動物生理學(xué)第四章 呼吸

第四章

呼吸概述一、呼吸過程

(活動所需能量和維持體溫所需的熱能都來自營養(yǎng)物質(zhì)，任何營養(yǎng)物質(zhì)氧化產(chǎn)生能量時，都需要消耗O2，并產(chǎn)生CO2。機(jī)體要維持內(nèi)環(huán)境恒定就必須不斷從外界攝取O2，排出CO2氣體。)

呼吸(respiration)——機(jī)體從外界不斷吸入O2并排出CO2氣體的交換過程。呼吸過程包括：（1）外呼吸（：外界O2

→肺泡→肺泡壁毛細(xì)血管→血液CO2。包括：肺通氣和肺換氣。）（2）氣體在血液中的運(yùn)輸（：肺泡壁毛細(xì)血管O2→全身組織毛細(xì)血管CO2。）（3）組織換氣（內(nèi)呼吸）（：組織cell與毛細(xì)血管間的氣體交換。）如下圖：

O2O2

肺靜脈左心主動脈

O2

O2

O2

O2

O2

外界肺泡肺毛細(xì)血管組織毛細(xì)血管組織細(xì)胞

CO2

CO2

CO2

CO2

CO2

肺動脈右心前、后腔靜脈

CO2CO2

肺通氣肺換氣氣體運(yùn)輸內(nèi)呼吸

外呼吸二、呼吸系統(tǒng)的組成及其作用（一）呼吸道：較長的氣體通道，只接觸氣體，不進(jìn)行交換。包括:

上呼吸道：鼻、咽、喉下呼吸道：氣管、各級支氣管 作用：清潔、溫暖、濕潤空氣(以鼻毛阻擋塵埃，呼吸道粘膜分泌的粘液吸附吸入的塵埃，并用粘膜上的纖毛排出，使肺泡獲得清潔、濕潤、溫暖空氣)。（二）肺單位：呼吸性小支氣管、肺泡管、肺泡囊、肺泡。作用：都能進(jìn)行氣體交換,但以肺泡為主。肺與外界環(huán)境的氣體交換過程，即肺通氣(pulmonaryventilation)

。一、肺通氣的動力——呼吸運(yùn)動（氣體由壓力高處流向壓力低處，當(dāng)肺擴(kuò)張時，壓力＜大氣壓—吸氣，當(dāng)肺縮小時，壓力＞大氣壓—呼氣。但肺本身是個彈性組織，不能主動張縮，只有在被外力擴(kuò)張后，才能自動彈性回位。這種外力來自于胸廓擴(kuò)大、縮小的節(jié)律性運(yùn)動，即呼吸運(yùn)動。）第一節(jié)肺通氣（一）呼吸運(yùn)動1、吸氣動作（運(yùn)動）是平和吸氣肌—膈肌、肋間外肌收縮的結(jié)果。肋間外肌收縮→肋骨向上向前移→胸廓橫徑↑膈肌收縮→膈后移→胸廓前后徑增大→胸廓變大→肺泡被動擴(kuò)張→肺內(nèi)壓＜大氣壓→空氣從外入肺→完成吸氣(inspiration)動作。2、呼氣動作（運(yùn)動）吸氣停止后，平和吸氣肌舒張，胸腔恢復(fù)原位縮小，同時肺因回縮力而回縮，肺內(nèi)壓↑＞大氣壓，肺內(nèi)氣體由呼吸道呼出體外，完成呼氣(expiration)動作。上述呼吸運(yùn)動叫平和呼吸。吸氣是主動的，呼氣是被動的。但在用力呼吸時，呼氣和吸氣都是主動的，并且頸、胸、腰、背部肌肉都參與吸氣運(yùn)動。

3、呼吸式胸式呼吸：由肋間外肌舒縮、胸壁起伏為主的呼吸運(yùn)動。腹式呼吸：由膈肌舒縮、腹壁起伏為主的呼吸運(yùn)動。一般正常動物的呼吸表現(xiàn)為胸壁和腹壁運(yùn)動都比較明顯的胸腹式呼吸。只在疾病時，才表現(xiàn)為單一的胸式或腹式呼吸。4、呼吸運(yùn)動中肺內(nèi)壓變化（在呼吸中，肺隨著胸廓的擴(kuò)大和縮小而擴(kuò)張和回縮，并吸入、呼出氣體，同時肺泡內(nèi)的壓力也發(fā)生變化。）肺內(nèi)壓(intrapulmonarypressure)——即肺泡內(nèi)壓力。（在呼吸運(yùn)動中，氣體無論是從外界進(jìn)入肺，還是由肺泡排出體外，都要求大氣與肺泡之間有壓力差。）吸氣之初：肺內(nèi)壓↓＜大氣壓，隨空氣由外入肺泡，肺容積↑、壓力↑。吸氣末：空氣填滿擴(kuò)大的肺容積，吸氣停止，肺內(nèi)壓=大氣壓。呼氣之初：胸腔縮小，肺也被動回縮，壓縮肺內(nèi)氣體，肺內(nèi)壓↑暫時＞大氣壓，所以氣體由肺排出體外，壓力↓。呼氣末：胸腔處于靜止?fàn)顟B(tài)，肺內(nèi)壓=大氣壓。肺內(nèi)壓變化的大小與呼吸深度、緩急和通暢程度有關(guān)。（二）胸膜腔內(nèi)壓(intrapleuralpressure)

指胸膜腔內(nèi)的壓力，又叫胸內(nèi)壓。

1、胸膜腔：指胸膜的壁層和臟層所構(gòu)成的密閉腔隙，由漿液粘在一起。

2層胸膜只能移行不能分開，與胸內(nèi)壓一起使肺被動張縮，同時潤滑2層膜、減少摩擦。2、胸內(nèi)壓：測得胸內(nèi)壓＜大氣壓，所以又叫胸內(nèi)負(fù)壓。（1）胸內(nèi)負(fù)壓的形成——肺的回縮力胸膜腔內(nèi)不存在氣體，不可能形成本身的氣壓，只能由作用于胸膜表面的壓力間接形成。胸膜壁層外有堅(jiān)厚的胸廓組織，因此不受大氣壓影響。胸膜臟層在肺處于呼吸靜止?fàn)顟B(tài)時，接受：一是與大氣壓相等的肺內(nèi)壓；二是肺擴(kuò)張產(chǎn)生的回縮力。二者作用方向相反，因此

胸膜腔內(nèi)壓=肺內(nèi)壓（大氣壓）-肺回縮力。設(shè)大氣壓=0，則胸內(nèi)壓=-肺回縮力即胸內(nèi)壓的直接來源是肺回縮力。呼氣末，肺擴(kuò)張小，回縮力也小，胸內(nèi)壓??；吸氣末，肺擴(kuò)張大，肺回縮力也大，胸內(nèi)負(fù)壓增大。無論是吸氣、呼氣，胸內(nèi)壓皆為負(fù)。（2）胸內(nèi)負(fù)壓的意義：a：保證肺的擴(kuò)張。b：有利于V血和淋巴液進(jìn)入腔V。c：吸氣時負(fù)壓↑，有利于嘔吐和反芻時逆嘔(氣胸：胸膜腔與大氣相通，因大氣壓＞胸內(nèi)壓而使肺塌陷。雖有呼吸運(yùn)動，但肺泡不能擴(kuò)張。)（三）表面活性物質(zhì)與呼吸膜1、呼吸膜：肺泡與肺泡壁毛細(xì)血管間氣體交換，所經(jīng)過的膜性結(jié)構(gòu)叫呼吸膜。很薄1μm，通透性好，利于氣體交換。有6層結(jié)構(gòu)：分別是：(由于肺泡上液體分子間的吸引力，使液面趨向緊縮，形成表面張力。)用Laplace定律表示為：P=2T/rP：液泡回縮力；T：表面張力；r：液泡半徑。如果大、小液泡的T相等，則液泡的P與r成反比。如果這些液泡相連通，小液泡內(nèi)的氣體→大液泡，導(dǎo)致小液泡萎縮，大液泡膨脹。并非如此，其原因是肺泡表面有表面活性物質(zhì)。2、肺泡表面活性物質(zhì)（pulmonarysurfactant）（1）來源：由肺泡II型細(xì)胞分泌。（2）主要成份：二棕櫚酰卵磷脂（DPL）。（3）分布：以單分子層覆蓋在肺泡液體層表面。（4）主要作用：a：降低肺泡表面張力（降至原來的1/8～1/14）。

b：另外表面張力的和指向肺泡中心，抽吸肺毛細(xì)血管內(nèi)液體進(jìn)入肺泡及其間隙，