高中生物競賽動物生理第四章呼吸課件

第四章呼吸三、氣體運輸二、氣體交換四、呼吸的調(diào)節(jié)一、肺通氣

機體同外界環(huán)境之間的氣體交換過程，稱為呼吸。它是由以下三個環(huán)節(jié)組成：外呼吸氣體運輸內(nèi)呼吸肺通氣肺換氣外呼吸又稱為肺呼吸；內(nèi)呼吸又稱為組織呼吸概述概述呼吸器官和功能肺通氣原理肺通氣功能的評價肺通氣上呼吸道——包括鼻、咽、喉和胸腔外的氣管下呼吸道——從氣管一直到呼吸性細支氣管氣體進出的通道調(diào)節(jié)進出空氣以及清潔空氣的功能防御性的反射：對機體有保護作用呼吸道呼吸器官和功能—呼吸道作用肺泡是由單層扁平上皮組成的半球狀含氣小囊泡，其外表緊貼著豐富的毛細血管網(wǎng)和彈性纖維。肺泡是氣體交換的主要場所，肺泡與肺毛細血管之間的結(jié)構(gòu)稱為呼吸膜。①含有肺泡表面活性物質(zhì)的液體層②肺泡的上皮細胞層③肺泡的上皮基膜層④間質(zhì)層⑤毛細血管的基膜層⑥毛細血管的內(nèi)皮細胞呼吸膜組成：呼吸器官和功能—肺泡鼻腔咽口腔喉氣管軟骨環(huán)右支氣管細支氣管終末支氣管肺泡囊終末支氣管平滑肌肺靜脈分支肺動脈分支肺泡肺泡間孔肺毛細血管推動氣體實現(xiàn)肺通氣的直接動力實現(xiàn)肺通氣的原動力—肺泡與大氣之間的壓力差—呼吸肌的舒縮運動源動力通過胸膜腔的傳遞，改變肺容積大小，從而轉(zhuǎn)化為實現(xiàn)肺通氣的直接動力。肺通氣原理呼氣?。ㄖ鲃雍魵夂陀昧粑├唛g內(nèi)肌和腹肌胸鎖乳突肌斜方肌吸氣?。ㄆ届o呼吸）肋間外肌和膈肌輔助吸氣肌斜方肌胸鎖乳突肌胸骨肋骨主要吸氣肌肋間外肌主動呼氣肌肋間內(nèi)肌腹肌膈肌肺通氣原理—呼吸肌肺通氣原理—呼吸運動吸氣：肋間外肌收縮，肋骨向前向外移動；膈肌收縮，膈向后移動。胸腔容積增大，肺被動牽引而擴張，氣體進入肺內(nèi)。呼氣：吸氣肌舒張，膈和肋回位。肺失去牽引力，由于自身彈性和肺泡表面張力而回縮，氣體被壓出肺外。用力呼氣：呼氣肌參與。肋間外肌膈肌吸氣前吸氣肋間外肌收縮膈肌收縮

緊貼于肺表面的臟層和緊貼于胸廓內(nèi)壁的壁層形成的一個密閉的腔隙。

胸膜腔內(nèi)沒有氣體，只有少量漿液，作用：（1）潤滑：減小摩擦力，兩層胸膜可互相滑動；（2）使兩層胸膜貼附在一起，肺隨著胸廓的運動而運動。胸內(nèi)壓（胸內(nèi)負壓）肺內(nèi)壓－肺的彈性回縮力〓〓－肺的彈性回縮力肺通氣原理—胸膜腔內(nèi)壓

在呼吸周期中，肺被動擴張的程度和因此產(chǎn)生的肺回縮力的大小不一樣，所以，胸內(nèi)負壓也隨呼吸周期而變化。但無論是呼氣還是吸氣時，胸內(nèi)壓均為負壓。（2）有利于胸腔其它組織器官生理功能的正常發(fā)揮。（1）保證肺在呼氣與吸氣時均處于擴張狀態(tài)，以確保氣體交換的順利進行。肺通氣原理—胸膜腔內(nèi)壓生理意義肺通氣的阻力來自于兩方面：①肺與胸廓的回位力——彈性阻力②呼吸道氣流阻力——非彈性阻力

氣體與呼吸道管壁之間，氣體分子之間所產(chǎn)生的摩擦阻力以及肺和胸廓活動時，有關組織之間的粘滯阻力。肺通氣原理—肺通氣阻力順應性（C）=1/彈性阻力（R）

彈性組織在發(fā)生變形時，要產(chǎn)生阻止變形恢復原位的力。彈性阻力

順應性是指在外力作用下，彈性組織的可擴展性。順應性肺通氣原理—彈性阻力在液體與氣體的交界面上，由于液體分子之間的引力而產(chǎn)生的能夠引起液體表面收縮的張力。如果表面張力相同，大肺泡會膨脹，小肺泡會萎縮。肺內(nèi)有成千上萬個大小不同的肺泡，而它們各自形態(tài)的維持有賴于肺泡表面活性物質(zhì)的作用。肺組織的彈性阻力僅占肺總彈性阻力的1/3，表面張力占2/3。拉普拉斯定律：P=2T/r肺通氣原理—肺泡表面張力呼吸

肺泡Ⅱ型細胞分泌的一種復雜的脂蛋白（二軟脂酰卵磷脂），形成單分子層分布于液－氣界面，隨肺泡的張縮改變密度。功能：

降低肺泡的表面張力

維持肺泡內(nèi)壓相對穩(wěn)定

防止肺泡積液肺通氣原理—肺泡表面活性物質(zhì)慣性阻力：氣流在發(fā)動、變速、換向時因氣流和組織慣性所產(chǎn)生的阻止氣體流動的因素；粘滯阻力：呼吸時組織相對位移所發(fā)生的摩擦；氣道阻力：氣體流經(jīng)呼吸道時，氣體分子之間以及氣體分子與氣道壁之間的摩擦，是非彈性阻力的主要成分。肺通氣原理—非彈性阻力肺容積：殘氣量補呼氣量潮氣量補吸氣量潮氣量補呼氣量補吸氣量殘氣量功能殘氣量肺活量肺總?cè)萘抗δ軞垰饬糠位盍糠慰側(cè)萘糠瓮夤δ艿脑u價

1分鐘內(nèi)呼或吸的次數(shù)稱為呼吸頻率。

各種動物的呼吸頻率，隨個體大小、年齡、機體狀態(tài)而有所差異。一般與機體的代謝強度相關，代謝活動強，呼吸頻率快。肺通氣功能的評價—呼吸頻率每分通氣量——每分鐘進或出肺的氣體總量。每分通氣量=潮氣量X呼吸頻率肺泡通氣量=（潮氣量-

生理無效腔）X呼吸頻率解剖無效腔肺泡無效腔上呼吸道至呼吸性細支氣管之間的氣體不參與交換過程，此結(jié)構(gòu)。進入肺而未能發(fā)生氣體交換的這一部分肺泡容量。肺通氣功能的評價—肺通氣量氣體交換氣體運輸二、氣體交換氣體交換原理

混合氣體中，每種氣體分子運動所產(chǎn)生的壓力為該氣體的分壓。

氣體分子不停地進行著無定向運動，其結(jié)果是氣體分子從高分壓區(qū)域向低分壓區(qū)域擴散。二、氣體交換影響肺內(nèi)氣體交換的主要因素氣體分壓差、溶解度和分子量呼吸膜的面積和厚度通氣量/血流量比值（VA/Q）二、氣體交換二、氣體交換氣體O2的運輸CO2的運輸98.5%O295%CO2物理溶解化學結(jié)合物理溶解氣體物理溶解化學結(jié)合運輸形式三、氣體運輸呼吸HbO2O2分壓升高Hb+O2

O2分壓降低（氧合血紅蛋白）血紅蛋白血紅素三、氣體運輸②血紅蛋白和氧結(jié)合后鐵為二價，該反應是氧合反應①反應快而可逆，不需要酶的催化，只受氧分壓的影響③單獨的血紅素不能有效地結(jié)合氧1分子的血紅蛋白可以和4分子的氧結(jié)合氧合反應有以下特點：三、氣體運輸Hb氧容量（血氧容量）：100ml血液中Hb所能結(jié)合的最大氧量氧含量（血氧含量）100ml血液中，Hb實際結(jié)合的O2量。血氧飽和度：血氧含量與氧容量的百分比為Hb氧飽和度。Hb氧容量Hb氧含量血氧飽和度（%）=×100%三、氣體運輸

氧離曲線或稱氧合血紅蛋白解離曲線——是表示PO2與Hb氧飽和度的關系曲線。該曲線表示不同PO2下O2與Hb分離情況，同樣也反映了不同PO2時O2與Hb的結(jié)合情況。氧離曲線氧離曲線呈“S”形，是血液運輸O2有效的特性表現(xiàn)。氧離曲線氧離曲線的位移：Hb與氧的結(jié)合與分離受許多因素的影響。當氧離曲線的位置發(fā)生變化時，表明血紅蛋白與氧的親和力發(fā)生了改變。曲線左移：表明Hb與氧的親和力增加。因為曲線左移后，在低氧條件下，Hb仍然有較高的氧飽和度。氧離曲線①pH值和CO2濃度的影響②溫度的影響③2，3—二磷酸甘油酸（DPG）④Hb自身性質(zhì)的影響影響氧離曲線位移的因素：氧離曲線

二氧化碳在體內(nèi)的運輸也是以物理溶解和化學結(jié)合的方式進行的。化學結(jié)合物理溶解（5%）碳酸氫鹽（88%）氨基甲酰血紅蛋白（7%）二氧化碳的運輸

進入紅細胞內(nèi)的一部分二氧化碳能直接與血紅蛋白的自由氨基結(jié)合，形成氨甲酰血紅蛋白，并能很快解離。這一反應無需酶的催化，調(diào)節(jié)它的主要因素是氧合作用。二氧化碳的運輸隨意的控制:主要是大腦皮層的功能，它可以改變正常的呼吸節(jié)律，進行與意識有關的活動，如：屏氣、說話、唱歌等。中樞系統(tǒng)對呼吸運動的調(diào)節(jié)分為兩個方面：自動節(jié)律性的控制：主要是通過低位腦干的功能而產(chǎn)生正常的呼吸節(jié)律。四、呼吸的調(diào)節(jié)呼吸當血中或腦脊液中的CO2、H+濃度升高，或O2濃度降低時，通過刺激體內(nèi)的化學感受器，對呼吸產(chǎn)生調(diào)節(jié)，從而排出體內(nèi)過多的CO2、H+，攝入O2以維持血液與腦脊液中CO2、O2、H+濃度的相對恒定。（一）二氧化碳對呼吸的影響（二）低氧對呼吸的影響（三）氫離子對呼吸的影響呼吸的體液調(diào)節(jié)（1）中樞化學感受器

位于延髓腹外側(cè)表層的對稱化學敏感區(qū)域。引起中樞化學感受器興奮的有效刺激是H+而不是CO2。（2）外周化學感受器

頸動脈體和主動脈體。當血液中缺O(jiān)2、二氧化碳分壓和H+增高時其傳入的神經(jīng)沖動增加?；瘜W感受器

血液中一定水平的CO2對維持呼吸和呼吸中樞的興奮性是必需的，但血中PCO2增高或降低對呼吸有顯著影響。

實驗證明，當動脈血中PCO2增高0.2kPa（1.5mmHg），便可使肺通氣容量增大一倍，加快CO2的排出，以維持血中的CO2含量的相對恒定。若PCO2降低0.2kPa（1.5mmHg），會引起呼吸暫停。CO2對呼吸的影響（20%，為次要途徑）PCO2外周化學感受器延髓呼吸加深、加快穿過血腦屏障進入腦脊液中樞化學感受器（80%，主要途徑）PCO2

H2CO3

HCO3

-

+H+CO2對呼吸的影響

吸入的空氣中，若PO2在一定范圍內(nèi)下降則可以引起呼吸增強。實驗證明動脈血中PO2降到10.6kPa以下時，呼吸深度和頻率都增加。

通過血氧下降刺激外周化學感受器，引起呼吸中樞