陈阅增普通生物学第2篇09气体交换与呼吸

1第九章气体交换与呼吸—————————————普通生物学•第二篇动物的形态与功能•呼吸：气体交换2●生命活动需要能量（ATP）◆食物中的营养物质→消化吸收→体内能源物质；◆体内能源物质（细胞呼吸）→氧化→能量→生命活动；◆氧化过程：需要氧、产生二氧化碳—————————————普通生物学•第二篇动物的形态与功能•呼吸：气体交换3●气体交换：（也称为呼吸）生物体从外界摄取O2，排出CO2，以保证细胞呼吸顺利进行的过程。—————————————普通生物学•第二篇动物的形态与功能•呼吸：气体交换●单细胞生物的气体交换细胞直接从环境吸收氧，向环境释放二氧化碳；●多细胞生物的气体交换细胞—体液（内环境）—外环境；多种形式的气体交换系统。4●人体的气体交换系统气体交换器官：肺；气体运输工具：血液循环系统。●气体交换意义维持内环境稳定、维持生命停呼吸：几分钟→死亡；5●气体交换过程：吸气、呼气，又叫呼吸；●呼吸过程：三个相互联系的环节◆内呼吸（细胞呼吸，第4章）细胞内能源物质→氧化→高能键、水、CO2；◆气体在血液中的运输；◆外呼吸：本章内容细胞、外环境间气体交换；69.1人的呼吸系统的结构与功能9.2人体对高山的适应9.3呼吸系统疾病79.1人的呼吸系统的结构与功能89.1.1人的呼吸系统包括口、鼻、咽、喉、气管、肺呼吸系统呼吸道上呼吸道：鼻、咽、喉下呼吸道：气管、主支气管、肺内支气管肺:位于胸腔内，左肺分为两叶，右肺为三叶。10吸气：口、鼻咽腔咽喉气管肺空气气管：长10-12cm，直径2cm，马蹄形软骨支撑，保持气体通道畅通。•气管内表面为纤毛上皮细胞，纤毛运动将表面的黏液层和上面的粉尘颗粒送到咽部，经咳嗽排出。•哺乳动物气管图像增强。（放大X40）气管和支气管由“C”形软骨环和连于其间的环状韧带构成，气管有16-20个软骨环，c形软骨缺口处由横向的平滑肌纤维和结缔组织构成的膜性壁所封闭。气管软骨具有支架作用，具有弹性，使管腔保情开放状态，以维持呼吸功能的正常进行。12呼吸性细支气管气管支气管细支气管终末细支气管肺泡管肺泡肺泡囊肺泡—高效气体交换器官气体交换方式—单纯扩散，仅取决于O2、CO2分压13●肺泡：◆真正的气体交换部位；◆表面积：很小，很多（3亿个）50~100m2，体表面积25~50倍14◆泡壁：1层细胞；◆毛细血管网包裹肺泡、镶嵌；•传导部：气管——支气管——中小支气管——细支气管。•呼吸部：呼吸性细支气管——肺泡管——肺泡——肺泡囊。18肺壁：无横纹肌→无主动扩张、收缩能力胸廓：脊柱、肋骨、胸骨、肋间肌、膈肌9.1.2肺的换气活动依靠骨骼肌的收缩与舒张21肺壁：无横纹肌→无主动扩张、收缩能力胸廓：脊柱、肋骨、胸骨、肋间肌、膈肌胸廓的扩张与收缩：膈肌升、降→胸腔上下径变化；肋间肌舒张、收缩→胸腔前后、左右径变化9.1.2肺的换气活动依靠骨骼肌的收缩与舒张22●呼吸方式腹式呼吸：膈肌运动形成的呼吸运动；胸式呼吸：肋间肌运动形成的呼吸运动；混合呼吸：胸式呼吸+腹式呼吸；平静时—75%腹式呼吸；25%胸式呼吸；23●腹式呼吸：膈肌◆吸气：膈肌收缩→横膈膜↓→胸腔上下径↑→负压→吸气；◆呼气：相反。24●胸式呼吸：肋间肌◆吸气：外肋间肌收缩→肋骨前端上举→胸骨推向前上方→胸腔前后、左右径扩大→负压→吸气；◆呼气：内肋间肌收缩→相反；●混合呼吸胸式呼吸+腹式呼吸25吸气运动—主动吸入膈肌→收缩→下降→胸腔上下径扩大；肋间外肌收缩、肋间内肌舒张→肋骨前端上举→胸骨推向前方→胸腔前后径、左右径扩大；共同作用→胸腔扩大→负压→外界空气（O2）吸入26呼气运动：气体被动压出膈肌→舒张→隆起→胸腔上下径恢复（变小）肋间外肌舒张、肋间内肌收缩→肋骨、胸骨复位→胸腔前后径、左右径恢复（变小）共同结果：胸腔缩小→肺被压缩→正压→肺内气体（CO2）呼出27肺通气的动力吸气肌收缩胸廓扩大肺扩大吸气肌舒张吸气肺内压大气压胸廓缩小肺缩小肺内压大气压呼气肺通气的动力：直接动力：肺内压与大气压之差间接动力：呼吸运动29●人体通气功能◆潮气量：平静时，吸入或呼出的气量，400-500ml；◆补吸(呼)气量:平静吸(呼)气后,再最大吸(呼)气,所增加的吸气量，补吸1500-1800ml，补呼900-1200ml；◆肺活量潮气量+补吸气量+补呼气量◆余气量男：3500ml女：2500ml30◆肺通气量♦单位时间内进出肺的气量；♦平静时：6-8L/min;♦剧烈运动、重体力劳动：70L/min;♦生理储备肺功能衰退者——可维持正常呼吸。31呼吸过程：O2CO2O2CO2肺血液循环组织细胞肺通气肺换气气体运输组织换气外呼吸内呼吸9.1.3气体在肺泡中与组织中的交换321.气体在肺泡与组织间的交换●交换途径◆肺泡内气体（O2）→毛细血管壁→血液→组织→毛细血管壁→细胞膜→组织细胞；◆细胞内CO2：相反途径→肺泡；●被动扩散：浓度梯度→扩散；33（1）肺泡中的气体交换●O2分压肺泡毛细血管；●CO2分压肺泡毛细血管；34●气体分压差引起的结果◆肺泡中O2→血液；◆血液中CO2→肺泡；35（2）组织中的气体交换●O2分压细胞组织液血液；●CO2分压相反；36●气体分压差引起的结果◆血液中O2→组织液→细胞；◆细胞中CO2→组织液→血液；37肺泡细胞净扩散CO2血液肺泡细胞净扩散O2血液381.氧在血液中的运输（200mL氧/L血液）（1）运输形式:物理溶解:气体直接溶解于血浆中特征:①量小，起桥梁作用（3mlO2）②溶解量与分压呈正比(高压治疗的理论基础)化学结合:气体与血红蛋白进行化学结合特征:量大，主要形式98.5%（197mlO2）9.1.3血液运送呼吸气体39(2)血红蛋白（Haemoglobin，Hb）的结构—1球蛋白分子+4血红素分子●每个球蛋白分子—4条肽链；●每条肽链—1个血红素分子；●每个血红素分子—1个Fe2+离子；●每个Fe2+离子—结合1个氧分子故：每个Hb分子—可结合4个氧分子40（3）血红蛋白与氧结合的特点Hb（暗红）+O2→HbO2（鲜红）●结合量大：150gHb/L血液；每克Hb可结合1.34~1.36mL氧；●可逆、易分离氧合Hb→去氧Hb+氧；★适应性意义何在？41(4)血红蛋白（Haemoglobin，Hb）的功能●缓冲作用：与H+→结合、分离→调节血液酸碱度；●运输氧、二氧化碳；●含量100ml血液中Hb含量男：12-15g；女：11-14g；42CO中毒：原因：能与Hb上的Fe结合；与Hb的亲和力强—远大O2；结合量大：氧的210倍；结合牢固：氧的3000倍后果：组织细胞缺氧、窒息死亡。433.二氧化碳在血液中的运输溶于血浆中——10%；进入红细胞——90%与Hb结合~30%；溶于水~60%（碳酸酐酶的作用）CO2+H2OH2CO3H++HCO3-HCO3-→血浆（NaHCO3）→运输；CA44●运输形式：主要为HCO3-H++HCO3-→运输→肺泡毛细血管；●肺泡毛细血管中H++HCO3-→H2CO3→H2O+CO2→肺泡→体外；45组织毛细血管毛细血管肺呼吸的全过程（）运动空气呼吸道（）肺循环毛细血管（）肺循环毛细血管肺静脉左心体动脉体循环毛细血管体循环毛细血管体静脉右心肺动脉()()（）（）肺通气肺泡内的气体交换气体在血液中运输组织内的气体交换组织细胞O2CO2（）O2（）CO2肺泡（）作用呼吸扩散47●似心脏活动：节律性、日夜不停；●两者的起因不同心脏活动：心肌；自主节律性；呼吸运动：骨骼肌；神经控制；运动神经元→有节奏的冲动→呼吸肌有节奏的活动；9.1.4呼吸运动的调节48●呼吸运动的神经调节机制：两套49①随意控制系统：大脑皮层◆大脑皮层→冲动→皮层脊髓束→呼吸运动神经元（脊髓）◆有意识地控制呼吸规式→深呼吸、呼吸暂停（屏息）◆语言活动：控制呼吸规式→发声→语言活动；50②自动控制系统：延髓◆延髓：呼吸中枢♦吸气神经元→神经冲动→吸气肌收缩；膈肌、外肋间肌；♦呼气神经元→神经冲动→呼气肌收缩；内肋间肌；51◆化学感受器剧烈运动→CO2↑、O2↓→外周、中枢化学感器；♦外周化学感受器颈动脉体、主动脉体；监测血液中：CO2、O2分压水平；52♦中枢化学感受器：延髓对血液CO2分压水平变化敏感；血液CO2↑→中枢化感器细胞→冲动→延髓呼吸中枢→呼吸活动↑53♦血液CO2延髓化感器的正常兴奋剂过低→呼吸暂停；♦归纳：血液CO2↑首先→中枢化学感受器；血液O2↓主要→外周化学感受器；549.2人体对高山的适应55●高山对人体的影响海拔↑→大气压↓、氧分压↓→肺泡氧分压↓→动脉血氧饱和度↓海拔5500m：运动能力50%；56●新到高原的人体的反应◆呼吸频率↑→吸入空气↑◆心博、心输出量↑→肺、身体血量↑◆红细胞、血红蛋白生成量↑→血液运输氧的能力↑即使如此调整，仍易疲劳；●移民：运动能力弱；不育率↑、婴儿死亡率↑57●世居高原的人的适应性（差别）◆适应性：运动能力强胸大、肺大、呼吸频率高；心大、心博率低；红细胞数量、血红蛋白量高；◆原因：不清楚遗传因素决定的？生活过程中获得的？589.3危害身体健康的呼吸系统疾病599.3.1慢性肺气肿●病因：长期吸烟→老年性疾病；●病理◆细支气管阻塞、肺泡破裂；→呼吸膜面积、组织供氧↓→憋气；◆肺血管阻力↑→右心负担↑→衰竭；◆长期缓慢发展→供氧不足、血液CO2过多→死亡。609.3.2感冒、流行性感冒上呼吸道最常见疾病●感冒（commoncold）病原体：200多种，近似的病毒；传播：接触、呼吸等；症状：头痛、疲乏、发冷、咽痛、鼻涕，等；本地病毒：稳定人群→免疫力；新病毒株传入→感冒发作；61●流行性感冒（influenza）症状：发热、寒颤、乏力、头痛、肌肉酸痛、呼吸道炎症等；缓解措施：多休息、饮水；病原体：A、B、C3个病毒株；A型流感病毒：几个亚株；抗原性：无共同处→不能交叉免疫；预防：注射疫苗；629.3.3硅肺：慢性、职业病长期吸入粉尘→●病因：长期吸入二氧化硅微粒；●发病人群：矿工、水泥厂工人、石匠等；●病理：肺部巨噬细胞→吞噬微粒→死亡→纤维状小节→肺部纤维化→肺部容积↓→呼吸受阻；●预防为主，无有效疗法，改善工作环境、定期检查63Thanks!—————————————普通生物学•第二篇动物的形态与功能•呼吸：气体交换