生物化學與分子生物學：呼吸B2

潮氣量(tidalvolume,TV):1、肺容積(pulmonaryvolume)四種基本肺容積互不重疊，總和等于肺總量補吸氣量(inspiratoryreservevolume,IRV)：補呼氣量或呼氣貯備量(expiratoryreservevolume,ERV)余氣量(residualvolume,RV)每次呼吸時吸入或呼出的氣體量。平靜吸氣末再盡力吸氣所能吸入的氣體量。平靜呼氣末再盡力呼氣所能吸入的氣體量。最大呼氣末尚留存于肺內(nèi)不能再呼出的氣體量。2、肺容量(pulmonarycapcity)肺容積中兩項或兩項以上聯(lián)合氣體量深吸氣量(inspiratorycapacity,IC):平靜呼氣末做最大吸氣時所能吸入的氣體量。TV+IRV功能余氣量(functionalresidualcapacity,FRC):平靜呼氣末尚留存于肺內(nèi)的氣體量。RV+ERV肺活量(vitalcapacity,VC):盡力吸氣后，從肺內(nèi)所能呼出的最大氣體量。TV+IRV+ERV,

個體差異大，男3500ml;女2500ml生理意義：反映肺一次通氣最大能力，一定程度上作為肺通氣功能指標（例如健康體檢時）。測定不限呼氣時間,不能反映肺組織彈性和氣道通暢程度。

用力肺活量(forcedvitalcapacity,FVC)一次最大吸氣后，盡力盡快呼氣所能呼出的最大氣體量。用力呼氣量（FEV）：一次最大吸氣后盡力盡快呼氣，在一定時間內(nèi)所能呼出的氣量FEV1/FVC、FEV2/FVC、FEV3/FVC：83%、96%、98%肺總量(totallungcapacity,TLC)：肺活量+余氣量（二）肺通氣量和肺泡通氣量肺通氣量(pulmonaryventilation)概念：每分鐘吸入或呼出的氣體總量。正常值：6～9L/min;可因性別、年齡、身材、活動量而不同。計算：每分通氣量=潮氣量×呼吸頻率最大隨意通氣量：盡力做深快呼吸時每分可達150L（評估運動能力）通氣儲量百分比最大通氣量-每分平靜通氣量最大通氣量100%生理無效腔(physiologicaldeadspace)：解剖無效腔+肺泡無效腔無效腔解剖無效腔(anatomicaldeadspace):未參加氣體交換的呼吸道容量，約150ml。（鼻、口與終末細支氣管間）肺泡無效腔(alveolardeadspace):未發(fā)生氣體交換的肺泡容量。（血流分布不均）生理無效腔≈解剖無效腔(健康人平臥)肺泡通氣量(alveolarventilation)概念：每分鐘吸入肺泡的新鮮氣體量。計算：（潮氣量－無效腔容量）×呼吸頻率(150ml)肺泡通氣量＝（潮氣量－解剖無效腔）×呼吸頻率一定范圍內(nèi)，深而慢的呼吸更有利每分通氣量＝潮氣量×呼吸頻率呼吸頻率（次/分鐘）潮氣量（ml）每分通氣量（ml/min）肺泡通氣量（ml/min）16500

80005600810008000

680032250

80003200第二節(jié)肺換氣和組織換氣一、基本原理動力：氣體分壓差分壓高處分壓低處氣體（一）氣體的擴散（換氣的方式）第二節(jié)肺換氣和組織換氣氣體擴散速率的影響因素：1、氣體的分壓差（△P）氣體的分壓=總壓力×該氣體的容積百分比每一氣體的分壓取決于濃度和總壓力2、氣體的分子量（MW）和溶解度（S）3、擴散面積（A）和距離（d）4、溫度（T）擴散系數(shù)：S／√MWD∝———————△P·T·A·Sd·√MW擴散系數(shù)CO2:O2=20:1，CO2擴散速率快D∝————×擴散系數(shù)△P·T·Ad（二）呼吸氣體和人體不同部位氣體的分壓（mmHg

）動脈血混合靜脈血組織PO2

97~100

40

30

PCO2404650

二、肺換氣（一）肺換氣的過程0.3s/0.7s儲備能力大（二）影響肺換氣的因素1、呼吸膜的厚度2、呼吸膜的面積3億肺泡的總面積約70㎡（安靜時40㎡）D∝———————△P·T·A·Sd·√MW0.6μm每分肺泡通氣量（VA）/每分肺血流量（Q）..正常成人安靜時全肺：.VA.Q≈4.2L/min5L/min=0.84生理意義：通氣/血流相匹配才能實現(xiàn)適宜的肺換氣。3、通氣血流比值(ventilation/perfusionratio)VA/Q↑：肺通氣↑或肺血流↓→增大無效腔→換氣效率↓

VA/Q↓：肺通氣↓→功能性A-V短路→換氣效率↓VA/Q異常的后果：缺O(jiān)2為主(CO2潴留)(1)CO2的擴散系數(shù)是O2的20倍；⑵動脈血靜脈血PO2

97~100

40

PCO24046動-靜脈短路時，動脈血PO2↓程度＞PCO2↑程度；⑶動脈血PO2↓PCO2↑頸A體主A體化學感受性反射呼吸加深加快肺泡通氣量↑有助于CO2排出而幾乎無助于O2的攝?。ㄏ鹿?jié)內(nèi)容）直立時肺尖部VA/Q大于肺底VA/Q（三）肺擴散容量(pulmonarydiffusioncapacity,DL)氣體在0.133kPa（1mmHg）的分壓差作用下，每分鐘通過呼吸膜擴散的氣體的ml數(shù)。（測定氣體通過呼吸膜能力的指標）V——每分鐘通過呼吸膜的氣體容積（ml/min）PA——肺泡氣中該氣體的平均分壓PC——肺毛細血管血液中該氣體的平均分壓正常人安靜時O2的DL=20ml/(min.mmHg)CO2的DL

是O2的20倍

DL=————V∣PA－PC∣

三、組織換氣第三節(jié)氣體在血液中的運輸動脈血混合靜脈血物理溶解化學結(jié)合合計物理溶解化學結(jié)合合計O2

0.3120.0

20.31

0.1115.215.31CO2

2.5346.4

48.93

2.9150.052.91血液O2和CO2的含量（ml/100ml血液）物理溶解的量很少，O2占1.5%；CO2占5%O2和CO2在血液中存在的形式１、物理溶解２、化學結(jié)合肺泡組織血液運輸O2溶解CO2溶解CO2溶解O2溶解結(jié)合結(jié)合物理溶解:氣體直接溶解于血漿中特征:量小，但重要化學結(jié)合動態(tài)平衡物理溶解化學結(jié)合:氣體與某些物質(zhì)進行化學結(jié)合特征:①量大

②是主要運輸形式運輸形式:一、氧的運輸（一）血紅蛋白(hemoglobin)的分子結(jié)構一個珠蛋白：4條多肽鏈（α2β2）四個血紅素（亞鐵原卟啉）:各由4個吡咯基組成一個環(huán)，中心為二價鐵原子O2COPO2↑(氧合)PO2↓(氧離)HbO2(鮮紅色)(紫藍色)Hb+O2PO2↑(氧合)PO2↓(氧離)Hb是有效的運O2工具2、是氧合(oxygenation)，非氧化(oxidation);Fe2+3、1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)合的實際量—氧含量

氧含量?氧容量的%—氧飽和度（二）O2與Hb結(jié)合的特征:1、迅速、可逆：受PO2的影響、不需酶的催化；血液中去氧Hb達5g/100ml以上，皮膚、黏膜呈暗紫色稱紫紺。一般是缺O(jiān)2的標志，但也有例外。紫紺/發(fā)紺(cyanosis)

4、氧解離曲線呈S形（二）O2與Hb結(jié)合的特征:去氧Hb為緊密型（T型）親O2力低Hb4個亞基的協(xié)同效應

4、Hb與O2的結(jié)合或解離曲線呈S形Hb的1個亞單位結(jié)合O2，其他三個亞單位對O2

的親和力↑HbO2的1個亞單位釋放O2，其他三個亞單位更易釋放O2氧合Hb為疏松型（R型）親O2力高（三）氧解離曲線表示血液PO2與Hb氧飽和度關系的曲線。反映不同血液PO2下，O2與Hb結(jié)合、解離的情況上段60-100mmHg較平（結(jié)合段）

反映：Hb與O2結(jié)合(主要在肺)表明：PO2變化大時，血氧飽和度變化小(90％～98％)意義:上下中①肺泡PO2在一定范圍內(nèi)降低時，不會明顯缺氧；②VA/Q不匹配，即使呼吸加強,PO2

可達100—150mmHg,因血氧飽和度↑很少,也無助O2的攝取。VA/Q異常的后果：缺O(jiān)2為主(CO2潴留)(1)CO2的擴散系數(shù)是O2的20倍；⑵動脈血靜脈血PO2

97~100

40

PCO24046動-靜脈短路時，動脈血PO2↓程度＞PCO2↑程度；⑶動脈血PO2↓PCO2↑頸A體主A體化學感受性反射呼吸加深加快肺泡通氣量↑有助于CO2排出而幾乎無助于O2的攝取中段40-60mmHg較陡（釋放段）反映：Hb釋放O2表明：PO2降低能促大量氧離，血氧飽和度下降顯著(90％～75％)

上中下意義:維持正常安靜時組織的氧供。如PO2=40mmHg時(V血)，血氧飽和度為75%；血氧含量為14.4ml/100ml血液組織消耗的氧量=19.4－14.4=5ml/100ml血液機體每分鐘耗氧量=5L/min×50ml/L=250ml/minO2的利用系數(shù)——血液流經(jīng)組織時釋放出的O2容積占動脈血O2含量的百分數(shù)。（安靜時為5/19.4=25%）下段15-40mmHg更陡反映：Hb與O2解離。表明：PO2稍有下降，血氧飽和度就急劇下降(75%-22%)

每100ml血液向組織釋氧15ml,是正常時3倍，此段代表氧貯備。上中下意義:維持活動時組織的氧供。當組織代謝增強，PO2進一步降低時，HbO2將會釋放更多的O2(反映血液供O2的儲備)上段：結(jié)合段——肺中段：釋放段——組織（安靜狀態(tài)）下段：解離段——組織（代謝旺盛）氧解離曲線P50↑表示親和力↓：需更高的PO2才能達SO250%，曲線右移P50↓表示親和力↑：需較低的PO2即能達SO250%，曲線左移（四）影響氧解離曲線的因素P50:

指血氧飽和度達50%時的PO2（正常為26.5mmHg）P50（四）影響氧解離曲線的因素

PH

和PCO2PCO2↑/PH↓[H+]↑→氧離曲線右移PCO2↓/PH↑[H+]↓→氧離曲線左移機制：CO2+H2O→HCO3-+H+→[H+]↑H+與Hb的某些A-的殘基結(jié)合，促Hb鹽鍵形成→Hb變T型→Hb與O2親和力下降→曲線右移。組織：CO2擴散入血→血液[H+]↑→曲線右移→促氧離肺臟：CO2擴散入肺泡→血液[H+]↓→曲線左移→促氧合

酸度對Hb與O2親和力的影響--波爾效應(Bohreffect)意義：4.影響氧離曲線的因素

溫度T↑→氧離曲線右移T↓→氧離曲線左移

機制：

T↑→H+的活度↑→易解離

e.g.組織代謝↑→局部T↑、CO2和H+↑

→易解離;

T↓→H+的活度↓→難解離

e.g.

冬天，末梢循環(huán)↓→難解離→局部紅、易凍傷

2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)

DPG↑→氧離曲線右移

DPG↓→氧離曲線左移

e.g.高原缺氧→RBC無氧代謝↑→DPG↑→曲線右移→氧離易

對低O2適應的重要機制;

e.g.大量輸入庫存血→DPG↓→曲線左移→釋氧少。（冷凍血3周后，RBC無氧代謝停止→DPG↓。大量輸入貯存血時應注意缺氧。）4.影響氧離曲線的因素機制：①能與Hb結(jié)合形成鹽鍵→Hb構型變?yōu)門型；②能提高[H+]↑→波爾效應

CO↑：

CO↑→曲線左移→氧離難

4.影響氧離曲線的因素機制：（煤氣中毒）①CO與Hb親和力大:是O2的250倍；②CO與Hb的結(jié)合位點與O2相同，影響氧合；③CO與Hb的某亞基結(jié)合后，將增加其余三個亞基對O2的親和力，妨礙氧解離。所以:既妨礙Hb與O2結(jié)合，又妨礙Hb對O2的解離,危害極大。

Hb的自身性質(zhì)1）Fe

2+氧化成Fe3+

，失去運氧能力2）胎兒Hb為α2γ2（HbF），比成人Hbα2β2（HbA）對氧的親和力大。利于由母體攝氧4.影響氧離曲線的因素反應過程：1.HCO3-的形式：88％

二、CO2的運輸碳酸酐酶H2CO3HCO3-＋H+CO2＋H2O反應特征:①極快且可逆，反應方向取決于PCO2差，需酶催化②在RBC內(nèi)反應,在血漿內(nèi)運輸③