呼吸生理(精)

§2呼吸生理吴钟琪机体与外界环境之间的气体交换过程，称为呼吸（respiration）。通过呼吸，机体从大气摄取新陈代谢所需的O2，排出所产生的CO2。因此，呼吸是维持机体新陈代谢和其他功能活动所必需的基本生理过程之一，由于机体不能储存氧气，所以一旦呼吸停止，生命也将终结。一、呼吸过程人体的呼吸过程由三个相互衔接的环节共同完成，即外呼吸（肺呼吸）、气体在血液中的运输和内呼吸（组织呼吸）。呼吸过程示意图（一）肺换气和组织换气呼吸中的换气过程包括两大部分，即肺换气和组织换气。1.肺换气在肺泡与肺泡毛细血管之间进行。通过肺换气将吸入空气中的氧气送入血液，将血液中的二氧化碳排出体外。2.组织换气是血液与组织、细胞之间的气体交换过程，有时也将细胞内的氧化过程包括在内。肺换气和组织换气示意图括号内数字为气体分压mmHg（1mmHg=0.133kPa）肺换气示意图括号内数字为气体分压mmHg（1mmHg=0.133kPa）组织换气示意图括号内数字为气体分压mmHg（1mmHg=0.133kPa）（二）气体交换原理人体中，气体交换可以是气体与溶解于液体之内的气体进行交换，如外呼吸的肺泡与毛细血管之间的气体交换；也可以是两部分溶解在液体中的气体进行相互交换，如内呼吸（组织换气）时的组织液与毛细血管之间的气体交换和细胞与组织液之间的气体交换。气体交换的基本原理和影响因素如下。1.气体的扩散肺换气和组织换气都是以气体扩散方式进行的。（1）气体的分压：每种气体分子运动所产生的压力为各该气体的分压（P），它不受其他气体或其分压的影响。气体分压=总压力×该气体的容积百分比（2）气体扩散的动力：两个区域之间的分压差（△P）是气体扩散的动力，分压差大，则扩散快，扩散速率大；反之，分压差小则扩散速率低。（3）气体的分子溶解度：如果扩散发生于气相和液相之间，则扩散速率还与气体在溶液中的溶解度成正比。气体的溶解度是单位分压下溶解于单位容积的溶液中的气体量。一般以1个大气压38℃时100ml液体中溶解的气体的毫升数来表示。（4）扩散面积和距离：气体扩散速率与扩散面积成正比，与扩散距离成反比。2.人体不同部位各种气体的分压（1）大气和肺泡气的成分和分压：空气中各气体的容积百分比一般不因地域不同而异，但分压却因总大气压的变动而改变。高原大气压降低，各气体的分压也相应降低。吸入的空气在呼吸道内被水蒸气所饱和，所以呼吸道内吸入气的成分已不同于大气，因此各种气体成分的分压也发生相应的改变。海平面各呼吸气体的容积百分比（mL%）和分压[kPa（mmHg）]气体大气肺泡气容积百分比分压容积百分比分压O220.8421.15(159.0)13.613.83(104.0)CO20.040.04(0.3)5.35.32(40.0)N278.6279.40(597.0)74.975.68(569.0)H2O0.500.49(3.7)6.206.25(47)合计100.0101.08(760)100.0101.08(760)注：N2在呼吸过程中并无增减，只是因为O2和CO2百分比的改变，使N2的百分比发生相对改变。（2）血液气体和组织气体的分压（张力）：液体中的气体分压也称为气体张力，其数值与分压相同。静息时血液和组织中气体的分压[kPa（mmHg）]分压动脉血混合静脉血组织PO212.9～13.3（97～100）5.32（40）4（30）PCO25.32（40）6.12（46）6.65（50）二、气体在血液中运输（一）氧和二氧化碳在血液中存在的形式O2和CO2都以物理溶解和化学结合两种形式存在于血液中。以溶解形式存在的O2和CO2比例极小。机体在进化过程中形成了O2、CO2极为有效的化学结合的运输形式，这就大大降低了对心脏和呼吸器官的要求。血液O2和CO2的含量（ml/100ml血液）动脉血混合静脉血物理溶解化学结合合计物理溶解化学结合合计O20.3120.020.310.1115.215.31CO22.5346.448.932.9150.052.91（二）氧的运输血液中，物理溶解的O2量仅约占血液总O2含量的1.5%，化学结合的占98.5%左右。在血液氧的运输中，Hb占有极为重要的地位。1.Hb与O2结合的特点（1）反应快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影响。当血液流经PO2高的肺部时，Hb与O2结合,形成HbO2；当血液流经PO2低的组织时,HbO2迅速解离，释放O2，成为去氧Hb：PO2高Hb+O2HbO2PO2低（2）Fe2+与O2结合后仍是二价铁，所以该反应是氧合，不是氧化。（3）1分子Hb可以结合4分子O2。1gHb可以结合1.34～1.39mlO2。Hb所能结合的最大O2量称为Hb的氧容量，例如Hb浓度在15g/100ml血液时，Hb的氧容量为1.34×15=20.1（ml/100ml血液）。（4）HbO2呈鲜红色，去氧Hb呈紫蓝色，当体表浅毛细血管床血液中去氧Hb含量达5g/100ml血液以上时，皮肤、粘膜呈浅蓝色，称为发绀。2.氧离解曲线氧解离曲线（ODS），或称氧合血红蛋白解离曲线，是表示PO2与Hb氧结合量或Hb氧饱和度关系的曲线。该曲线既表示不同PO2下O2与Hb的分离情况，同样也反映不同PO2时O2与Hb的结合情况。通常用P50表示Hb对O2的亲和力。P50是使Hb氧饱和度达50%时的PO2,正常情况下为3.52kPa(26.5mmHg)。P50增大，表明Hb对O2的亲和力降低，曲线右移；反之曲线左移。氧解离曲线在pH7.4，Pco240mmHg，温度37℃，Hb浓度为15g/100ml血液时测定的（1mmHg=0.133kPa）3.影响氧离解曲线的因素红细胞内2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）增多、酸中毒、CO2增多及血温增高可使Hb与O2的亲合力降低，以至在相同PaO2下血氧饱和度降低，氧解离曲线右移，反之则左移。反映氧解离曲线左移或右移的指标是P50。P50指Hb氧饱和度为50%时的氧分压。P50代表Hb与O2的亲和力，正常值为26～27mmHg。影响氧解离曲线位置的主要因素（1mmHg=0.133kPa）（三）二氧化碳的运输在血液中CO2以物理溶解和化学结合两种形式进行运转。1.血液中物理溶解的CO2约占CO2运转总量的5%。2.血液中化学结合的CO2化学结合主要以碳酸氢盐和氨基甲基酸血红蛋白两种形式存在于红细胞中，其中碳酸氢盐运转量占88%，是主要化学结合运转形式。三、呼吸调节（略）