呼呼 吸吸 生生 理理 呼吸气体的交换 气体交换原理气体交换原理n n原理原理：扩散：扩散n n动力动力：膜两侧的气体分压差：膜两侧的气体分压差n n扩散速率扩散速率 气体分压差气体分压差·温度温度·扩散面积扩散面积·溶解度溶解度 D∝∝ 距离距离· √分子量分子量 O O2 2、、COCO2 2扩散速率（扩散速率（D D）的比较）的比较—————————————————————————————————————— 分子量分子量 血浆溶解度血浆溶解度 肺泡气肺泡气 A A血血 V V血血 D D ——————————————————————————————————————O O2 2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1COCO2 2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2———————————————————————————————————————(ml/L) (ml/L) （（KPaKPa）） （（KPaKPa）） （（KPaKPa））n扩散系数扩散系数：溶解度与分子量平方根之比：溶解度与分子量平方根之比;n扩散系数：扩散系数：CO2≈ 20 O2 分分 压压 差：差： O2 ≈ 10 CO2n肺功能衰竭患者往往缺肺功能衰竭患者往往缺O2显著，显著，CO2潴留不潴留不明显明显 气气体体交交换换总总图图单位单位: mmHg 肺换气过程肺换气过程0.3s达到平衡，相当于血液流经肺毛细血管达到平衡，相当于血液流经肺毛细血管全长约全长约1/3时已基本完成交换过程时已基本完成交换过程 n呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度（（<1μm）） 肺纤维化、尘肺、肺水肿肺纤维化、尘肺、肺水肿→呼吸膜厚度呼吸膜厚度↑→通透性通透性↓→气体交换气体交换↓n n呼吸膜的面积呼吸膜的面积呼吸膜的面积呼吸膜的面积 总总总总面面面面积积积积> >70m70m2 2，，，，安安安安静静静静状状状状态态态态下下下下约约约约40 m40 m2 2 减减减减少少少少因因因因素素素素：：：：肺肺肺肺不不不不张张张张、、、、肺肺肺肺实实实实变变变变、、、、肺肺肺肺气气气气肿肿肿肿或或或或肺肺肺肺毛毛毛毛细细细细管管管管关关关关闭闭闭闭或或或或阻阻阻阻塞塞塞塞 影响肺部气体交换的因素影响肺部气体交换的因素 通气通气通气通气/ /血流比值（血流比值（血流比值（血流比值（V VA A/Q/Q））））n n每分肺泡通气量和每分肺血流量之间的比值每分肺泡通气量和每分肺血流量之间的比值每分肺泡通气量和每分肺血流量之间的比值每分肺泡通气量和每分肺血流量之间的比值n n正常值：正常值：正常值：正常值：4.2/5=0.844.2/5=0.84n nV VA A/Q↑≈/Q↑≈肺通气肺通气肺通气肺通气↑ ↑或肺血流或肺血流或肺血流或肺血流↓→↓→增大生理无效腔增大生理无效腔增大生理无效腔增大生理无效腔→→换换换换气效率气效率气效率气效率↓ ↓( (如心衰、肺动脉栓塞、如心衰、肺动脉栓塞、如心衰、肺动脉栓塞、如心衰、肺动脉栓塞、肺气肿肺气肿肺气肿肺气肿) )n n V VA A/Q↓≈/Q↓≈肺通气肺通气肺通气肺通气↓→↓→增大功能性增大功能性增大功能性增大功能性A-VA-V短路短路短路短路→→换气效率换气效率换气效率换气效率↓ ↓（如支哮、支气管栓塞、（如支哮、支气管栓塞、（如支哮、支气管栓塞、（如支哮、支气管栓塞、肺气肿肺气肿肺气肿肺气肿）））） n nVA/Q改变主要引起缺改变主要引起缺O2, CO2潴留少见潴留少见n n动静脉血液之间动静脉血液之间动静脉血液之间动静脉血液之间O O2 2分压差远大于分压差远大于分压差远大于分压差远大于COCO2 2分压差，分压差，分压差，分压差，所以动静脉短路时，动脉血所以动静脉短路时，动脉血所以动静脉短路时，动脉血所以动静脉短路时，动脉血P PO2O2下降程度大于下降程度大于下降程度大于下降程度大于P PCO2CO2升高程度升高程度升高程度升高程度n nCOCO2 2扩散速度较扩散速度较扩散速度较扩散速度较O O2 2快快快快n n由于由于由于由于O O2 2解离曲线和解离曲线和解离曲线和解离曲线和COCO2 2解离曲线的不同，通气解离曲线的不同，通气解离曲线的不同，通气解离曲线的不同，通气量增加，无助于改善缺量增加，无助于改善缺量增加，无助于改善缺量增加，无助于改善缺O O2 2 姿势对通气姿势对通气/血流比值的影响血流比值的影响 肺扩散容量肺扩散容量n n概概概概念念念念：：：：气气气气体体体体在在在在单单单单位位位位分分分分压压压压差差差差作作作作用用用用下下下下，，，，每每每每分分分分钟钟钟钟通通通通过过过过呼呼呼呼吸膜扩散的气体的吸膜扩散的气体的吸膜扩散的气体的吸膜扩散的气体的mlml数数数数n n计算：计算：计算：计算： D DL L=V/=V/（（（（P PA A-P-PC C）））） V V是每分钟通过呼吸膜的气体容积（是每分钟通过呼吸膜的气体容积（是每分钟通过呼吸膜的气体容积（是每分钟通过呼吸膜的气体容积（ml/minml/min）））） P PA A是肺泡气中的平均分压（是肺泡气中的平均分压（是肺泡气中的平均分压（是肺泡气中的平均分压（mmHgmmHg）））） P PC C是肺毛细血管血液内的平均分压（是肺毛细血管血液内的平均分压（是肺毛细血管血液内的平均分压（是肺毛细血管血液内的平均分压（mmHgmmHg）））） n n正常值正常值正常值正常值:O:O2 2—— 20ml/(min 20ml/(min· ·mmHgmmHg）））） COCO2 2——400ml/(min400ml/(min· ·mmHgmmHg））））n n意意意意义义义义：：：：测测测测定定定定呼呼呼呼吸吸吸吸气气气气通通通通过过过过呼呼呼呼吸吸吸吸膜膜膜膜的的的的能能能能力力力力；；；；运运运运动动动动时时时时增增增增加，疾病时降低加，疾病时降低加，疾病时降低加，疾病时降低 组织换气组织换气n n交换机制、影响因素与肺泡处相似交换机制、影响因素与肺泡处相似n n发生于液相之间发生于液相之间n n扩散两侧的扩散两侧的O2和和CO2的分压差随细胞内氧化的分压差随细胞内氧化代谢的强度和组织血流量而异代谢的强度和组织血流量而异 小小 结结 复习思考题复习思考题 1.1.影响肺气体扩散的因素有哪些？影响肺气体扩散的因素有哪些？ 2.2.通通气气/ /血血流流比比值值偏偏离离正正常常范范围围对对肺肺气气体体交交换有何不良影响？换有何不良影响？ 3.3.为什么为什么COCO2 2扩散速度高于扩散速度高于O O2 2？？ 4.4.比比较较空空气气、、吸吸入入气气、、肺肺泡泡气气、、呼呼出出气气的的COCO2 2、、O O2 2分压有何不同，解释其原因。
分压有何不同，解释其原因 气体在血液中运输气体在血液中运输 O2和和CO2在血液中存在的形式在血液中存在的形式n n物理溶解：次要物理溶解：次要n n化学结合：主要化学结合：主要n n二者处于动态平衡之中二者处于动态平衡之中物物理理溶溶解解化学化学结合结合物物理理溶溶解解肺肺组组织织利利用用 O2的运输的运输 血红蛋白（血红蛋白（hemoglobin, Hb））n n反应快、可逆、反应快、可逆、反应快、可逆、反应快、可逆、不需酶的催化不需酶的催化不需酶的催化不需酶的催化、受、受、受、受POPO2 2的影响的影响的影响的影响n nFeFe2+2+与与与与O O2 2结合后，仍是结合后，仍是结合后，仍是结合后，仍是FeFe2+2+，因此是，因此是，因此是，因此是氧合氧合氧合氧合（（（（oxygenationoxygenation），而不是氧化（），而不是氧化（），而不是氧化（），而不是氧化（oxidationoxidation）））） n n1分子分子Hb可以结合可以结合4分子分子O2 1gHb可结合可结合1.34-1.39ml O2n nHbHb的氧容量的氧容量的氧容量的氧容量：最大结合量，与：最大结合量，与：最大结合量，与：最大结合量，与HbHb浓度有关浓度有关浓度有关浓度有关n nHbHb的氧含量的氧含量的氧含量的氧含量：实际结合量，与：实际结合量，与：实际结合量，与：实际结合量，与POPO2 2有关有关有关有关n nHbHb的的的的氧氧氧氧饱饱饱饱和和和和度度度度：：：：HbHb的的的的氧氧氧氧含含含含量量量量与与与与氧氧氧氧容容容容量量量量的的的的百百百百分分分分比比比比n n常被视为血氧容量，血氧含量，血氧饱和度常被视为血氧容量，血氧含量，血氧饱和度常被视为血氧容量，血氧含量，血氧饱和度常被视为血氧容量，血氧含量，血氧饱和度 n n氧氧氧氧合合合合血血血血红红红红蛋蛋蛋蛋白白白白呈呈呈呈鲜鲜鲜鲜红红红红色色色色，，，，脱脱脱脱氧氧氧氧血红蛋白呈紫蓝色血红蛋白呈紫蓝色血红蛋白呈紫蓝色血红蛋白呈紫蓝色n n紫紫紫紫绀绀绀绀：：：：当当当当动动动动脉脉脉脉血血血血中中中中还还还还原原原原血血血血红红红红蛋蛋蛋蛋白白白白含含含含量量量量超超超超过过过过5%5%时时时时，，，，粘粘粘粘膜膜膜膜或或或或甲甲甲甲床床床床呈现兰色呈现兰色呈现兰色呈现兰色（一般是缺（一般是缺（一般是缺（一般是缺O O2 2的标志）的标志）的标志）的标志） 氧离曲线（又称氧合血红蛋白解离曲线）氧离曲线（又称氧合血红蛋白解离曲线）n n既表示不同既表示不同PO2下，下，O2与与Hb的的分离分离情况情况 也反映不同也反映不同PO2时，时，O2与与Hb的的结合结合情况情况 nO O2 2解离曲线呈解离曲线呈S S形形, ,与与HbHb的变构效应有关的变构效应有关n去氧去氧HbHb为紧密型（为紧密型（T T型）型） 氧合氧合HbHb为疏松型（为疏松型（R R型）型）nR R型易于与型易于与O O2 2结合结合n一个亚单位与一个亚单位与O O2 2结合后，其它亚单位更易与结合后，其它亚单位更易与O O2 2结合结合 n n上段：上段：上段：上段：60-100mmHg60-100mmHg 特特特特点点点点：：：：曲曲曲曲线线线线较较较较平平平平坦坦坦坦，，，，氧氧氧氧饱饱饱饱合度从合度从合度从合度从90%-100%90%-100% 意义：意义：意义：意义： （（（（ 1 1）））） POPO2 2压压压压 力力力力 不不不不 低低低低 于于于于60mmHg60mmHg，，，，血血血血液液液液仍仍仍仍可可可可携携携携带足够氧带足够氧带足够氧带足够氧 （（（（2 2））））通通通通气气气气/ /血血血血流流流流比比比比值值值值不不不不匹匹匹匹配配配配时时时时，，，，肺肺肺肺泡泡泡泡通通通通气气气气量量量量增增增增加加加加几乎无助于氧的摄取几乎无助于氧的摄取几乎无助于氧的摄取几乎无助于氧的摄取 氧离曲线各段的特点及生理意义氧离曲线各段的特点及生理意义 n n中段：中段：40-60mmHg 特特点点：：曲曲线线较较陡陡，，血血氧氧饱和度从饱和度从75%-90% 意义：意义：（（1））是是HbO2释释放放O2的的部分部分（（2））O2利利用用系系数数：：血血液液流流经经组组织织时时释释放放出出的的O2容容积积所所占占动动脉脉血血O2含含量量的的百百分分数数。
安安静静时约时约25% n n下段：下段： 15-40mmHg 特特点点：：曲曲线线最最陡陡，，血血氧氧饱和度从饱和度从22%-75% 意义：意义：（（1））是是HbO2与与O2解解离离的部分的部分（（2）代表）代表O2的贮备的贮备 影响氧离曲线的因素影响氧离曲线的因素n n曲曲曲曲线线线线位位位位置置置置的的的的偏偏偏偏移移移移，，，，表表表表示示示示HbHb对对对对氧氧氧氧的的的的亲亲亲亲和和和和力力力力发发发发生生生生变变变变化化化化n n亲亲亲亲和和和和力力力力常常常常用用用用P P5050表表表表示示示示，，，，即即即即: : 使使使使HbHb氧氧氧氧饱饱饱饱和和和和度度度度达达达达50%50%时的时的时的时的POPO2 2n nP P5050↑ ↑，，，，表表表表示示示示HbHb对对对对O O2 2的的的的亲亲亲亲和力降低，曲线右移和力降低，曲线右移和力降低，曲线右移和力降低，曲线右移n nP P5050↓ ↓，，，，表表表表示示示示HbHb对对对对O O2 2的的的的亲亲亲亲和力升高，曲线左移和力升高，曲线左移和力升高，曲线左移和力升高，曲线左移 n npHpH和和和和PCOPCO2 2的影响：的影响：的影响：的影响： pHpH降降降降低低低低或或或或PCOPCO2 2升升升升高高高高，，，，HbHb对对对对O O2 2的的的的亲亲亲亲和和和和力力力力降降降降低低低低，，，，P P5050增增增增大大大大，，，，曲曲曲曲线线线线右右右右移（移（移（移（波尔效应波尔效应波尔效应波尔效应（（（（Bohr effectBohr effect）））））））） 机机机机制制制制：：：：酸酸酸酸度度度度增增增增加加加加，，，，促促促促使使使使HbHb分分分分子子子子构型变为构型变为构型变为构型变为T T型型型型 意义：肺部促进意义：肺部促进意义：肺部促进意义：肺部促进O O2 2的结合，组的结合，组的结合，组的结合，组织中促进织中促进织中促进织中促进O O2 2的释放的释放的释放的释放 n n温度影响温度影响温度影响温度影响n n温度温度温度温度↑→↑→曲线右移曲线右移曲线右移曲线右移→→O O2 2释放释放释放释放↑ ↑n n机制：温度机制：温度机制：温度机制：温度↑→↑→H H+ +活度活度活度活度↑ ↑n n意义：意义：意义：意义：n n低温手术时，要考虑影响低温手术时，要考虑影响低温手术时，要考虑影响低温手术时，要考虑影响n n局部组织温度升高，有利于氧的利用局部组织温度升高，有利于氧的利用局部组织温度升高，有利于氧的利用局部组织温度升高，有利于氧的利用 n n2,3-2,3-二二二二磷磷磷磷酸酸酸酸甘甘甘甘油油油油酸酸酸酸（（（（2,3-2,3-DPGDPG）））） 来源：红细胞无氧糖酵解来源：红细胞无氧糖酵解来源：红细胞无氧糖酵解来源：红细胞无氧糖酵解 影影影影响响响响：：：：升升升升高高高高→→亲亲亲亲和和和和力力力力↓→↓→曲曲曲曲线右移线右移线右移线右移 机机机机制制制制：：：：促促促促使使使使HbHb变变变变成成成成T T型型型型；；；；提高提高提高提高[H[H+ +] ] 意意意意义义义义：：：：在在在在缺缺缺缺氧氧氧氧中中中中的的的的意意意意义义义义待待待待定定定定；；；；储储储储存存存存血血血血液液液液2,3-DPG2,3-DPG下降，运氧能力较差下降，运氧能力较差下降，运氧能力较差下降，运氧能力较差 n nHbHb自身性质的影响自身性质的影响自身性质的影响自身性质的影响n nFeFe2+2+→Fe→Fe3+3+后，失去结合氧的能力后，失去结合氧的能力后，失去结合氧的能力后，失去结合氧的能力n n胎儿胎儿胎儿胎儿HbHb对氧亲和力大对氧亲和力大对氧亲和力大对氧亲和力大n n异常异常异常异常HbHb：：：：HbHb的运的运的运的运O O2 2能力能力能力能力↓ ↓（如地中海贫血）（如地中海贫血）（如地中海贫血）（如地中海贫血）n nPCO↑→PCO↑→曲线左移曲线左移曲线左移曲线左移→→氧离难氧离难氧离难氧离难n n与与与与HbHb亲和力亲和力亲和力亲和力 ：：：：CO≈ 250×OCO≈ 250×O2 2n nCOCO与与与与O O2 2竞争与竞争与竞争与竞争与HbHb的结合位点的结合位点的结合位点的结合位点n nCOCO与与与与HbHb的某亚基结合后，将增加其余三个亚基对的某亚基结合后，将增加其余三个亚基对的某亚基结合后，将增加其余三个亚基对的某亚基结合后，将增加其余三个亚基对O O2 2的亲和力的亲和力的亲和力的亲和力 CO2的运输的运输 CO2的运输形式的运输形式 n n溶解：溶解：5%n n化化学学结结合合：：95%（（HCO3- 88%，，氨氨基基甲甲酰酰血红蛋白血红蛋白7%））n n化学反应主要在红细胞内完成化学反应主要在红细胞内完成 n n影响血浆的影响血浆的pH值值 n n碳酸氢盐碳酸氢盐1、过程、过程 碳酸酐酶碳酸酐酶碳酸酐酶碳酸酐酶 COCO2 2+H+H2 2O O——————————H H2 2COCO3 3————————HCOHCO3 3- -+H+H+ +2、、氯离子转移和氯离子转移和Cl-- HCO3-交换交换3、、Hb缓冲缓冲H+ n n氨基甲酰血红蛋白氨基甲酰血红蛋白氨基甲酰血红蛋白氨基甲酰血红蛋白①①①①过程过程过程过程 在组织在组织在组织在组织 HbNHHbNH2 2O O2 2+ H+ H+ ++ CO+ CO2 2 HHbNHCOOH+ OHHbNHCOOH+ O2 2 在肺在肺在肺在肺②②②②去氧去氧去氧去氧HbHb与与与与COCO2 2结合力强结合力强结合力强结合力强, ,且酸度弱且酸度弱且酸度弱且酸度弱, ,易结合易结合易结合易结合H H+ +③③③③占运输量的占运输量的占运输量的占运输量的7%7%，却占释放量的，却占释放量的，却占释放量的，却占释放量的17.5% 17.5% CO2解离曲线解离曲线n n表示血液中表示血液中CO2含量与含量与PCO2关系的曲线关系的曲线 n n两者呈线性关系两者呈线性关系n n没有饱和点没有饱和点n n纵坐标以浓度表示纵坐标以浓度表示n n何何尔尔登登效效应应(Haldane effect)：：氧氧与与Hb的的结结合促使合促使CO2释放释放 原因：原因：HbO2酸性强酸性强 复习思考题复习思考题 1.Hb1.Hb氧解离曲线特征如何？其生理意义如何？氧解离曲线特征如何？其生理意义如何？ 2.2.影响氧解离曲线的因素有哪些？为什么？影响氧解离曲线的因素有哪些？为什么？ 3.3.波尔效应有何生理意义？波尔效应有何生理意义？ 4.CO4.CO2 2运输的形式有哪些？各有何特征？运输的形式有哪些？各有何特征？ 5.5.影响影响COCO2 2运输的因素有哪些？运输的因素有哪些？ 6.6.何尔登效应有何生理意义？何尔登效应有何生理意义？ 7.7.为什么血为什么血POPO2 2↑↑，，COCO2 2解离曲线会下移？解离曲线会下移？ 。