第五章  呼吸系统

 

学习目的与要求

1、熟悉呼吸的全过程、呼吸器官及其功能，掌握呼吸膜的组成

   及肺泡表面活性物质的生理作用。

2、掌握呼吸运动、呼吸型、呼吸音、呼吸频率、胸内压及其意

   义、肺总量和肺通气量的几个概念；了解肺通气阻力。

3、了解气体交换的过程，掌握影响气体交换的影响因素、气体运输中氧的运输形式、氧离曲线及生理意义。

4、熟悉呼吸运动的中枢、呼吸节律形成的假说，掌握呼吸的三个反射调节及意义、CO₂、低O₂和H⁺对呼吸运动的影响。

重点：肺通气、肺换气原理、气体运输

难点：呼吸的调节

 

呼吸：有机体与外界环境之间进行的气体的交换过程。

1．          外呼吸：肺呼吸，包括肺通气和肺换气。

2．          内呼吸：组织液与毛细血管血液之间的气体交换。

3．          气体运输：血液循环     肺泡     组织细胞

 

第一节   呼吸器官及其功能

 

一.呼吸道和肺泡

（一）   呼吸道：鼻、咽喉；气管、支气管、终末细支气管

1、          呼吸道粘膜：

（1）   黏膜分泌粘液，加温和温润空气。

（2）   粘着尘粒，通过纤毛运动-——喉咽部——咳出或吞咽

（3）   感受器、刺激性气体有害异物——咳嗽、喷嚏

（4）   免疫球蛋白  防止感染和维持粘膜完整       （保护）

2、          呼吸道平滑肌（气管——终末细支气管）

迷走N——M型胆碱受体——平滑肌收缩

交感N——  型肾上腺能受体——平滑肌舒张

体液因素（组织胺、5-羟色胺等）——平滑肌——气体阻力

（二）   肺泡

肺：呼吸性小支气管、肺泡管、肺泡囊、肺泡

肺泡壁的上皮细胞：扁平上皮细胞、分泌上皮细胞

呼吸膜：位于肺泡气与毛细血管之间的组织结构

（2）   肺表面的活性物质  （2）液体分子（3）肺泡上皮细胞

（4）间隙（5）毛细血管基膜（6）毛细血管内皮细胞

（1）   是脂蛋白、二棕榈酰卵磷脂（DPPC），破坏了液气表面结构

      作用：a、大大降低了肺泡表面张力，削弱了肺泡回缩的趋向（动态）

               呼吸时—肺泡扩张—表面积增大—DPPC分散稀释—抗表

               面张力降低— 回缩力增大

  b、防止气体从小液泡—大液泡

  c、抗肺泡积液保持肺泡内干燥

 

第二节       肺通气原理

 

  推动气体流动的动力是压力差    高压——低压 

  大气压——肺内压——肺容积——胸廓、膈肌的运动

一、      呼吸运动

（一）   吸气动作和呼气动作

吸气肌：肋间外肌       膈肌

        增大胸腔横径   增大胸腔前后直径

呼气肌：肋间内肌       腹部肌群

（平静时、被动过程     用力呼吸时主动过程）

（二）呼吸型   呼吸频率  呼吸音

     1．呼吸型：呼吸肌活动情形   胸腹部起伏变化

    胸式呼吸；  肋间外肌        胸部   胃肠炎  怀孕

    腹   式：   膈肌            腹部   胸膜炎  上肢运动

胸腹式呼吸：肋间外肌和膈肌  胸腹部  正常

2．呼吸频率

3．呼吸道

呼吸音：

二  呼吸中胸膜腔内压的变化

  （一）胸内压        负压

  （二）胸内压形成过程

        胸内压 = 肺内压–肺回缩力

        呼气末、吸气末时：   胸内压 = 大气压肺回缩力= — 肺回缩力

        胸内压    肺回缩力

（三）    胸内负压的生理意义

呼吸：牵拉肺   保持肺泡充盈、有利于肺换气

循环：降低中心静脉压  促进静脉血和淋巴的回流

消化：呕吐反射  反刍

三  肺通气的阻力

     弹性阻力  ——胸廓  肺

     非弹性阻力——呼吸道呼吸器官惯性阻力

     1．顺应性=        =               弹性阻力=

     胸廓： P = 大气压— 胸内压

     肺：   P = 肺内压 —胸内压    V = 肺容量变化

     肺回缩力：1肺组织弹性回缩力 2肺表面张力   回缩趋向

     胸廓：吸气时  吸气阻力呼气动力；呼气时则相反

     2．非弹性阻力

        影响因素：呼气运动的速度   深度  呼吸道管径

四   肺总量和肺通气量

      （一）肺总量：      肺（包括呼吸道）能够容纳气体的量

      肺总量=（肺活量   +   余气量）

=（潮气量 +  补吸气量 +  补呼气量）+机能余气量      

机能余气量意义：缓冲呼吸时肺泡气氧气和二氧化碳的剧烈改变

 （二）肺通气量    单位时间内进出肺的气体量——通气功能

1．每分通气量：     潮气量 *呼吸频率

     其数值大小取决于机体代谢水平

2． 无效腔与肺泡通气量 

    解剖无效腔：鼻腔——呼吸性细支气管前，无换气功能

    肺泡无效腔：进入肺泡的气体，由于各种原因而有一部分                   

       肺泡气不能于血液进行交换这一部分的肺泡的容量（一般较小）

 每分肺泡通气量=（潮气量 — 无效腔容量）* 呼吸频率

    由于存在无效腔，每次吸气时，首先是把原先存在呼吸道的气体吸入后，外界的新鲜气体才随之进入肺泡；呼气时，最先呼出的上一次终了时最后进入的那一部分新鲜空气，随后呼出肺泡内气体。所以从肺泡通气角度看，深而慢的呼吸其效率高于浅而快的呼吸

 

第三节       气体交换与运输

 

 一  气体交换

      肺泡——其周围毛细血管血液    组织毛细血管血液——组织液

      不同气体分压——气体扩散运动的动力——扩散——气体交换

（一）   气体交换的动力

1 . 气体分压——体积百分比

2 . 体液中气体分压

   溶解度：单位分压下溶解于单位容积液体中气体的量 

气体扩散速度——大气分压差、气体在液体中的溶解度

所以  二氧化碳扩散速度大于氧气扩散速度

（二）   气体交换过程

肺泡气      静脉血——动脉血  组织液——静脉血     肺泡——动脉血

 影响气体交换的因素：（肺换气）

  1. 呼吸膜的厚度: 很薄（小于1    通透性大）

肺纤维化,  肺水肿时，呼吸膜厚度增大，气体扩散速度降低

  2. 换气肺泡数量:    平静时 55%   剧烈运动时大于55%

   肺不张、肺水肿、肺毛细血管闭塞时、呼吸膜换气S降低、扩散V降低

  3. 通气 / 血流比值：每分肺泡通气量/每分血流量

    正常时、两者同步增加，为0.84

     如值增大，相当于生理无效腔增大、肺泡气不能于血液中气体充分交

换; 如值下降，部分血液流经通气不良的肺泡，气体不能充分交换

影响组织换气的因素：组织细胞代谢水平和组织血流量

二  气体运输

      物理溶解       化学结合       物理溶解

（一）氧的运输

      1. 物理溶解形式的运输    约占1.5%

      2. 化学结合成的运输：   Hb + O₂ = Hb O₂

       氧容量：每100ml血液中Hb结合氧的最大值    血红蛋白含量

       氧含量：在一定氧分压下，每100ml血液中实际结合氧气的量

       氧饱和度：氧含量/氧容量    随着氧气分压不同而不同  动——静

(1)   氧合血红蛋白的生成和解离

疏松结合，没有酶参与，与氧气分压有关

  （2）氧离曲线及其生理意义 

表示Hb饱和度与PO₂的关系曲线    S形

生理意义：

a  PO₂：8.0KPa——13.3KPa 较平坦 

  生理意义：在高山、患某些呼吸疾病时，PO₂有所下降，但C—O仍90%以上，血液氧仍足——防止缺氧

b  PO₂  5.3——8.0KPa 曲线较陡。

  生理意义：便于静脉血流经组织时释放氧气，满足组织氧需要

c  PO₂  2.0——5.3KPa  曲线较陡。

  生理意义：组织代谢增强时，有足够的氧气供应

  （3）氧离曲线的位移及其影响因    PH  P CO₂ 温度 2，3—二磷酸甘油酸

a .  PH下降; PCO₂升高  曲线右移，Hb对O₂的结合力下降, 反之

    则增强; 前者如组织换气, 后者如肺换气

b.      温度：温度升高，曲线右移, 释放更多的O₂供组织利用

          温度低时, 曲线左移, 不利于放O₂     低温麻醉

c.      2.3—二磷酸甘油酸（2.3—DPG）:其与Hb结合，降低Hb与O₂的结合力,可释放更多的氧气

（二） CO₂的运输

 CO₂+H₂O=H₂CO₃    H⁺ + HCO₃

生成的HCO₃量超过血浆中的量时，可通过细胞膜顺浓度差—血浆，这时有等量的Cl由血浆—红细胞，以维持细胞内外正、负离子平衡，这一现象称氯转移，所以，HCO₃不会在红细胞内积聚，使反应不断往右进行有利于组织的CO₂不断地进入血液。

         KHCO₃  NaHCO₃     Na/H₂CO₃

               在肺内，上面反应向右行

 

第四节       呼吸的调节

 

神经调节    呼吸的节律性、频率、深度——适应机体需要

体液调节

一、      神经调节

（一）   呼吸中枢：脊髓、延髓、脑桥

  1、延髓   基本中枢——呼吸节律、延髓中的呼吸神经原集中分布于背

     侧和腹侧两组神经团中，有呼气神经原和吸气神经原

   2、脑桥：位于脑桥上部，起限制吸气并促使吸气到呼气的转换

（二）   呼吸节律形成的假说

局部神经原回路反馈控制假说

1、         延髓中存在吸气活动发生器和吸气切断机制

2、         吸气活动发生器作用、兴奋冲动传向三个方面

（1）   吸气神经原兴奋，传至脊髓吸气机运动神经原——吸气

（2）   传至脑桥的呼吸中枢，加强其活动

（3）   传至吸气切断机制，使其兴奋

3、          吸气切断机制——吸气神经原，脑桥呼吸中枢，肺扩张牵张感受器

   兴奋——抑制吸气神经原和吸气活动发生器：吸气——呼气

  其中呼气——吸气，吸气活动发生器，吸气切断机制在何部位？

（三）   高位神经中枢的调节

大脑皮层——有意识地控制呼吸（随意）

下位脑干    情绪激动，温度升高——边缘系统，下丘脑刺激——反射

（四）   呼吸的反射调节

伤害性刺激、寒冷刺激、血压波动

1．肺牵张反射：由肺扩张和缩小而反射性的引起吸气抑制或吸气

 肺扩张反射：由肺扩张——反射性抑制吸气

 肺缩小反射：由肺缩小——反射性吸气

  其中肺扩张——气管到细支气管平滑肌内感受器——迷走N—

  延髓，兴奋吸气切断机制——吸气转为呼气——加大呼吸频率

        特点：负反馈调节     意义：加速吸气与呼气活动的交替进行

2．呼吸肌本体感受性反射

呼吸肌收缩遇到阻力——呼吸肌本体感受器——传入纤维——脊髓——a运动神经原兴奋——收缩加强，克服阻力

意义：维持呼吸的一定深度

   3．防御性呼吸反射

        鼻腔、咽、喉     机械性、化学    三叉N          延   咳嗽

        气管、支气管     寒冷、异物      吞咽N、迷走N  髓  喷嚏

        意义：清除异物、保护作用

二   化学因素对呼吸的调节

动脉血或脑脊液中的氧气、二氧化碳、氢离子

（一）       化学感受器

   中枢——延髓、有效刺激是氢离子——二氧化碳。

   外周——主动脉体：主要调节循环               

           颈动脉体：主要调节呼吸

使呼吸加深加快，有利于排出二氧化碳，吸入氧气

（二）       二氧化碳对呼吸的影响

  血液适量CO₂升高   中枢化学感受器    兴奋呼吸中枢、呼吸加深加快

                   外周化学感受器

    如血中CO₂过量——CO₂蓄积——呼吸中枢抑制——呼吸困难

特点：血液中一定浓度的二氧化碳，维持呼吸中枢正常兴奋，CO₂主

 要通过中枢感受器，因为外周化学感受器对CO₂迟钝，并易产生适应现象。

（三）       低O₂对呼吸的影响

（一）延髓呼吸中枢——呼吸慢而浅

   缺氧                  

         （+）外周化学感受器——呼吸中枢——呼吸加深加快

（四）       氢离子对呼吸的影响

     氢离子浓度升高——中枢化学感受器——呼吸中枢——加深加快

                        外周化学感受器

 

小  结

 

1、肺总量、肺活量、潮气量、补吸气量、补呼气量、余气量、

   机能余气量、肺通气量、肺泡通气量、无效腔、解剖无效腔、

   肺泡无效腔、氧含量、氧容量、氧饱和度、氧离曲线、肺牵

   张反射的概念

2、呼吸膜的组成；肺泡表面活性物质的生理作用。

3、平静呼吸时呼气是被动的，吸气是主动的；深呼吸时全是主

   动的。

4、胸内压吸气时增大，呼气时减小。胸内压的生理意义。

5、影响气体交换的因素；氧离曲线的特点及生理意义。

6、呼吸的三个反射调节及意义；CO₂、低O₂和H⁺对呼吸运动的影

   响。

思考题：

  1.   呼吸运动的调节有哪些？

  2.   胸内压的形成及意义

作业：

        缺O2       和 CO2 增多对呼吸的影响及其机制