動物生理學(xué)呼吸生理課件(PPT 67頁)

1、第六章 呼 吸 生 理呼吸（respiration）:機(jī)體與外界環(huán)境之間的這種氣體交換過程稱為呼吸。第1頁，共67頁。呼吸過程的三個(gè)環(huán)節(jié):外呼吸，肺與外環(huán)境之間的氣體交換（肺通氣）以及肺泡與毛細(xì)血管血液之間的氣體交換過程（肺換氣）。 氣體在血液中的運(yùn)輸，是指機(jī)體通過血液循環(huán)把肺攝取的氧運(yùn)送到組織細(xì)胞，又把組織細(xì)胞產(chǎn)生的二氧化碳運(yùn)送到肺的過程。 內(nèi)呼吸或組織呼吸，是指組織毛細(xì)血管血液與組織細(xì)胞之間的氣體交換以及組織細(xì)胞的生物氧化過程。 第2頁，共67頁。外呼吸內(nèi)呼吸第3頁，共67頁。第一節(jié) 肺 通 氣一、肺通氣的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能 二、肺通氣原理 三、肺通氣功能的評價(jià) 第4頁，共67頁。一、肺通氣的

2、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能肺通氣（pulmonary ventilation）:指肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。實(shí)現(xiàn)肺通氣的器官包括呼吸道、肺泡和胸廓。 第5頁，共67頁。（一）呼吸道上呼吸道：鼻、咽、喉下呼吸道：氣管、支氣管、 終末細(xì)支氣管呼吸道功能：沒有氣體交換功能；其黏膜具有加溫、濕潤、清潔、過濾空氣；其平滑肌具有調(diào)節(jié)呼吸道阻力的作用。 呼吸道平滑肌受迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)支配。迷走神經(jīng)興奮，其末梢釋放乙酰膽堿，與氣管平滑肌細(xì)胞膜上的M受體結(jié)合，引起平滑肌收縮。交感神經(jīng)興奮，其末梢釋放去甲腎上腺素，與2受體結(jié)合，引起平滑肌舒張。體液中的組胺、5-羥色胺和緩激肽均可引起呼吸道平滑肌收縮。 為什么咳嗽病人

3、晚上比白天重?第6頁，共67頁。肺泡是肺內(nèi)氣體交換的主要部位。成人約有34億個(gè)肺泡，總面積100m2（二）肺泡第7頁，共67頁。呼吸膜 指隔在肺泡氣與肺毛細(xì)血管血液之間的極薄的膜性結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了肺泡氣與血液之間進(jìn)行氣體交換的氣-血屏障。第8頁，共67頁。 表面張力 Laplace 定律: P=2T/r第9頁，共67頁。肺表面活性物質(zhì)肺泡型細(xì)胞分泌，主要成分是二棕櫚酰卵磷脂。作用： 降低肺泡的表面張力 維持肺泡內(nèi)壓的相對穩(wěn)定 阻止肺泡積液 第10頁，共67頁。直接動力:肺內(nèi)壓與外界大氣壓間的壓力差。 原動力:呼吸運(yùn)動是肺通氣的原動力。 二、肺通氣原理（一）肺通氣的動力第11頁，共67頁。吸氣?。豪?/p>

4、間外肌、膈肌呼氣肌：肋間內(nèi)肌、腹肌輔助吸氣肌：斜角肌、胸鎖乳突肌 呼吸肌 呼吸運(yùn)動呼吸肌收縮和舒張引起的胸廓節(jié)律性擴(kuò)大和縮小 第12頁，共67頁。吸氣過程 (平靜)吸氣時(shí)，膈肌、肋間外肌收縮胸廓擴(kuò)大肺容積擴(kuò)大肺內(nèi)壓降低（大氣壓）氣體進(jìn)入肺完成吸氣。 用力吸氣時(shí)，輔助吸氣肌也參與收縮。呼氣過程 (平靜)呼氣時(shí)，膈肌、肋間外肌舒張胸廓縮小肺容積減小肺內(nèi)壓增加（大氣壓）氣體排出肺完成呼氣。 用力呼氣時(shí)，呼氣肌才發(fā)生收縮胸廓進(jìn)一步縮小肺內(nèi)壓進(jìn)一步增加更多氣體排出肺。 第13頁，共67頁。 胸式呼吸：主要由肋間外肌舒縮使肋骨和胸骨運(yùn)動而產(chǎn)生的呼吸運(yùn)動，表現(xiàn)為胸部起伏明顯； 腹式呼吸：由膈肌舒縮而產(chǎn)生的呼

5、吸運(yùn)動，表現(xiàn)為腹部起伏明顯 ； 胸腹式呼吸（混合式呼吸）：肋間外肌和膈肌都參與呼吸運(yùn)動，胸腹部都有明顯起伏運(yùn)動。 呼吸運(yùn)動的形式：第14頁，共67頁。胸膜腔第15頁，共67頁。測定方法: 直接法 間接法胸內(nèi)壓胸膜腔內(nèi)的壓力，稱為胸膜腔內(nèi)壓第16頁，共67頁。第17頁，共67頁。第18頁，共67頁。成因: 兩種方向相反作用力的代數(shù)和胸內(nèi)壓大氣壓肺回縮力胸內(nèi)壓0肺回縮力迫使臟層胸膜回位迫使臟層胸膜外移使肺擴(kuò)張(肺彈性組織回縮力和肺泡表面張力) 肺 回 縮 力 (大 氣 壓) 肺 內(nèi) 壓 第19頁，共67頁。肺通氣的原動力：呼吸肌的舒縮形成的呼吸運(yùn)動。 肺通氣的直接動力：呼吸運(yùn)動引起的肺的被動擴(kuò)張和

6、回縮所形成的肺內(nèi)壓與大氣壓之間的壓力差。 胸內(nèi)負(fù)壓是實(shí)現(xiàn)肺通氣的必要條件。 概括肺通氣的動力如下：第20頁，共67頁。肺的彈性阻力胸廓的彈性阻力氣道阻力慣性阻力組織粘滯阻力彈性阻力（70）非彈性阻力（30）（靜態(tài)阻力）（動態(tài)阻力）二、肺通氣原理（二）肺通氣的阻力第21頁，共67頁。順應(yīng)性：是指在外力作用下，彈性組織的可擴(kuò)展性，反映彈性組織發(fā)生變形的難易程度。 順應(yīng)性（C）與彈性阻力（R）成反比關(guān)系：彈性阻力彈性體在外力的作用下發(fā)生變形時(shí)，可產(chǎn)生對抗外力作用引起變形的力，稱為第22頁，共67頁。肺的彈性阻力肺彈性組織回縮力:1/3肺泡內(nèi)氣-液界面的表面力 :2/3胸廓的彈性阻力胸廓的彈性阻力則是

7、由胸廓的彈性組織所形成在平靜呼氣或深呼氣時(shí)，胸廓縮小時(shí)(肺容量67),胸廓的彈性回縮力向外=吸氣的動力，呼氣的阻力；在平靜吸氣或深吸氣時(shí)，胸廓擴(kuò)大時(shí)(肺容量67),胸廓的彈性回縮力向內(nèi)=吸氣的阻力，呼氣的動力。在平靜吸氣末，胸廓處于自然位置時(shí)(肺容量67)，胸廓無變形，不表現(xiàn)有彈性回縮力；第23頁，共67頁。慣性阻力：是氣流在發(fā)動、變速、換向時(shí)因氣流和組織慣性所產(chǎn)生的阻止肺通氣的力 。粘滯阻力：來自呼吸時(shí)組織相對位移所發(fā)生的摩擦。氣道阻力：來自氣體流經(jīng)呼吸道時(shí)，氣體分子之間以及氣體分子與氣道壁之間的摩擦，這是非彈性阻力的主要成分，約占8090。 非彈性阻力第24頁，共67頁。三、肺通氣功能的評

8、價(jià) 潮氣量：平靜呼吸時(shí)，每次吸入或呼出的氣體量。 補(bǔ)吸氣量：平靜吸氣末，再盡力吸氣所能吸入的氣體量。補(bǔ)呼氣量：平靜呼氣末，再盡力呼氣所能呼出的氣體量。 余氣量：最大呼氣末尚存留于肺內(nèi)不能呼出的氣體量。 (一)肺容積和肺容量是反映進(jìn)出肺氣體量的指標(biāo) 肺容積肺內(nèi)容納氣體的體積 第25頁，共67頁。深呼吸量：平靜吸氣末做最大吸氣所能吸入的氣體量，是潮氣量和補(bǔ)吸氣量之和。 功能余氣量：平靜呼氣末存留于肺內(nèi)的氣體量，是補(bǔ)呼氣量和余氣量之和。 肺活量 ：在最大吸氣后，再作盡力呼氣時(shí)所能呼出的氣量，是潮氣量、補(bǔ)吸氣量和補(bǔ)呼氣量之和。 肺總?cè)萘浚悍嗡菁{的最大氣體量，是肺活量與余氣量之和。肺容量肺容積中兩項(xiàng)或

9、兩項(xiàng)以上的聯(lián)合氣體量第26頁，共67頁。 (二) 肺通氣量和肺泡通氣量分別反映肺通氣的程度和效率 肺通氣量機(jī)體每分鐘吸入或呼出的氣體總量 肺每分通氣量潮氣量呼吸頻率 第27頁，共67頁。肺泡通氣量 機(jī)體每分鐘吸入肺泡的新鮮空氣量，也就是能與血液發(fā)生氣體交換的有效氣體量。 生理無效腔解剖無效腔肺泡無效腔肺泡通氣量(潮氣量-無效腔氣量)呼吸頻率第28頁，共67頁。平靜呼吸 肺每分通氣量 500ml168L肺泡通氣量 (500ml150ml)165.6L淺而快的呼吸 肺每分通氣量 250ml328L肺泡通氣量 (250ml150ml)323.2L深而慢的呼吸 肺每分通氣量 1000ml88L肺泡通氣

10、量 (1000ml150ml)86.8L第29頁，共67頁。第30頁，共67頁。成因: 兩種方向相反作用力的代數(shù)和胸內(nèi)壓大氣壓肺回縮力胸內(nèi)壓0肺回縮力迫使臟層胸膜回位迫使臟層胸膜外移使肺擴(kuò)張(肺彈性組織回縮力和肺泡表面張力) 肺 回 縮 力 (大 氣 壓) 肺 內(nèi) 壓 第31頁，共67頁。第二節(jié) 肺換氣和組織換氣肺換氣是指肺泡氣與毛細(xì)血管血 液之間的氣體交換過程。組織換氣是指當(dāng)血液流經(jīng)組織毛細(xì)血管時(shí)，發(fā)生在血液與組織細(xì)胞之間的氣體交換。 第32頁，共67頁。動力：膜兩側(cè)的氣體分壓差。 速率：= 擴(kuò)散速率（D）D P T A Sd MW氣體的擴(kuò)散氣體分子總是不停地進(jìn)行無定向的運(yùn)動，當(dāng)不同區(qū)域存在

11、分壓差時(shí)，氣體分子將從分壓高處向分壓低處發(fā)生凈轉(zhuǎn)移，這一過程稱為 第33頁，共67頁。順著氣體分壓差擴(kuò)散，肺泡氣中的O2透過呼吸膜擴(kuò)散進(jìn)入毛細(xì)血管內(nèi)，而血中的CO2透過呼吸膜擴(kuò)散進(jìn)入肺泡內(nèi)。O2與CO2的擴(kuò)散極為迅速，當(dāng)血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管全長約1/3時(shí)，已基本完成氣體交換。 肺換氣第34頁，共67頁。影響肺換氣的因素 呼吸膜的厚度 反比 呼吸膜的面積 正比 通氣/血流比值(VA/Q比值)概念:每分鐘肺泡通氣量(VA)和每分鐘肺血流量(Q)之間的比值。正常情況下， VA/Q = 4.2/5 = 0.84第35頁，共67頁。幾點(diǎn)說明：VA/Qor換氣效率缺O(jiān)2和CO2潴留的癥狀;但以缺O(jiān)2為主，原

12、因： A-V血間PO2PCO2 功能性A-V短路時(shí)，A血PO2的程度V血PCO2； CO2的擴(kuò)散系數(shù)是O2的20倍，CO2的擴(kuò)散速O2，不易出現(xiàn)CO2潴留的癥狀； A血PO2和PCO2時(shí)，可刺激呼吸，增加肺泡通氣量，有助于CO2的排出，而幾乎無助于O2的攝?。∣2和CO2解離曲線的特點(diǎn)所決定的）。第36頁，共67頁。第37頁，共67頁。第三節(jié) 氣體在血液中的運(yùn)輸 血液運(yùn)輸氣體有兩種方式：一種是物理溶解方式，另一種是化學(xué)結(jié)合形式。以物理溶解方式運(yùn)輸氧和二氧化碳的量。雖然很少，但很重要。肺泡O2 溶解O2 化學(xué)結(jié)合O2 溶解O2 O2 CO2 溶解CO2 化學(xué)結(jié)合CO2 溶解CO2 CO2 組織第

13、38頁，共67頁。一、 氧的運(yùn)輸物理溶解形式的運(yùn)輸：僅占1.5%化學(xué)結(jié)合形式的運(yùn)輸：占98.5%，形式為HbO2Fe2+第39頁，共67頁。 快速性和可逆性。 氧與血紅蛋白的結(jié)合過程是氧合而非氧化。 一分子血紅蛋白可結(jié)合四分子氧。 血氧容量：100ml血液中Hb所能結(jié)合的最大氧量。 血氧含量：100ml血液中Hb實(shí)際結(jié)合的氧量。 血氧飽和度：血氧含量占血氧容量的百分比。 Hb與氧的結(jié)合或解離曲線呈S形。 氧合Hb 為疏松型（R型） 去氧Hb 為緊密型（T型）血紅蛋白與O2結(jié)合特征：PO2(氧合)PO2(氧離)HbO2鮮紅色暗紫色第40頁，共67頁。氧解離曲線 表示血液氧分壓與Hb氧飽和度關(guān)系的

14、曲線，其橫坐標(biāo)為血液氧分壓，縱坐標(biāo)為血氧飽和度。 氧解離曲線的上段 反映血紅蛋白與氧的結(jié)合的部分。 氧解離曲線的中段 反映HbO2釋放氧的部分。 氧解離曲線的下段 反映的是血紅蛋白與氧的解離。第41頁，共67頁。影響氧離曲線的因素P50：表示Hb氧飽和度達(dá)到50%時(shí)的Po2。 血液PCO2和pH：血液PCO2上升或pH下降時(shí)，氧飽和度下降，P50增大，曲線右移；反之，氧離曲線左移。血液PCO2和pH改變對氧離曲線的影響 稱為波爾效應(yīng)第42頁，共67頁。影響氧離曲線的因素 溫度：溫度升高，氧飽和度下降，曲線右移；反之，氧離曲線左移。 2,3二磷酸甘油酸（2,3DPG）：當(dāng)血液中含量增加時(shí)，氧離曲

15、線右移。 一氧化碳 Hb自身性質(zhì)第43頁，共67頁。二、CO2運(yùn)輸物理溶解形式的運(yùn)輸：占5%化學(xué)結(jié)合形式的運(yùn)輸：碳酸氫鹽占88%，氨基甲酰血紅蛋白占7%在血漿中CO2主要以碳酸氫鈉的形式運(yùn)輸 CO2+H2O H2CO3 HCO3-+H+第44頁，共67頁。在紅細(xì)胞中以碳酸氫鉀和氨基甲酰血紅蛋白的形式運(yùn)輸 碳酸氫鉀形式的運(yùn)輸 CO2+H2O H2CO3 HCO3-+H+碳酸酐酶氯轉(zhuǎn)移：HCO3-擴(kuò)散入血漿的過程中，又有等量的Cl-從血漿擴(kuò)散入紅細(xì)胞，以維持紅細(xì)胞內(nèi)外正負(fù)離子的靜電平衡。這種Cl-與HCO3-的交換現(xiàn)象，稱第45頁，共67頁。在組織二氧化碳運(yùn)輸形式第46頁，共67頁。第47頁，共6

16、7頁。氨基甲酰血紅蛋白形式的運(yùn)輸 HbNH2O2+H+CO2 HHbNHCOOH+O2肺組織霍爾登效應(yīng)：氧與Hb結(jié)合可促使CO2釋放，而去氧Hb則容易與CO2結(jié)合的現(xiàn)象稱為第48頁，共67頁。CO2解離曲線 血液中CO2含量與CO2分壓關(guān)系的曲線稱之為第49頁，共67頁。第50頁，共67頁。一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成二、呼吸的反射性調(diào)節(jié)第四節(jié) 呼吸運(yùn)動的調(diào)節(jié)第51頁，共67頁。脊髓 呼吸運(yùn)動的初級中樞低位腦干：腦橋和延髓一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成呼吸中樞：指中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動的神經(jīng)細(xì)胞群。它們分布在大腦皮質(zhì)、間腦、腦橋、延髓和脊髓等部位。第52頁，共67頁。橫切，呼吸節(jié)律無明

17、顯變化橫切，呼吸變深變慢橫切，喘吸橫切，呼吸運(yùn)動停止切斷，長吸式呼吸第53頁，共67頁。三級呼吸中樞學(xué)說，即在延髓內(nèi)有喘息中樞，產(chǎn)生最基本的呼吸節(jié)律；腦橋下部有能興奮吸氣的長吸中樞；腦橋上部有抑制吸氣的中樞，稱呼吸調(diào)整中樞。呼吸神經(jīng)元的分布：延髓背內(nèi)側(cè)部（DRG）：使吸氣肌收縮，引起吸氣 延髓腹外側(cè)部（VRG）：引起呼氣肌收縮，產(chǎn)生主動呼氣 腦橋頭端背側(cè)部（PRG）：限制吸氣，促使吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換 低位腦干：腦橋和延髓第54頁，共67頁。大腦皮層 通過皮層腦干束和皮層脊髓束在一定程度上隨意控制低位腦干和脊髓呼吸神經(jīng)元的活動，以保證其他與呼吸相關(guān)的重要活動的完成如說話、吞咽、咳嗽等，還能在一定限度

18、內(nèi)隨意屏氣或加深加快呼吸。 第55頁，共67頁。二、呼吸的反射性調(diào)節(jié)（一）化學(xué)感受性反射頸A體（主要調(diào)節(jié)呼吸）主A體（主要調(diào)節(jié)循環(huán)）適宜刺激: 血 PO2 PCO2 H+作用：使呼吸加深加快。 外周化學(xué)感受器第56頁，共67頁。肺通氣 增加腦脊液中二氧化碳和氫離子濃度 摘除外周化學(xué)感受器或切斷傳入神經(jīng)后，吸入二氧化碳第57頁，共67頁。腦脊液及局部細(xì)胞外液H+中樞化學(xué)感受器延髓腹外側(cè)淺表部位適宜刺激：第58頁，共67頁。肺通氣 增加腦脊液中二氧化碳和氫離子濃度 保持人工腦脊液的pH不變，用含高濃度二氧化碳的人工腦脊液灌流腦室 摘除外周化學(xué)感受器或切斷傳入神經(jīng)后，吸入二氧化碳第59頁，共67頁。主動脈體Aortic bodies頸動脈體Carotid bodies外周化學(xué)感受器Peripheral Chemoreceptor化學(xué)感受器Chemoreceptor中樞化學(xué)感受器central Chemoreceptor迷走神經(jīng)竇神經(jīng)呼吸中樞第60頁，共67頁。 H+ 對呼吸運(yùn)動的影響： CO2 對呼吸運(yùn)動的影響：血液H+腦脊液H+中樞化學(xué)感受器外周化學(xué)感受器肺通氣血腦屏障中樞化學(xué)感受器外周化學(xué)感受器血液CO2腦脊液CO2血腦屏障腦脊液H+吸入CO2呼吸中樞7%肺通氣 缺O(jiān)2