生理學(xué)呼吸氣體的交換

生理學(xué)呼吸氣體的交換第1頁/共39頁呼吸氣體的交換第2頁/共39頁氣體交換原理原理：擴(kuò)散動力：膜兩側(cè)的氣體分壓差擴(kuò)散速率氣體分壓差·溫度·擴(kuò)散面積·溶解度

D∝

距離·

√分子量第3頁/共39頁

O2、CO2擴(kuò)散速率（D）的比較——————————————————————————————————————

分子量血漿溶解度肺泡氣A血V血D

——————————————————————————————————————O23221.413.913.35.31CO244515.05.35.36.12———————————————————————————————————————(ml/L)（KPa）（KPa）

（KPa）擴(kuò)散系數(shù)：溶解度與分子量平方根之比;擴(kuò)散系數(shù)：CO2≈20O2

分壓差：O2≈10CO2肺功能衰竭患者往往缺O(jiān)2顯著，CO2潴留不明顯第4頁/共39頁氣體交換總圖單位:mmHg第5頁/共39頁肺換氣過程0.3s達(dá)到平衡，相當(dāng)于血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管全長約1/3時已基本完成交換過程第6頁/共39頁呼吸膜的厚度（<1μm）肺纖維化、塵肺、肺水腫→呼吸膜厚度↑→通透性↓→氣體交換↓呼吸膜的面積總面積>70m2，安靜狀態(tài)下約40m2

減少因素：肺不張、肺實(shí)變、肺氣腫或肺毛細(xì)管關(guān)閉或阻塞

影響肺部氣體交換的因素第7頁/共39頁通氣/血流比值（VA/Q）每分肺泡通氣量和每分肺血流量之間的比值正常值：4.2/5=0.84VA/Q↑≈肺通氣↑或肺血流↓→增大生理無效腔→換氣效率↓(如心衰、肺動脈栓塞、肺氣腫)VA/Q↓≈肺通氣↓→增大功能性A-V短路→換氣效率↓（如支哮、支氣管栓塞、肺氣腫）第8頁/共39頁VA/Q改變主要引起缺O(jiān)2,CO2潴留少見動靜脈血液之間O2分壓差遠(yuǎn)大于CO2分壓差，所以動靜脈短路時，動脈血PO2下降程度大于PCO2升高程度CO2擴(kuò)散速度較O2快由于O2解離曲線和CO2解離曲線的不同，通氣量增加，無助于改善缺O(jiān)2第9頁/共39頁姿勢對通氣/血流比值的影響第10頁/共39頁肺擴(kuò)散容量概念：氣體在單位分壓差作用下，每分鐘通過呼吸膜擴(kuò)散的氣體的ml數(shù)計算：DL=V/（PA-PC）

V是每分鐘通過呼吸膜的氣體容積（ml/min）

PA是肺泡氣中的平均分壓（mmHg）

PC是肺毛細(xì)血管血液內(nèi)的平均分壓（mmHg）正常值:O2—20ml/(min·mmHg）

CO2—400ml/(min·mmHg）意義：測定呼吸氣通過呼吸膜的能力；運(yùn)動時增加，疾病時降低第11頁/共39頁組織換氣交換機(jī)制、影響因素與肺泡處相似發(fā)生于液相之間擴(kuò)散兩側(cè)的O2和CO2的分壓差隨細(xì)胞內(nèi)氧化代謝的強(qiáng)度和組織血流量而異第12頁/共39頁小結(jié)第13頁/共39頁復(fù)習(xí)思考題

1.影響肺氣體擴(kuò)散的因素有哪些？

2.通氣/血流比值偏離正常范圍對肺氣體交換有何不良影響？

3.為什么CO2擴(kuò)散速度高于O2？

4.比較空氣、吸入氣、肺泡氣、呼出氣的CO2、O2分壓有何不同，解釋其原因。第14頁/共39頁氣體在血液中運(yùn)輸?shù)?5頁/共39頁O2和CO2在血液中存在的形式物理溶解：次要化學(xué)結(jié)合：主要二者處于動態(tài)平衡之中物理溶解化學(xué)結(jié)合物理溶解肺組織利用第16頁/共39頁O2的運(yùn)輸?shù)?7頁/共39頁血紅蛋白（hemoglobin,Hb）反應(yīng)快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影響Fe2+與O2結(jié)合后，仍是Fe2+，因此是氧合（oxygenation），而不是氧化（oxidation）第18頁/共39頁1分子Hb可以結(jié)合4分子O21gHb可結(jié)合1.34-1.39mlO2Hb的氧容量：最大結(jié)合量，與Hb濃度有關(guān)Hb的氧含量：實(shí)際結(jié)合量，與PO2有關(guān)Hb的氧飽和度：Hb的氧含量與氧容量的百分比常被視為血氧容量，血氧含量，血氧飽和度第19頁/共39頁氧合血紅蛋白呈鮮紅色，脫氧血紅蛋白呈紫藍(lán)色紫紺：當(dāng)動脈血中還原血紅蛋白含量超過5%時，粘膜或甲床呈現(xiàn)蘭色（一般是缺O(jiān)2的標(biāo)志）

第20頁/共39頁氧離曲線（又稱氧合血紅蛋白解離曲線）既表示不同PO2下，O2與Hb的分離情況也反映不同PO2時，O2與Hb的結(jié)合情況第21頁/共39頁O2解離曲線呈S形,與Hb的變構(gòu)效應(yīng)有關(guān)去氧Hb為緊密型（T型）

氧合Hb為疏松型（R型）R型易于與O2結(jié)合一個亞單位與O2結(jié)合后，其它亞單位更易與O2結(jié)合第22頁/共39頁上段：60-100mmHg

特點(diǎn)：曲線較平坦，氧飽合度從90%-100%

意義：（1）PO2壓力不低于60mmHg，血液仍可攜帶足夠氧（2）通氣/血流比值不匹配時，肺泡通氣量增加幾乎無助于氧的攝取氧離曲線各段的特點(diǎn)及生理意義第23頁/共39頁中段：40-60mmHg

特點(diǎn)：曲線較陡，血氧飽和度從75%-90%

意義：（1）是HbO2釋放O2的部分（2）O2利用系數(shù)：血液流經(jīng)組織時釋放出的O2容積所占動脈血O2含量的百分?jǐn)?shù)。安靜時約25%第24頁/共39頁下段：15-40mmHg

特點(diǎn)：曲線最陡，血氧飽和度從22%-75%

意義：（1）是HbO2與O2解離的部分（2）代表O2的貯備第25頁/共39頁影響氧離曲線的因素曲線位置的偏移，表示Hb對氧的親和力發(fā)生變化親和力常用P50表示，即:使Hb氧飽和度達(dá)50%時的PO2P50↑，表示Hb對O2的親和力降低，曲線右移P50↓，表示Hb對O2的親和力升高，曲線左移第26頁/共39頁pH和PCO2的影響：

pH降低或PCO2升高，Hb對O2的親和力降低，P50增大，曲線右移（波爾效應(yīng)（Bohreffect））機(jī)制：酸度增加，促使Hb分子構(gòu)型變?yōu)門型意義：肺部促進(jìn)O2的結(jié)合，組織中促進(jìn)O2的釋放第27頁/共39頁溫度影響溫度↑→曲線右移→O2釋放↑機(jī)制：溫度↑→H+活度↑意義：低溫手術(shù)時，要考慮影響局部組織溫度升高，有利于氧的利用第28頁/共39頁2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）來源：紅細(xì)胞無氧糖酵解影響：升高→親和力↓→曲線右移機(jī)制：促使Hb變成T型；提高[H+]

意義：在缺氧中的意義待定；儲存血液2,3-DPG下降，運(yùn)氧能力較差第29頁/共39頁第30頁/共39頁Hb自身性質(zhì)的影響Fe2+→Fe3+后，失去結(jié)合氧的能力胎兒Hb對氧親和力大異常Hb：Hb的運(yùn)O2能力↓（如地中海貧血）PCO↑→曲線左移→氧離難與Hb親和力：CO≈250×O2CO與O2競爭與Hb的結(jié)合位點(diǎn)CO與Hb的某亞基結(jié)合后，將增加其余三個亞基對O2的親和力第31頁/共39頁CO2的運(yùn)輸?shù)?2頁/共39頁CO2的運(yùn)輸形式溶解：5%化學(xué)結(jié)合：95%（HCO3-88%，氨基甲酰血紅蛋白7%）化學(xué)反應(yīng)主要在紅細(xì)胞內(nèi)完成

影響血漿的pH值第33頁/共39頁碳酸氫鹽1、過程

碳酸酐酶

CO2+H2O—————H2CO3————HCO3-+H+2、氯離子轉(zhuǎn)移和Cl--HCO3-交換3、Hb緩沖H+第34頁/共39頁氨基甲酰血紅蛋白①過程

在組織

HbNH2O2+H++CO2

HHbNHCOOH+O2

在肺②去氧Hb與CO2結(jié)合力強(qiáng),且酸度弱,易結(jié)合H+③占運(yùn)輸量的7%，卻占釋放量的17.5%第35頁/共39頁CO2解離曲線表示血液中CO2含量與PCO2關(guān)系的曲線第36頁/共39頁兩者呈線性關(guān)系沒有飽和點(diǎn)縱坐標(biāo)以濃度表示何爾登效應(yīng)(Haldaneeffect)：氧與Hb的結(jié)合促使CO2釋放

原因：HbO2酸性強(qiáng)第37