生理：第二章 氣體交換和運(yùn)輸

第二節(jié)氣體交換一、氣體交換的原理（擴(kuò)散原理）

動(dòng)力：膜兩側(cè)的氣體分壓差決定擴(kuò)散方向。

速率：=擴(kuò)散速率（D）

氣體的溶解度/分子量的平方根之比為擴(kuò)散系數(shù)

擴(kuò)散系數(shù)大，擴(kuò)散速率快。擴(kuò)散距離×√分子量分壓差×溫度×氣體溶解度×擴(kuò)散面積=二、肺換氣與組織換氣

換氣動(dòng)力：分壓差換氣方向：分壓高→分壓低換氣結(jié)果：

肺

組織Ｖ血Ａ血

↓↓

Ａ血Ｖ血CO2的運(yùn)輸O2的運(yùn)輸三、影響氣體交換的因素

(一)氣體擴(kuò)散速率

O2、CO2擴(kuò)散速率（D）的比較——————————————————————————————————————

分子量血漿溶解度肺泡氣A血V血D

——————————————————————————————————————O23221.413.913.35.31CO244515.05.35.36.12———————————————————————————————————————在分壓相同條件下，CO2的擴(kuò)散速率是O2的20倍；但在肺中，由于肺泡氣和V血間分壓差的不同，CO2的擴(kuò)散速率實(shí)際約為O2的2倍。(ml/L)（KPa）（KPa）

（KPa）

1.厚度： 呼吸膜厚度↑ →氣體交換↓

2.面積： 呼吸膜面積↓ →氣體交換↓(二)呼吸膜

CO2O26層＜1μm厚呼吸膜厚度：0.6μm肺毛細(xì)血管直徑：5μm紅細(xì)胞直徑：6～7μm實(shí)際交換血管比例：1/3～1/2(三)通氣/血流比值

每分肺通氣量（VA）/每分肺血流量（Q）

1.VA/Q↓≈肺通氣↓→增大功能性A-V短路→換氣效率↓（如支哮、肺氣腫、支氣管栓塞）

2.VA/Q↑≈肺通氣↑或肺血流↓→增大生理無(wú)效腔→換氣效率↓(如心衰、肺動(dòng)脈栓塞)

VA/Q↑or↓→換氣效率↓→缺O(jiān)2和CO2潴留的癥狀;但以缺O(jiān)2為主，原因：

①∵A-V血間PO2＞PCO2

∴功能性A-V短路時(shí)，A血PO2↓的程度＞V血 PCO2↑；

②∵CO2的擴(kuò)散系數(shù)是O2的20倍，CO2的擴(kuò)散速 度＞O2 ∴不易出現(xiàn)CO2潴留的癥狀；

③∵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(wú)助于O2 的攝取（O2和CO2解離曲線(xiàn)的特點(diǎn)所決定的）。呼吸衰竭（respiratoryfailure）在海平大氣壓下，于靜息條件下呼吸室內(nèi)空氣，并排除心內(nèi)解剖分流和原發(fā)于心排血量降低等情況后，動(dòng)脈血氧分壓（PaO2）低于60mmHg，或伴有二氧化碳分壓(PaCO2)高于50mmHg（Ⅰ型）缺氧無(wú)CO2潴留，或伴CO2降低見(jiàn)于換氣功能障礙（通氣／血流比例失調(diào)、彌散功能損害和肺動(dòng)-靜脈樣分流）的病例?？山o予吸較高氧濃度（35％－45％）。（Ⅱ型）缺O(jiān)2伴CO2潴留系肺泡通氣不足所致的缺O(jiān)2和CO2潴留，單純通氣不足，缺O(jiān)2和CO2的潴留的程度是平行的，若伴換氣功能損害，則缺O(jiān)2更為嚴(yán)重。只有增加肺泡通氣量，必要時(shí)加氧療來(lái)解決。氧療原則應(yīng)給予低濃度（＜35％）持續(xù)給氧整個(gè)肺臟的VA/Q≈0.84,是衡量肺換氣功能的指標(biāo)人體直立時(shí)肺局部的VA/Q

肺上區(qū)肺下區(qū)VA（L/min）

0.240.82

Q（L/min）

0.071.29VA/Q

3.40.64肺臟各局部的肺泡通氣量和血流量的不均性氣體在組織的交換特點(diǎn)

交換發(fā)生于液相（血液、組織液、細(xì)胞內(nèi)液）之間

擴(kuò)散膜兩側(cè)的O2和CO2的分壓差隨細(xì)胞內(nèi)氧化代謝的強(qiáng)度和組織血流量而異血流量不變時(shí)代謝強(qiáng)、耗O2多，則組織液PO2低，PCO2高；代謝率不變時(shí)，血流量大，則PO2高，PCO2低。局部代謝酸性產(chǎn)物的調(diào)節(jié)組織水腫導(dǎo)致細(xì)胞缺氧的病理機(jī)制第三節(jié)氣體運(yùn)輸一、運(yùn)輸形式:（一）物理溶解:氣體直接溶解于血漿中特征:①量小；

②溶解量與分壓呈正比化學(xué)結(jié)合動(dòng)態(tài)平衡物理溶解（二）化學(xué)結(jié)合:氣體與某些物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)結(jié)合。特征:①量大②主要運(yùn)輸形式。二、氧的運(yùn)輸(一)物理溶解：(1.5%)(二)化學(xué)結(jié)合:(98.5%)⒈O(jiān)2與Hb的可逆性結(jié)合:

當(dāng)表淺毛細(xì)血管床血液中去氧Hb達(dá)5g/100ml以上，呈藍(lán)紫色稱(chēng)紫紺（一般是缺O(jiān)2的標(biāo)志）。反例：貧血、高原性紅細(xì)胞增多、CO櫻桃紅PO2↑(氧合)PO2↓(氧離)HbO2(鮮紅色)(暗紅色)Hb+O2

③1分子Hb可與4分子O2可逆結(jié)合;

Hb+O2結(jié)合的最大量——氧容量

100ml血Hb+O2結(jié)合的實(shí)際量——氧含量氧含量?氧容量的%——氧飽和度

2.O2與Hb結(jié)合的特征:①反應(yīng)快、可逆、受PO2的影響、不需酶的催化；

②是氧合，非氧化;PO2↑(氧合)PO2↓(氧離)

④Hb+O2的結(jié)合或解離曲線(xiàn)呈S形機(jī)制：與Hb的變構(gòu)有關(guān)：

氧合Hb為疏松型（Relax型）去氧Hb為緊密型（Tense型）R型的親O2力為T(mén)型的數(shù)百倍即當(dāng)Hb某亞基與O2結(jié)合or解離后→Hb變構(gòu)

→其他亞基的親O2力↑or↓→Hb4個(gè)亞基的協(xié)同效應(yīng)便呈現(xiàn)S形的氧離曲線(xiàn)特征。（三）氧離曲線(xiàn)特征及生理意義1.上段60-100mmHg

:坡度較平。表明：PO2變化大時(shí)，血氧飽和度變化小。意義:保證低氧分壓時(shí)的高載氧能力。①高原(2.0KM的低氣壓),PO2↓明顯而Hb結(jié)合O2量變化不大；②輕度呼衰病人肺泡氣PO2↓明顯而Hb結(jié)合O2量變化不大。2.中段40-60mmHg

:坡度較陡。表明：PO2降低能促進(jìn)大量氧離.意義:維持正常時(shí)組織氧供。3.下段15-40mmHg:坡度更陡。表明：PO2稍有下降,血氧飽和度就 急劇下降。意義:維持活動(dòng)時(shí)組織氧供。代表了氧貯備上中下

P50：指氧飽和度達(dá)到50%時(shí)Po2，正常為26.5mmHg。

●P50↑:表明Hb對(duì)o2的親和力↓（氧離易），需更高的Po2才能使Hb氧飽和度達(dá)到50%。

即曲線(xiàn)右移（下移）：Pco2↑PH↓2,3-DpG↑T↑

（四）影響氧離曲線(xiàn)的因素

●P50↓:表明Hb對(duì)o2的親和力↑（氧離難）,較低的Po2便能使Hb氧飽和度達(dá)到50%。即曲線(xiàn)左移（上移）:Pco2↓

PH↑2,3-DpG↓T↓Pco↑

1.

Pco2↑PH↓Pco2↑PH↓→氧離曲線(xiàn)右移Pco2↓PH↑→氧離曲線(xiàn)左移

∵CO2+H2O→HCO3-+H+→[H+]↑

當(dāng)H+與Hb的某些A-的殘基基團(tuán)結(jié)合，促進(jìn)Hb鹽鍵形成→Hb構(gòu)型變→氧離曲線(xiàn)位移。如：

(1)組織：[H+]↑→促進(jìn)Hb鹽鍵形成→Hb構(gòu)型變?yōu)門(mén)型

→Hb與o2親和力↓→氧離曲線(xiàn)右移→氧離易。這種酸度對(duì)Hb與o2親和力的影響，稱(chēng)為波爾效應(yīng)(Bohreffect)，其意義：①在肺臟促進(jìn)氧合 ②在組織促進(jìn)氧離。(2)肺臟：[H+]↓→促進(jìn)Hb鹽鍵斷裂→Hb構(gòu)型變?yōu)镽型

→Hb與o2親和力↑→氧離曲線(xiàn)左移→氧合易。

2.溫度

T↑→氧離曲線(xiàn)右移

T↓→氧離曲線(xiàn)左移

∵T變化→H+的活度變化→Hb與o2親和力變化→Hb構(gòu)型改變→氧離曲線(xiàn)位移。

(1)T↑→H+的活度↑→Hb與O2親和力↓→Hb釋放O2→Hb構(gòu)型變?yōu)镽型→氧離曲線(xiàn)右移→氧離易

如：組織代謝↑→局部T↑+CO2↑H+↑→曲線(xiàn)右移→氧離易

(2)T↓→H+的活度↓→Hb與O2親和力↑→Hb結(jié)合O2→Hb構(gòu)型變?yōu)門(mén)型→氧離曲線(xiàn)左移→氧離難

如：低溫麻醉時(shí)，應(yīng)防組織缺O(jiān)2

冬天，末梢循環(huán)↓+氧離難→局部紅、易凍傷3.2,3-DpG

DpG↑→氧離曲線(xiàn)右移 DpG↓→氧離曲線(xiàn)左移∵①DpG能與Hb結(jié)合形成鹽鍵→Hb構(gòu)型變?yōu)門(mén)型；

②DpG→[H+]↑→波爾效應(yīng)。(1)高原缺氧→RBC無(wú)氧代謝↑→DpG↑→氧離曲線(xiàn)右移→氧離易。注： ①這一效應(yīng)是機(jī)體對(duì)低O2適應(yīng)的重要機(jī)制；

②但此時(shí)肺泡Po2↓，RBC無(wú)氧代謝產(chǎn)生過(guò)多的DpG， 也防礙了在肺部的氧合，故是否對(duì)機(jī)體有利尚無(wú)定論。

(2)大量輸入冷凍血→DpG↓→氧離曲線(xiàn)左移→氧離難。（∵冷凍血3周后，RBC無(wú)氧代謝停止→DpG↓）

故：應(yīng)注意缺氧。

4.Pco↑Pco↑→曲線(xiàn)左移→氧離難

①CO與Hb親和力>O2與Hb親和力250倍；

②CO與Hb的結(jié)合位點(diǎn)與O2相同；

③CO與Hb的某亞基結(jié)合后，將增加其余三個(gè)亞基對(duì)O2的親和力。

5.Hb本身的性質(zhì)

Hb的Fe2+→Fe3+:Hb失去結(jié)合O2的能力（如亞硝酸鹽） 異常Hb：Hb的運(yùn)O2能力↓（如地中海貧血） 胎兒Hb：胎兒Hb的4條肽鏈為α2γ2(成人為α2β2)構(gòu)成， 其Hb與O2親和力＞成人，這與胎兒所處的低氧環(huán)境是相適 應(yīng)的。

三、CO2的運(yùn)輸(一)物理溶解：5％(二)化學(xué)結(jié)合：95％⒈HCO3-的形式：88％(1)反應(yīng)過(guò)程：碳酸酐酶H2CO3HCO3-＋H+CO2＋H2O

(2)反應(yīng)特征:

①極快且可逆，反應(yīng)方向取決PCO2差；

②RBC膜上有Cl-和HCO3-特異轉(zhuǎn)運(yùn)載體，Cl-轉(zhuǎn)移維持電平衡,促進(jìn)

CO2化學(xué)結(jié)合的運(yùn)輸；

③需酶催化；

④在RBC內(nèi)反應(yīng),在血漿內(nèi)運(yùn)輸。CO2的運(yùn)輸碳酸酐酶

⒉氨基甲酸血紅蛋白的形式：7％

(1)反應(yīng)過(guò)程：

HbNH2O2+H++CO2

在組織在肺臟HHbNHCOOH＋O2

(2)反應(yīng)特征:

①反應(yīng)迅速且可逆，無(wú)需酶催化；

②CO2與Hb的結(jié)合較為松散；

③反應(yīng)方向主要受氧合作用的調(diào)節(jié): ④雖不是主要運(yùn)輸形式,卻是高效率運(yùn)輸形式，

⑤帶滿(mǎn)O2的Hb仍可帶CO2。(三)CO2解離曲線(xiàn)

CO2解離曲線(xiàn)是表示血液中CO2含量與PCO2間關(guān)系的曲線(xiàn)。