量少于 静脉血3.3.碳酸酐酶的活性和含量碳酸酐酶的活性和含量RBC内碳酸酐酶活性上升－－运输能力上升RBC内碳酸酐酶含量上升－－运输能力上升。