第4章呼吸(Respiration) 教学学时：4学时 教学重点：本章要求学生重点掌握肺通气的动力、肺内压、胸内压、气体在血液 中的存在形式、氧的结合与运输以及呼吸运动的调节。 教学难点：1.胸内负压的形成；2.呼吸运动的反射性调节和体液性调节。 1肺通气原理 [目的与要求] 掌握： 肺通气和肺换气原理、气体运输过程、呼吸运动的反射性调节和化学因子对呼 吸运动的调节。 了解： 呼吸的意义和呼吸的基本过程、通气活动和与之相适应的结构特征、气体交换 过程与规律。 重点] 氧离曲线： CO2以在HCO3形式血液中的运输形式和过程： 化学因子对呼吸运动的调节。 [难点) 1.肺通气和肺换气原理； 2.CO2以HCO3形式运输过程； 3.pH、CO2、O2调节呼吸的过程与脑血屏障；
第 4 章 呼吸（Respiration） 教学学时：4 学时 教学重点：本章要求学生重点掌握:肺通气的动力、肺内压、胸内压、气体在血液 中的存在形式、氧的结合与运输以及呼吸运动的调节。 教学难点：1.胸内负压的形成；2.呼吸运动的反射性调节和体液性调节。 1 肺通气原理 [目的与要求] 掌握: 肺通气和肺换气原理、气体运输过程、呼吸运动的反射性调节和化学因子对呼 吸运动的调节。 了解: 呼吸的意义和呼吸的基本过程、通气活动和与之相适应的结构特征、气体交换 过程与规律。 [重点] 氧离曲线； CO2以在 HCO3 -形式血液中的运输形式和过程； 化学因子对呼吸运动的调节。 [难点] 1.肺通气和肺换气原理； 2.CO2以 HCO3 -形式运输过程； 3.pH、CO2、O2调节呼吸的过程与脑血屏障；
呼吸(Respiration):机体与外界环境之间的气体交换过程。 呼吸过程：外呼吸→肺通气)气体运输)内呼吸 业 肺换气 1.1呼吸道 呼吸道-上呼吸道-鼻、咽、喉 下呼吸道气管，支气管，细支气管 功能-(1)使吸入的气体加温、湿润、清洁。 (2)防御功能-气管平滑肌分泌液中有免疫球蛋白 1.2肺泡 呼吸膜：肺毛细血管的内皮层、基膜层、间质层、肺泡上皮层、液体层和肺泡表面活性 物质 1.3肺通气的动力 A.吸气肌 ①膈肌：收缩时，胸腔容积增加 ②肋间外肌：收缩时，胸腔容积增加 B.辅助吸气肌 胸肌、背肌、胸锁乳突肌等收缩则胸腔容积增加 C.呼气肌 ①肋间内肌 ②腹壁肌 肌纤维走向与肋间外肌走向相反，收缩时，胸腔容积减少
呼吸（Respiration）:机体与外界环境之间的气体交换过程。 呼吸过程：外呼吸➔肺通气➔气体运输➔内呼吸 肺换气 1.1 呼吸道 呼吸道--上呼吸道--鼻、咽、喉 下呼吸道--气管，支气管,细支气管 功能--（1）使吸入的气体加温、湿润、清洁。 （2）防御功能--气管平滑肌分泌液中有免疫球蛋白 1.2 肺泡 呼吸膜：肺毛细血管的内皮层、基膜层、间质层、肺泡上皮层、液体层和肺泡表面活性 物质 1.3 肺通气的动力 A.吸气肌 ①膈肌：收缩时，胸腔容积增加 ②肋间外肌：收缩时，胸腔容积增加 B.辅助吸气肌 胸肌、背肌、胸锁乳突肌等收缩则胸腔容积增加 C.呼气肌 ①肋间内肌 ②腹壁肌 肌纤维走向与肋间外肌走向相反，收缩时，胸腔容积减少
吸气运动-胸廓扩张，肺被牵拉，肺容积增大。 肺内压《大气压 呼气运动一胸廓缩小，肺随之回缩，肺容积缩小。 肺内压>大气压 1.3.1呼吸运动 呼吸运动：呼吸肌的收缩与舒张引起胸廓节律性地扩大与缩小称为呼吸运动。 吸气运动：膈肌和肋间外肌的相互配合收缩的结果 呼气运动：平静呼吸时，隔肌和肋间外肌被动回缩的结果。 1.3.2呼吸类型 胸式呼吸(thoracic breathing:主要靠肋间外肌的收缩！ 腹式呼吸(abdominal breathing):主要靠隔肌的收缩 胸腹式呼吸： 1.4肺内压与胸内压 (1)肺内压 肺内压=大气压 吸气和呼气之末 肺内压>大气压 呼气时 肺内压〈大气压吸气时 (2)胸内压 1)胸膜腔：胸膜壁层与脏层所围成的密闭的潜在腔隙。 作用：湿润胸膜而减小层胸膜的摩擦和使两层胸膜紧密相连 2)胸内压概念： 胸膜腔内压力，由胸膜表面的压力间接造成
吸气运动--胸廓扩张，肺被牵拉，肺容积增大。 肺内压 大气压 呼气运动—胸廓缩小，肺随之回缩，肺容积缩小。 肺内压 ➢ 大气压 1.3.1 呼吸运动 呼吸运动：呼吸肌的收缩与舒张引起胸廓节律性地扩大与缩小称为呼吸运动。 吸气运动：膈肌和肋间外肌的相互配合收缩的结果 呼气运动：平静呼吸时，隔肌和肋间外肌被动回缩的结果。 1.3.2 呼吸类型 胸式呼吸(thoracic breathing): 主要靠肋间外肌的收缩. 腹式呼吸(abdominal breathing)：主要靠隔肌的收缩 胸腹式呼吸： 1.4 肺内压与胸内压 （1）肺内压 肺内压 = 大气压 吸气和呼气之末 肺内压 ➢ 大气压 呼气时 肺内压 大气压 吸气时 （2）胸内压 1）胸膜腔：胸膜壁层与脏层所围成的密闭的潜在腔隙。 作用：湿润胸膜而减小层胸膜的摩擦和使两层胸膜紧密相连 2）胸内压概念： 胸膜腔内压力，由胸膜表面的压力间接造成
胸内压=肺内压~肺的回缩力 胸内压是一个负压。 3)形成原理： 胸内压=肺内压一肺回缩力 呼气末、吸气末，大气压为0 胸内压=0一肺回缩力=一肺回缩力 吸气时：肺扩张↑，肺回缩力↑，胸膜腔的负值↑（一5~一10mmHg) 呼气时：肺扩张↓，肺回缩力，胸膜腔的负值↓（一3~一5mmHg) 4)胸内负压存在的生理意义： a.肺被牵拉而扩张的条件 b.促进静脉血液和淋巴的回流 c.助于食道的扩张，利于逆呕和反刍。 1.5肺通气的阻力 1.5.1弹性阻力和顺应性 弹性物体在外力作用下发生变形，对抗这种变形并趋于回位的力称为弹性阻力。 顺应性：在外力作用下，容易扩张的称顺应性大，不易扩张的称顺应性小。顺应性 (C)=1/弹性阻力(R) C=容积变化（△V)/压力变化（△P) 1.5.2肺泡表面张力和表面活性物质 (1)表面张力：在液气界表面处，液体内部分子对液体表面分子的作用合力，有将液体 表面分子拉向液体内部的力，使液体表面有尽量缩小的倾向。 (2)肺泡回缩力 P=2T(表面张力)/R(肺泡半径)
胸内压 = 肺内压 - 肺的回缩力 胸内压是一个负压。 3）形成原理： 胸内压＝肺内压－肺回缩力 呼气末、吸气末，大气压为 0 胸内压＝0－肺回缩力＝－肺回缩力 吸气时：肺扩张↑,肺回缩力↑,胸膜腔的负值↑（－5～－10mmHg） 呼气时：肺扩张↓,肺回缩力↓,胸膜腔的负值↓（－3～－5mmHg） 4）胸内负压存在的生理意义： a.肺被牵拉而扩张的条件 b.促进静脉血液和淋巴的回流 c.助于食道的扩张，利于逆呕和反刍。 1.5 肺通气的阻力 1.5.1 弹性阻力和顺应性 弹性物体在外力作用下发生变形，对抗这种变形并趋于回位的力称为弹性阻力。 顺应性：在外力作用下，容易扩张的称顺应性大，不易扩张的称顺应性小。顺应性 (C)=1/弹性阻力（R） C=容积变化(⊿V)/压力变化(⊿P) 1.5.2 肺泡表面张力和表面活性物质 （1）表面张力：在液气界表面处，液体内部分子对液体表面分子的作用合力，有将液体 表面分子拉向液体内部的力，使液体表面有尽量缩小的倾向。 （2〕肺泡回缩力 P = 2 T（表面张力）/ R （肺泡半径）
(3)肺泡表面活性物质：(alveolar surfactant) 结构：二软脂酰卵磷脂，SAS 分泌：肺泡壁Ⅱ型细胞分泌。 生理作用： 1)降低肺泡内表面液体层表面张力的作用。 2)防止肺水肿： 肺泡表面活性物质有降低肺泡液层表面张力的作用从而有防止肺水肿的作用。 3)利于新生动物肺的扩张 1.5.3非弹性阻力 1.6肺的容量 (1)肺容量=肺活量+余气量 =(补吸气量+潮气量+补呼气量)+余气量 (2)潮气量(tidal volume):平静呼吸时吸气或呼气的量 (3)补吸气量(inspiratory reserve volume):能够吸入的最大气量 (4)补呼气量(expiratory reserve volume):能够呼出的最大气量 (⑤)机能余气量(functional residual volume)=正常呼气之末，肺内的余气量 L.7肺的通气量(pulmonary ventilation) 1.7.1每分肺通气量 每分钟吸入或呼出肺内气体的量 肺通气量=潮气量X呼吸频率 1.7.2肺泡通气量 进入肺泡的气体量
（3）肺泡表面活性物质：(alveolar surfactant) 结构：二软脂酰卵磷脂，SAS 分泌：肺泡壁 II 型细胞分泌。 生理作用： 1) 降低肺泡内表面液体层表面张力的作用。 2）防止肺水肿： 肺泡表面活性物质有降低肺泡液层表面张力的作用从而有防止肺水肿的作用。 3）利于新生动物肺的扩张 1.5.3 非弹性阻力 1.6 肺的容量 (1)肺容量 = 肺活量 + 余气量 = （补吸气量 + 潮气量 + 补呼气量）+ 余气量 (2)潮气量（tidal volume） :平静呼吸时吸气或呼气的量 (3)补吸气量(inspiratory reserve volume): 能够吸入的最大气量 (4)补呼气量(expiratory reserve volume) :能够呼出的最大气量 (5)机能余气量(functional residual volume) = 正常呼气之末，肺内的余气量 1.7 肺的通气量(pulmonary ventilation) 1.7.1 每分肺通气量 每分钟吸入或呼出肺内气体的量 肺通气量 = 潮气量 X 呼吸频率 1.7.2 肺泡通气量 进入肺泡的气体量
肺泡通气量/分=（潮气量·解剖无效腔）X呼吸频率 解剖无效腔(anatomical dead space):不能进行气体交换的呼吸道容积 肺泡无效腔physiological dead space):不能进行气体交换的肺泡腔容积 生理无效腔=解剖无效腔+肺泡无效腔 2气体交换及气体运输 2.1气体交换 2.1.1气体交换的原理 (1)气体分子的扩散：决定于交换膜两边的各种气体的分压差 某种气体的分压力=总气压X该气体的容积比 (2)气体的弥散速率 D=△P·T·A·S △P.-某气体分压差 d·MW T-温度 A--扩散面积 S--该气体的溶解度 d--该气体的扩散距离 MW--该气体的分子量 2.1.2气体交换的过程 指在呼吸器官血液与外环境间的气体交换和在组织器官，血液与组织细胞间的气体交 换。它们均是通过物理扩散的方式实现的。 2.1.2.1气体在肺内的交换 氧分压：肺泡-100mmHg 毛细血管-40mmHg 氧从肺泡进入血液
肺泡通气量/分 =（潮气量 - 解剖无效腔）X 呼吸频率 解剖无效腔(anatomical dead space)：不能进行气体交换的呼吸道容积 肺泡无效腔(physiological dead space)：不能进行气体交换的肺泡腔容积 生理无效腔 = 解剖无效腔 + 肺泡无效腔 2 气体交换及气体运输 2.1 气体交换 2.1.1 气体交换的原理 （1）气体分子的扩散：决定于交换膜两边的各种气体的分压差 某种气体的分压力 = 总气压 X 该气体的容积比 （2）气体的弥散速率 D = P·T·A·S P--某气体分压差 d·MW T----温度 A----扩散面积 S----该气体的溶解度 d----该气体的扩散距离 MW---该气体的分子量 2.1.2 气体交换的过程 指在呼吸器官血液与外环境间的气体交换和在组织器官, 血液与组织细胞间的气体交 换。它们均是通过物理扩散的方式实现的。 2.1.2.1 气体在肺内的交换 氧分压：肺泡--100mmHg 毛细血管--40mmHg 氧从肺泡进入血液
二氧化碳分压：肺泡-40mmHg 毛细血管-46 mmHg C02从血液进入肺泡 2.1.2.2组织中的气体交换（内呼吸） 氧分压：组织-40mmHg 毛细血管-100mmHg 氧从血液进入组织 二氧化碳分压：组织-40mmHg 毛细血管-20 mmHg CO2从组织进入血液 2.1.2.2气体交换的原理 以物理扩散的方式进行，各种气体的扩散主要取决于各种气体分压差，气体分 压差是气体交换的动力。 气体在水中的分压当气体溶于水中和从水中溢出，回到空气中达到平衡时，该 气体在空气中的分压即是它在水中的张力。因此与气体的溶解度有关，和交换膜的 通透性及交换面积有关。 2.1.2.3影响气体交换的因素 2.1.3.1气体的分压、溶解度和分子量 气体扩散速度=气体分压差溶解度/分子量 2.1.3.2呼吸膜的扩散面积和呼吸膜的厚度 气体扩散量和交换膜的面积和通透性呈正相关 2.1.3.3肺循环血量和通气/血流比值
二氧化碳分压：肺泡--40mmHg 毛细血管--46mmHg CO2从血液进入肺泡 2.1.2.2 组织中的气体交换（内呼吸） 氧分压：组织--40mmHg 毛细血管--100mmHg 氧从血液进入组织 二氧化碳分压：组织--40mmHg 毛细血管--20mmHg CO2从组织进入血液 2.1.2.2 气体交换的原理 以物理扩散的方式进行,各种气体的扩散主要取决于各种气体分压差，气体分 压差是气体交换的动力。 气体在水中的分压 当气体溶于水中和从水中溢出，回到空气中达到平衡时，该 气体在空气中的分压即是它在水中的张力。因此与气体的溶解度有关,和交换膜的 通透性及交换面积有关。 2.1.2.3 影响气体交换的因素 2.1.3.1 气体的分压、溶解度和分子量 气体扩散速度 = 气体分压差.溶解度/分子量 2.1.3.2 呼吸膜的扩散面积和呼吸膜的厚度 气体扩散量和交换膜的面积和通透性呈正相关 2.1.3.3 肺循环血量和通气/血流比值
2.2气体运输 气体在血液中的存在形式：物理溶解状态和化学结合状态两种 2.2.1氧的运输 2.2.1.1血红蛋白和氧的结合 血红蛋白和氧结合的特点： (1)反应快、可逆、不需酶的催化、受氧分压影响。 氧分压高的肺部 Hb+O2 HbO2 氧分压低的组织 (2)F艹与氧分子结合后仍是二价铁，该反应是氧合而不是氧化。 (3)只有在血红素的二价铁离子和珠蛋白多肽链的组氨酸结合后，和氧结合的 作用位点才起作用。 (4)一分子血红蛋白可结合四分子氧分子。 (5)一个血红蛋白的亚单位和氧结合后，其它亚单位更易和氧结合；反之，一个 血红蛋白的亚单位和氧解离后，其它亚单位更易和氧解离。 (6)一氧化碳会同氧竟争和F+的结合位点，而且亲和力高于氧。 氧容量：100毫升血液中，血红蛋白能结合氧的最大量。 氧含量：100毫升血液中，血红蛋白实际结合氧的量。 氧饱和度：氧含量/氧容量 2.2.1.2氧离曲线 (1)氧解离曲线：表示氧分压与氧饱和度之间关系的曲线，呈“S”型曲线
2.2 气体运输 气体在血液中的存在形式：物理溶解状态和化学结合状态两种 2.2.1 氧的运输 2.2.1.1 血红蛋白和氧的结合 血红蛋白和氧结合的特点： （1）反应快、可逆、不需酶的催化、受氧分压影响。 氧分压高的肺部 Hb + O2 HbO2 氧分压低的组织 （2）Fe++ 与氧分子结合后仍是二价铁，该反应是氧合而不是氧化。 （3）只有在血红素的二价铁离子和珠蛋白多肽链的组氨酸结合后，和氧结合的 作用位点才起作用。 （4）一分子血红蛋白可结合四分子氧分子。 （5）一个血红蛋白的亚单位和氧结合后，其它亚单位更易和氧结合；反之，一个 血红蛋白的亚单位和氧解离后，其它亚单位更易和氧解离。 （6）一氧化碳会同氧竟争和 Fe++ 的结合位点，而且亲和力高于氧。 氧容量：100 毫升血液中，血红蛋白能结合氧的最大量。 氧含量：100 毫升血液中，血红蛋白实际结合氧的量。 氧饱和度：氧含量 / 氧容量 2.2.1.2 氧离曲线 （1）氧解离曲线：表示氧分压与氧饱和度之间关系的曲线,呈“S”型曲线
(2)“S”形氧离曲线的生理意义 影响血红蛋白和氧结合的因素： (1)二氧化碳分压和pH值： 二氧化碳分压增高，氧离曲线右移，血红蛋白结合氧的能力降低，血红蛋白 释放氧的能力增高。 血液pH值降低，氧离曲线右移，血红蛋白结合氧的能力降低（血红蛋白释放氧 的能力增高)。 (2)温度： 机体温度增高，氧离曲线右移，血红蛋白结合氧的能力降低（血红蛋白释放氧 的能力增高)，促进血红蛋白快速释放氧。低温（低温麻醉手术时）不利于氧的 解离。 (3)2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG) 2,3-DPG含量增加，氧离曲线右移，血红蛋白同氧气的结合力降低。 (4)Hb自身性质的影响 2.2.2二氧化碳的运输 2.2.2.1运输的形式 以氨基甲酸血红蛋白的形式运输 肺 HbNH2+CO2 分 HbNHCOOH 组织
（2）“S”形氧离曲线的生理意义 影响血红蛋白和氧结合的因素： （1）二氧化碳分压和 pH 值： 二氧化碳分压增高，氧离曲线右移，血红蛋白结合氧的能力降低，血红蛋白 释放氧的能力增高。 血液 pH 值降低，氧离曲线右移，血红蛋白结合氧的能力降低（血红蛋白释放氧 的能力增高）。 （2）温度： 机体温度增高，氧离曲线右移，血红蛋白结合氧的能力降低（血红蛋白释放氧 的能力增高），促进血红蛋白快速释放氧。低温（低温麻醉手术时）不利于氧的 解离。 （3）2，3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG) 2,3-DPG 含量增加，氧离曲线右移，血红蛋白同氧气的结合力降低。 （4）Hb 自身性质的影响 2.2.2 二氧化碳的运输 2.2.2.1 运输的形式 以氨基甲酸血红蛋白的形式运输 肺 HbNH2 + CO2 HbNHCOOH 组织
以碳酸氢钠的形式运输 2.2.2.2影响二氧化碳运输的主要因素 阿尔登效应：氧分压影响二氧化碳和血红蛋白的结合和解离。 ※在肺部：氧分压高，促进二氧化碳的解离。 ※在组织：氧分压低，促进二氧化碳的结合。 波尔效应：二氧化碳分压影响氧和血红蛋白的结合和解离。 ※在肺部：二氧化碳分压低，促进氧和血红蛋白的结合。 ※在组织：二氧化碳分压高，促进氧和血红蛋白的解离。 3 呼吸的调节 3.1神经调节 3.1.1呼吸中枢与呼吸节律的形成 3.1.1.1呼吸中枢 脊髓 支配呼吸肌的运动神经元位于脊髓前角：呼吸反射的初级整合中枢 延髓 基本的呼吸节律中枢 吸气中枢：延髓网状结构的腹面 呼气中枢：延髓网状结构的背面 呼、吸中枢之间有交互抑制作用 呼、吸中枢有自发并交替发出神经冲动
以碳酸氢钠的形式运输 2.2.2.2 影响二氧化碳运输的主要因素 阿尔登效应：氧分压影响二氧化碳和血红蛋白的结合和解离。 ※ 在肺部：氧分压高，促进二氧化碳的解离。 ※ 在组织：氧分压低，促进二氧化碳的结合。 波尔效应：二氧化碳分压影响氧和血红蛋白的结合和解离。 ※ 在肺部：二氧化碳分压低，促进氧和血红蛋白的结合。 ※ 在组织：二氧化碳分压高，促进氧和血红蛋白的解离。 3 呼吸的调节 3.1 神经调节 3.1.1 呼吸中枢与呼吸节律的形成 3.1.1.1 呼吸中枢 脊髓 支配呼吸肌的运动神经元位于脊髓前角；呼吸反射的初级整合中枢 延髓 基本的呼吸节律中枢 吸气中枢：延髓网状结构的腹面 呼气中枢：延髓网状结构的背面 呼、吸中枢之间有交互抑制作用 呼、吸中枢有自发并交替发出神经冲动
