15 呼吸呼吸全过程示意图气体交换 气体在血液中的运输
15.1 呼吸系统的功能特征
15.1.1 呼吸道的防御功能
15.1.2 呼吸道口径的调节
15.1.3 肺泡的基本功能
15.1.4 呼吸膜气体交换呼吸膜 呼吸膜有六层结构，但总厚度不及 0.1um，气体易于扩散通过；肺毛细血管平均直径不足 8um,RBC膜通常能接触到毛细血管壁，所以扩散距离短；通常血液流经肺毛细血管的时间约 0.7s，而 O2和 CO2的扩散仅需 0.3s即可达到平衡。任何使呼吸膜增厚或扩散距离增加的疾病，如肺水肿等，都会降低肺换气效率，特别是运动时，由于血流加速缩短了气体在肺部的交换时间 …… ；正常人呼吸膜总扩散面积 70m2，肺不张、肺实变等都可使呼吸膜扩散面积减小。
肺通气
15.2 肺通气
15.2.1 肺通气的动力和肺内压力变化呼吸运动气体进出肺大气与肺泡间的压力差周期性变化肺内压周期性变化直接动力原动力呼吸运动的形式
15.2.1.1 平静呼吸 eupnea
吸气,主动 ；呼气,被动
15.2.1.2 用力呼吸 forced breathing
吸气,主动 ；呼气,主动胸式呼吸 thoracic breathing
以 肋间外肌 舒缩为主腹式呼吸 abdominal breathing
以 膈肌 的舒缩为主
15.2.2 胸内压
15.2.2,1 胸内负压形成原理及其变化
15.2.2,2 胸内负压的生理意义
(1) 保持肺泡和小气道扩张
(2) 促进血液 `淋巴回流呼吸过程中胸内压 `肺内压的变化平静呼吸过程中，胸膜腔内始终为负压呼吸
15.2.3 肺的容量
15.2.4 肺的通气量
15.2.4,1 每分通气量 （ 6~8L/min)
= 潮气量 × 呼吸频率
15.2.4,12 肺泡通气量 (4.2 L/min)
=（潮气量 -无效腔气量） × 呼吸频率潮气量 -解剖无效腔 =500ml-150ml=350ml
生理无效腔 =解剖无效腔 +肺泡无效腔
500ml 150ml
15.2.5 呼吸的阻力和呼吸功
15.2.5.1呼吸的阻力一） 弹性阻力,
肺的弹性阻力和胸廓的弹性阻力二）非弹性阻力,500ml 150ml
气道阻力、惯性阻力、组织的粘滞阻力 …
15.2.5.2呼吸功
15.3 呼吸气体的交换
15.3,1 气体交换的原理
15.3.1.1基本概念和规律
(1) 扩散
(2)分压
(3)张力气体分压与分压差空气 O2 CO2 N2
容积 100 % 20.96% 0.04% 79%
分压 760 157.4 0.3 592.8
(mmHg)
分压差分压 (mmHg) 肺泡气 静脉血 动脉血 组织液
PO2 102 (62) 40 100 (70) 30
PCO2 40 (6) 46 40 (10) 50
15.3.1.2 呼吸气体的组成,分压和 扩散 途径
15.3.2 影响气体交换的因素
1,气体分压差,分压差越大，则扩散速率越大。
2,气体的分子量和溶解度,气体扩散速率和气体分子量的平方根成反比；与气体在液体中的溶解度成正比。
3,扩散面积和距离,气体扩散速率与扩散面积成正比，与扩散距离成反比。
4,温度,气体扩散速率与温度成正比。
15.3.2.1 呼吸气体的物理特性呼吸气体交换气体的物理特性对气体扩散的影响 综合 所有因素，在肺换气过程中 CO2的扩散速度是 O2的 2倍。
气体扩散速率
∝ 气体分压差 × 气体溶解度 × 扩散面积扩散距离 × √气体分子量
15.3.2.2 呼吸膜的状态
1,呼吸膜的面积,两者成 正比 ；面积 ↑ 单位时间内扩散的气体量 ↑ 。如安静状态和运动状态。
2,呼吸膜的厚度,两者成 反比 ；厚度 ↑ 单位时间内扩散的气体量 ↓ 。如病理状态，肺纤维化和肺水肿。
15.3.2.3肺泡通气与血流量比值 (VA/Q)
通气 /血流比值,指每分钟肺泡通气量（ VA）与每分钟肺血流量（ Q）的比值,VA／ Q（气／血）。
正常值,0.84，气体交换效率最高。
15.4 呼吸气体的运输
15.4.1 运输的形式和运输量安静时健康人血中气体的含量 (ml%)
气体 血中存在形式 动脉血 混合静脉血 A / V 含量差值
O2￣ 化学结合 19.5 15.1 4.4
O2 物理 溶解 0.29 0.12 0.17
CO2￣ 化学结合 46.4 49.7 3.3
CO2 物理 溶解 2.62 2.98 0.36
呼吸气体在血液中的运输
15.4.2 氧的运输物理溶解 (1.5%)
化学结合血氧存在形式氧合血红蛋白
HbO2
血红蛋白 (hemoglobin Hb)
分子结构简介氧的运输珠蛋白
O2
O2O2
O2 Fe2+Fe2+
Fe2+ Fe2+
血红素
15.4.2.1 O2与 Hb的结合
1,反应快、可逆、不需酶的催化，反应方向取决于氧分压
2,此反应为氧合，而非氧化
3,Hb与 O2的结合存在严格变构效应
4,Hb与 O2的结合存在严格定比关系
Hb+O2 HbO2PO2高（肺）
PO2低（组织）
血红蛋白氧含量血红蛋白氧容量血红蛋白氧饱和度 =
15.4.2.2 氧解离曲线反映血氧饱和度与血液氧分压的关系曲线。
特点,曲线呈 S形，是由于血红蛋白的变构效应。
氧离曲线各段特点及其功能意义上段,平坦 Hb与 O2结合段 保证机体对氧的摄取可解释高原地区氧稀薄或轻度呼吸功能不全时 SO2仍较高。
中段,较陡 Hb与 O2解离段 利于机体对氧的利用
SO2为 75％，释放 25％供组织利用。
下段,最陡 Hb与 O2解离段 保证机体对氧的利用，
SO2急剧下降，有利于组织获取更多的氧，代表氧的储备呼吸
15.4.2.3 影响氧离曲线的因素
PCO2
PH
温度
2,3-DPG
呼呼吸吸气体在血液中的运输
1 5,4,3 二氧化碳的运输二氧化碳的运输物理溶解 ( 6 % )
化学结合 ( 9 4 % )
（一） 碳酸氢盐
（ 二） 氨基甲酸血红蛋白
（一） CO
2
+H
2
O H
2
CO
3
H CO
3
-
+H
+
（ 二） H b NH
2
- O
2
+CO
2
H b NCO O H
-
+H
+
+O
2
15.5 呼吸运动的调节
15.5.1 神经调节
15.5.1.1 呼吸中枢
(1) 延髓呼吸中枢背侧组,孤束核腹外侧部 (吸气神经元 80%)
(DRG)
( 肺、咽、喉 感受器 ) 对侧脊髓膈肌神经元腹侧组,疑核,吸 N元 80% 对侧膈肌、肋间外肌
(VRG) 后疑核,呼、吸 N元,交叉 (90%) 肋间内肌 N元脊髓呼气肌 N元面神经后核,多为呼气 N元 ㈠ DRG,VRG神经元
Botzinger复合体
(2) 脑桥呼吸中枢
15.5.1.2 呼吸节律的形成脑桥 臂旁内侧核吸气切断机制
＿
延髓 吸气节律发生器
＿
吸气神经元 呼气神经元脊髓 ￣
效应器 吸气肌收缩 肺扩张 肺 牵张感受器
15.5.1.3 大脑皮层对呼吸运动的调节
15.5.2.1 肺牵张反射 pulmonary stretch reflex
breuer和 hering发现，在麻醉动物肺充气或肺扩张可引起吸气抑制；肺萎陷可引起吸气兴奋。切断迷走神经后，上述反应消失，说明是有迷走神经参与的反射性反应。这种由肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或吸气兴奋的反射称为肺牵张反射。该反射种属差异大，兔的强，人弱。在平静呼吸时，肺扩张 反射不 参与人的呼吸调节。
15.5.2 机械性反射调节
（黑 -伯反射 Hering-Breuer reflex）
肺扩张反射肺缩小反射肺牵张反射吸气切断机制呼 吸 中枢迷走神经 膈神经 脊神经牵张感受器膈 肌 呼吸肌呼吸
15.5.3 化学性反射调节
15.5.3.1 外周 化学感受器 chemoreceptor
颈动脉体主动脉体适宜刺激：
pH↓
PCO2↑
PO2 ↓
呼吸
15.5.3.2 中枢 化学感受器 chemoreceptor
H+
（二） 化学感受性呼吸反射
（二） 化学感受性呼吸反射
(1) 二氧化碳对呼吸的影响动脉血
Pco2↑
颈动脉体主动脉体 化学感受器
+
延髓呼吸中枢呼吸加深加快血脑屏障
CO2+H2O H+
HCO3-
中枢化学感受器 +中枢化学感受器
（二） 化学感受性呼吸反射
(2) H+浓度对呼吸的影响动脉血
H+↑
颈动脉体主动脉体 化学感受器
+
延髓呼吸中枢呼吸加深加快血脑屏障中枢化学感受器 +
颈动脉体主动脉体 化学感受器
（二） 化学感受性呼吸反射
(3) 缺氧对呼吸的影响动脉血
Po2↓
颈动脉体主动脉体 化学感受器
+
延髓呼吸中枢呼吸抑制
PaO2↓→30mmHg 肺通气量仅增加 1.5~1.7倍
E N D
思考题
1，肺通气的原理？
2，胸膜腔负压形成的条件？生理意义？
3,肺弹性阻力？肺顺应性？
4，潮气量？肺胞通气量？
生理无效腔？通气 /血流比值？
5，影响肺气体交换的因素？
6，影响氧离曲线的因素？
7,O2和 CO2在血液中是如何运输的？
8，血氧容量？ Hb氧含量？血氧饱和度？
9,PCO2,H+,缺氧对呼吸的影响？
15.1 呼吸系统的功能特征
15.1.1 呼吸道的防御功能
15.1.2 呼吸道口径的调节
15.1.3 肺泡的基本功能
15.1.4 呼吸膜气体交换呼吸膜 呼吸膜有六层结构，但总厚度不及 0.1um，气体易于扩散通过；肺毛细血管平均直径不足 8um,RBC膜通常能接触到毛细血管壁，所以扩散距离短；通常血液流经肺毛细血管的时间约 0.7s，而 O2和 CO2的扩散仅需 0.3s即可达到平衡。任何使呼吸膜增厚或扩散距离增加的疾病，如肺水肿等，都会降低肺换气效率，特别是运动时，由于血流加速缩短了气体在肺部的交换时间 …… ；正常人呼吸膜总扩散面积 70m2，肺不张、肺实变等都可使呼吸膜扩散面积减小。
肺通气
15.2 肺通气
15.2.1 肺通气的动力和肺内压力变化呼吸运动气体进出肺大气与肺泡间的压力差周期性变化肺内压周期性变化直接动力原动力呼吸运动的形式
15.2.1.1 平静呼吸 eupnea
吸气,主动 ；呼气,被动
15.2.1.2 用力呼吸 forced breathing
吸气,主动 ；呼气,主动胸式呼吸 thoracic breathing
以 肋间外肌 舒缩为主腹式呼吸 abdominal breathing
以 膈肌 的舒缩为主
15.2.2 胸内压
15.2.2,1 胸内负压形成原理及其变化
15.2.2,2 胸内负压的生理意义
(1) 保持肺泡和小气道扩张
(2) 促进血液 `淋巴回流呼吸过程中胸内压 `肺内压的变化平静呼吸过程中，胸膜腔内始终为负压呼吸
15.2.3 肺的容量
15.2.4 肺的通气量
15.2.4,1 每分通气量 （ 6~8L/min)
= 潮气量 × 呼吸频率
15.2.4,12 肺泡通气量 (4.2 L/min)
=（潮气量 -无效腔气量） × 呼吸频率潮气量 -解剖无效腔 =500ml-150ml=350ml
生理无效腔 =解剖无效腔 +肺泡无效腔
500ml 150ml
15.2.5 呼吸的阻力和呼吸功
15.2.5.1呼吸的阻力一） 弹性阻力,
肺的弹性阻力和胸廓的弹性阻力二）非弹性阻力,500ml 150ml
气道阻力、惯性阻力、组织的粘滞阻力 …
15.2.5.2呼吸功
15.3 呼吸气体的交换
15.3,1 气体交换的原理
15.3.1.1基本概念和规律
(1) 扩散
(2)分压
(3)张力气体分压与分压差空气 O2 CO2 N2
容积 100 % 20.96% 0.04% 79%
分压 760 157.4 0.3 592.8
(mmHg)
分压差分压 (mmHg) 肺泡气 静脉血 动脉血 组织液
PO2 102 (62) 40 100 (70) 30
PCO2 40 (6) 46 40 (10) 50
15.3.1.2 呼吸气体的组成,分压和 扩散 途径
15.3.2 影响气体交换的因素
1,气体分压差,分压差越大，则扩散速率越大。
2,气体的分子量和溶解度,气体扩散速率和气体分子量的平方根成反比；与气体在液体中的溶解度成正比。
3,扩散面积和距离,气体扩散速率与扩散面积成正比，与扩散距离成反比。
4,温度,气体扩散速率与温度成正比。
15.3.2.1 呼吸气体的物理特性呼吸气体交换气体的物理特性对气体扩散的影响 综合 所有因素，在肺换气过程中 CO2的扩散速度是 O2的 2倍。
气体扩散速率
∝ 气体分压差 × 气体溶解度 × 扩散面积扩散距离 × √气体分子量
15.3.2.2 呼吸膜的状态
1,呼吸膜的面积,两者成 正比 ；面积 ↑ 单位时间内扩散的气体量 ↑ 。如安静状态和运动状态。
2,呼吸膜的厚度,两者成 反比 ；厚度 ↑ 单位时间内扩散的气体量 ↓ 。如病理状态，肺纤维化和肺水肿。
15.3.2.3肺泡通气与血流量比值 (VA/Q)
通气 /血流比值,指每分钟肺泡通气量（ VA）与每分钟肺血流量（ Q）的比值,VA／ Q（气／血）。
正常值,0.84，气体交换效率最高。
15.4 呼吸气体的运输
15.4.1 运输的形式和运输量安静时健康人血中气体的含量 (ml%)
气体 血中存在形式 动脉血 混合静脉血 A / V 含量差值
O2￣ 化学结合 19.5 15.1 4.4
O2 物理 溶解 0.29 0.12 0.17
CO2￣ 化学结合 46.4 49.7 3.3
CO2 物理 溶解 2.62 2.98 0.36
呼吸气体在血液中的运输
15.4.2 氧的运输物理溶解 (1.5%)
化学结合血氧存在形式氧合血红蛋白
HbO2
血红蛋白 (hemoglobin Hb)
分子结构简介氧的运输珠蛋白
O2
O2O2
O2 Fe2+Fe2+
Fe2+ Fe2+
血红素
15.4.2.1 O2与 Hb的结合
1,反应快、可逆、不需酶的催化，反应方向取决于氧分压
2,此反应为氧合，而非氧化
3,Hb与 O2的结合存在严格变构效应
4,Hb与 O2的结合存在严格定比关系
Hb+O2 HbO2PO2高（肺）
PO2低（组织）
血红蛋白氧含量血红蛋白氧容量血红蛋白氧饱和度 =
15.4.2.2 氧解离曲线反映血氧饱和度与血液氧分压的关系曲线。
特点,曲线呈 S形，是由于血红蛋白的变构效应。
氧离曲线各段特点及其功能意义上段,平坦 Hb与 O2结合段 保证机体对氧的摄取可解释高原地区氧稀薄或轻度呼吸功能不全时 SO2仍较高。
中段,较陡 Hb与 O2解离段 利于机体对氧的利用
SO2为 75％，释放 25％供组织利用。
下段,最陡 Hb与 O2解离段 保证机体对氧的利用，
SO2急剧下降，有利于组织获取更多的氧，代表氧的储备呼吸
15.4.2.3 影响氧离曲线的因素
PCO2
PH
温度
2,3-DPG
呼呼吸吸气体在血液中的运输
1 5,4,3 二氧化碳的运输二氧化碳的运输物理溶解 ( 6 % )
化学结合 ( 9 4 % )
（一） 碳酸氢盐
（ 二） 氨基甲酸血红蛋白
（一） CO
2
+H
2
O H
2
CO
3
H CO
3
-
+H
+
（ 二） H b NH
2
- O
2
+CO
2
H b NCO O H
-
+H
+
+O
2
15.5 呼吸运动的调节
15.5.1 神经调节
15.5.1.1 呼吸中枢
(1) 延髓呼吸中枢背侧组,孤束核腹外侧部 (吸气神经元 80%)
(DRG)
( 肺、咽、喉 感受器 ) 对侧脊髓膈肌神经元腹侧组,疑核,吸 N元 80% 对侧膈肌、肋间外肌
(VRG) 后疑核,呼、吸 N元,交叉 (90%) 肋间内肌 N元脊髓呼气肌 N元面神经后核,多为呼气 N元 ㈠ DRG,VRG神经元
Botzinger复合体
(2) 脑桥呼吸中枢
15.5.1.2 呼吸节律的形成脑桥 臂旁内侧核吸气切断机制
＿
延髓 吸气节律发生器
＿
吸气神经元 呼气神经元脊髓 ￣
效应器 吸气肌收缩 肺扩张 肺 牵张感受器
15.5.1.3 大脑皮层对呼吸运动的调节
15.5.2.1 肺牵张反射 pulmonary stretch reflex
breuer和 hering发现，在麻醉动物肺充气或肺扩张可引起吸气抑制；肺萎陷可引起吸气兴奋。切断迷走神经后，上述反应消失，说明是有迷走神经参与的反射性反应。这种由肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或吸气兴奋的反射称为肺牵张反射。该反射种属差异大，兔的强，人弱。在平静呼吸时，肺扩张 反射不 参与人的呼吸调节。
15.5.2 机械性反射调节
（黑 -伯反射 Hering-Breuer reflex）
肺扩张反射肺缩小反射肺牵张反射吸气切断机制呼 吸 中枢迷走神经 膈神经 脊神经牵张感受器膈 肌 呼吸肌呼吸
15.5.3 化学性反射调节
15.5.3.1 外周 化学感受器 chemoreceptor
颈动脉体主动脉体适宜刺激：
pH↓
PCO2↑
PO2 ↓
呼吸
15.5.3.2 中枢 化学感受器 chemoreceptor
H+
（二） 化学感受性呼吸反射
（二） 化学感受性呼吸反射
(1) 二氧化碳对呼吸的影响动脉血
Pco2↑
颈动脉体主动脉体 化学感受器
+
延髓呼吸中枢呼吸加深加快血脑屏障
CO2+H2O H+
HCO3-
中枢化学感受器 +中枢化学感受器
（二） 化学感受性呼吸反射
(2) H+浓度对呼吸的影响动脉血
H+↑
颈动脉体主动脉体 化学感受器
+
延髓呼吸中枢呼吸加深加快血脑屏障中枢化学感受器 +
颈动脉体主动脉体 化学感受器
（二） 化学感受性呼吸反射
(3) 缺氧对呼吸的影响动脉血
Po2↓
颈动脉体主动脉体 化学感受器
+
延髓呼吸中枢呼吸抑制
PaO2↓→30mmHg 肺通气量仅增加 1.5~1.7倍
E N D
思考题
1，肺通气的原理？
2，胸膜腔负压形成的条件？生理意义？
3,肺弹性阻力？肺顺应性？
4，潮气量？肺胞通气量？
生理无效腔？通气 /血流比值？
5，影响肺气体交换的因素？
6，影响氧离曲线的因素？
7,O2和 CO2在血液中是如何运输的？
8，血氧容量？ Hb氧含量？血氧饱和度？
9,PCO2,H+,缺氧对呼吸的影响？
