普通生物學(xué)：09-呼吸：氣體交換

1、1第第 九九 章章氣體交換與呼吸氣體交換與呼吸普通生物學(xué)普通生物學(xué) 第二篇動物的形態(tài)與功能第二篇動物的形態(tài)與功能 呼吸：氣體交換呼吸：氣體交換2 生命活動需要能量（生命活動需要能量（ATP） 食物中的食物中的營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì) 消化吸收消化吸收 體內(nèi)體內(nèi)能源物質(zhì)；能源物質(zhì)； 體內(nèi)體內(nèi)能源物質(zhì)能源物質(zhì) （細胞呼吸）（細胞呼吸） 氧化氧化 能量能量 生命活動；生命活動； 氧化過程氧化過程：需要氧、產(chǎn)生二氧化碳。需要氧、產(chǎn)生二氧化碳。普通生物學(xué)普通生物學(xué) 第二篇動物的形態(tài)與功能第二篇動物的形態(tài)與功能 呼吸：氣體交換呼吸：氣體交換3 氣體交換：氣體交換：（也稱為呼吸）也稱為呼吸） 生物體從外界攝取生物體

2、從外界攝取O2，排出，排出CO2，以保，以保證細胞呼吸順利進行的過程。證細胞呼吸順利進行的過程。普通生物學(xué)普通生物學(xué) 第二篇動物的形態(tài)與功能第二篇動物的形態(tài)與功能 呼吸：氣體交換呼吸：氣體交換 單細胞生物的氣體交換單細胞生物的氣體交換 細胞直接從環(huán)境吸收氧，細胞直接從環(huán)境吸收氧， 向環(huán)境釋放二氧化碳；向環(huán)境釋放二氧化碳； 多細胞生物的氣體交換多細胞生物的氣體交換 細胞細胞 體液（內(nèi)環(huán)境）體液（內(nèi)環(huán)境） 外環(huán)境；外環(huán)境； 多種形式的氣體交換系統(tǒng)。多種形式的氣體交換系統(tǒng)。4 人體的氣體交換系統(tǒng)人體的氣體交換系統(tǒng) 氣體氣體交換器官：交換器官：肺；肺； 氣體氣體運輸工具：運輸工具：血液循環(huán)系統(tǒng)。血液循

3、環(huán)系統(tǒng)。 氣體交換意義氣體交換意義 維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、維持生命維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、維持生命 停呼吸：幾停呼吸：幾分鐘分鐘 死亡；死亡；5 氣體交換過程氣體交換過程：吸氣、呼氣，又叫呼吸；吸氣、呼氣，又叫呼吸； 呼吸過程：呼吸過程：三個相互聯(lián)系的環(huán)節(jié)三個相互聯(lián)系的環(huán)節(jié) 內(nèi)呼吸內(nèi)呼吸（細胞呼吸細胞呼吸，第，第 4 章）章） 細胞內(nèi)能源物質(zhì)細胞內(nèi)能源物質(zhì) 氧化氧化 高能鍵、水高能鍵、水 、CO2； 氣體在血液中的運輸；氣體在血液中的運輸； 外呼吸：外呼吸：本章內(nèi)容本章內(nèi)容 細胞、外環(huán)境間氣體交換；細胞、外環(huán)境間氣體交換；6 9.1 人的呼吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能人的呼吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 9.2 人體對高山的適應(yīng)

4、人體對高山的適應(yīng) 9.3 呼吸系統(tǒng)疾病呼吸系統(tǒng)疾病79.1 人的呼吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能人的呼吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能89.1.1 人的呼吸系統(tǒng)包括口、鼻、咽、喉、氣管、肺人的呼吸系統(tǒng)包括口、鼻、咽、喉、氣管、肺9吸氣：吸氣：口、鼻口、鼻咽腔咽腔咽喉咽喉氣管氣管肺肺空氣空氣氣管：氣管：長長10-12 cm，直徑，直徑2 cm，馬蹄形軟骨支撐，馬蹄形軟骨支撐， 保持氣體通道暢通。保持氣體通道暢通。 氣管內(nèi)表面為氣管內(nèi)表面為纖毛上皮細胞纖毛上皮細胞，纖毛運動將表面的，纖毛運動將表面的黏液層和上面的粉塵顆粒送到咽部，經(jīng)咳嗽排出。黏液層和上面的粉塵顆粒送到咽部，經(jīng)咳嗽排出。10呼吸性細支氣管呼吸性細支氣管氣管氣

5、管支氣管支氣管細支氣管細支氣管終末細支氣管終末細支氣管肺泡管肺泡管肺肺泡泡肺泡囊肺泡囊 肺泡肺泡 高效氣體交換器官高效氣體交換器官 氣體交換方式氣體交換方式 單純擴散，單純擴散， 僅取決于僅取決于O2、CO2 分壓分壓11 肺泡：肺泡： 真正的真正的氣體交換部位；氣體交換部位； 表面積：表面積：很小，很多（很小，很多（3 億個）億個） 50 100 m2， 體表面積體表面積 25 50倍倍12 泡壁：泡壁：1 層細胞；層細胞； 毛細血管網(wǎng)毛細血管網(wǎng) 包裹肺泡、鑲嵌；包裹肺泡、鑲嵌；1314 肺壁：肺壁：無橫紋肌無橫紋肌 無主動擴張、收縮能力無主動擴張、收縮能力 胸廓：胸廓：脊柱、肋骨、胸骨、肋

6、間肌、膈肌脊柱、肋骨、胸骨、肋間肌、膈肌 胸廓的擴張與收縮：胸廓的擴張與收縮： 膈肌膈肌 升、降升、降 胸腔上下徑變化；胸腔上下徑變化； 肋間肌肋間肌 舒張、收縮舒張、收縮 胸腔前后、左右徑變化胸腔前后、左右徑變化9.1.2 肺的換氣活動依靠骨骼肌的收縮與舒張肺的換氣活動依靠骨骼肌的收縮與舒張15 呼吸方式呼吸方式 腹式呼吸：腹式呼吸：膈肌膈肌運動形成的呼吸運動；運動形成的呼吸運動； 胸式呼吸：胸式呼吸：肋間肌肋間肌運動形成的呼吸運動；運動形成的呼吸運動； 混合呼吸：混合呼吸：胸式呼吸胸式呼吸 + 腹式呼吸；腹式呼吸； 平靜時平靜時 75% 腹式呼吸；腹式呼吸； 25% 胸式呼吸；胸式呼吸；1

7、6 腹式呼吸：腹式呼吸：膈肌膈肌 吸氣：吸氣： 膈肌收縮膈肌收縮 橫膈膜橫膈膜 胸腔上下徑胸腔上下徑 負壓負壓 吸氣；吸氣； 呼氣：呼氣：相反。相反。17 胸式呼吸：胸式呼吸：肋間肌肋間肌 吸氣：吸氣：外肋間肌收縮外肋間肌收縮 肋骨前端上舉肋骨前端上舉 胸骨推向前上方胸骨推向前上方 胸腔前后、左右徑擴大胸腔前后、左右徑擴大 負壓負壓 吸氣；吸氣； 呼氣：呼氣：內(nèi)肋間肌收縮內(nèi)肋間肌收縮 相反相反； 混合呼吸混合呼吸 胸式呼吸胸式呼吸 + 腹式呼吸腹式呼吸18 吸氣運動吸氣運動 主動吸入主動吸入 膈肌膈肌 收縮收縮 下降下降 胸腔上下徑擴大；胸腔上下徑擴大； 肋間外肌收縮、肋間內(nèi)肌舒張肋間外肌收縮

8、、肋間內(nèi)肌舒張 肋骨前端上舉肋骨前端上舉 胸骨推向前方胸骨推向前方 胸腔前后徑、左右徑擴大；胸腔前后徑、左右徑擴大； 共同作用共同作用 胸腔擴大胸腔擴大 負壓負壓 外界外界 空氣（空氣（O2）吸入）吸入19 呼氣運動：呼氣運動：氣體被動壓出氣體被動壓出 膈肌膈肌 舒張舒張 隆起隆起 胸腔上下徑恢復(fù)（變?。┬厍簧舷聫交謴?fù)（變?。?肋間外肌肋間外肌舒張、舒張、肋間內(nèi)肌肋間內(nèi)肌收縮收縮 肋骨、胸骨復(fù)位肋骨、胸骨復(fù)位 胸腔前后徑、左右徑恢復(fù)（變?。┬厍磺昂髲?、左右徑恢復(fù)（變小） 共同結(jié)果：共同結(jié)果：胸腔縮小胸腔縮小 肺被壓縮肺被壓縮 正壓正壓 肺內(nèi)氣體（肺內(nèi)氣體（CO2）呼出）呼出2021 人體通氣功

9、能人體通氣功能 潮氣量：潮氣量：平靜時，吸入或呼出的氣量；平靜時，吸入或呼出的氣量； 補吸補吸(呼呼)氣量：氣量：平靜吸（呼）氣后，再最大平靜吸（呼）氣后，再最大 吸（呼）氣，所增加的吸氣量；吸（呼）氣，所增加的吸氣量； 肺活量肺活量 潮氣量潮氣量 + 補吸氣量補吸氣量 + 補呼氣量補呼氣量 殘氣量殘氣量22 肺通氣量肺通氣量 單位時間內(nèi)進出肺的氣量；單位時間內(nèi)進出肺的氣量； 平靜時：平靜時：6-8 L/min; 劇烈運動、重體力勞動：劇烈運動、重體力勞動：70 L/min; 生理儲備生理儲備 肺功能衰退者肺功能衰退者可維持正常呼吸?？删S持正常呼吸。23呼吸過程：呼吸過程：O2CO2O2CO2

10、肺肺血液循環(huán)血液循環(huán)組織細胞組織細胞 肺通氣肺通氣 肺換氣肺換氣 氣體運輸氣體運輸 組織換氣組織換氣外呼吸外呼吸內(nèi)呼吸內(nèi)呼吸9.1.3 氣體在肺泡中與組織中的交換氣體在肺泡中與組織中的交換24 1. 氣體在肺泡與組織間的交換氣體在肺泡與組織間的交換 交換途徑交換途徑 肺泡內(nèi)氣體肺泡內(nèi)氣體（O2） 毛細血管壁毛細血管壁 血液血液 組織組織 毛細血管壁毛細血管壁 細胞膜細胞膜 組織組織細胞；細胞； 細胞內(nèi)細胞內(nèi)CO2：相反途徑相反途徑 肺泡；肺泡； 被動擴散：被動擴散：濃度梯度濃度梯度 擴散；擴散； 25 （1）肺泡中的）肺泡中的 氣體交換氣體交換 O2 分壓分壓 肺泡肺泡 毛細血管；毛細血管；

11、CO2 分壓分壓 肺泡肺泡 毛細血管；毛細血管；26 氣體分壓差氣體分壓差 引起的結(jié)果引起的結(jié)果 肺泡中肺泡中 O2 血液；血液； 血液中血液中 CO2 肺泡；肺泡；27 （2）組織中的）組織中的 氣體交換氣體交換 O2 分壓分壓 細胞細胞 組織液組織液 血液；血液； CO2 分壓分壓 相反；相反；28 氣體分壓差氣體分壓差 引起的結(jié)果引起的結(jié)果 血液中血液中 O2 組織液組織液 細胞；細胞； 細胞中細胞中CO2 組織液組織液 血液；血液；29肺泡肺泡細胞細胞凈擴散凈擴散CO2血血 液液肺泡肺泡細胞細胞凈擴散凈擴散O2血血 液液301. 氧在血液中的運輸（氧在血液中的運輸（200 mL 氧氧

12、/ L血液血液）（1 1）運輸形式）運輸形式: : 物理溶解物理溶解: :氣體直接溶解于血漿中氣體直接溶解于血漿中 特征特征: : 量小，起橋梁作用量小，起橋梁作用（3 ml O2） 溶解量與分壓呈正比溶解量與分壓呈正比 ( (高壓治療的理論基礎(chǔ)高壓治療的理論基礎(chǔ)) ) 化學(xué)結(jié)合化學(xué)結(jié)合: :氣體與氣體與血紅蛋白血紅蛋白進行化學(xué)結(jié)合進行化學(xué)結(jié)合 特征特征: :量大，主要形式量大，主要形式 （197 ml O2）9.1.3 血液運送呼吸氣體血液運送呼吸氣體31(2)(2)血紅蛋白血紅蛋白（HaemoglobinHaemoglobin，HbHb）的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 1 球蛋白分子球蛋白分子+ 4 血紅素

13、分子血紅素分子 每個球蛋白每個球蛋白分子分子 4條條肽鏈；肽鏈； 每條每條肽鏈肽鏈 1個個血紅素血紅素分子；分子； 每個每個血紅素分子血紅素分子 1個個Fe2+離子；離子； 每個每個Fe2+離子離子 結(jié)合結(jié)合1個氧分子個氧分子 故：故：每個每個Hb分子分子 可結(jié)合可結(jié)合4個個氧分子氧分子 32 （3）血紅蛋白與氧結(jié)合的特點）血紅蛋白與氧結(jié)合的特點 Hb（暗紅）（暗紅） + O2 HbO2（鮮紅）（鮮紅） 結(jié)合量大：結(jié)合量大：150g Hb / L血液；血液； 每克每克 Hb可結(jié)合可結(jié)合 1.34 1.36 mL氧；氧； 可逆、易分離可逆、易分離 氧合氧合 Hb 去氧去氧 Hb + 氧；氧； 適

14、應(yīng)性意義何在？適應(yīng)性意義何在？33(4) (4) 血紅蛋白血紅蛋白（HaemoglobinHaemoglobin，HbHb）的功能）的功能 緩沖作用：與緩沖作用：與 H+ 結(jié)合、結(jié)合、 分離分離 調(diào)節(jié)血液酸堿度；調(diào)節(jié)血液酸堿度； 運輸氧、二氧化碳；運輸氧、二氧化碳； 含量含量 100 ml 血液中血液中Hb含量含量 男：男：12-15 g； 女：女：11-14 g；34 CO中毒：中毒： 原因：原因：能與能與 Hb 上的上的 Fe 結(jié)合；結(jié)合； 與與 Hb 的親和力強的親和力強 遠大遠大O2 ； 結(jié)合量大：結(jié)合量大：氧的氧的210倍；倍； 結(jié)合牢固：結(jié)合牢固：氧的氧的3000倍倍 后果：后果：

15、組織細胞缺氧、窒息死亡。組織細胞缺氧、窒息死亡。353. 二氧化碳在血液中的運輸二氧化碳在血液中的運輸 溶于血漿中溶于血漿中 10%； 進入紅細胞進入紅細胞 90% 與與Hb結(jié)合結(jié)合 30%； 溶于水溶于水 60%（碳酸酐酶碳酸酐酶 的作用的作用） CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- HCO3- 血漿（血漿（NaHCO3） 運輸；運輸；CA36 運輸形式：運輸形式：主要為主要為 HCO3- H+ + HCO3- 運輸運輸 肺泡毛細血管；肺泡毛細血管； 肺泡毛細血管中肺泡毛細血管中 H+ + HCO3- H2 CO3 H2O + CO2 肺泡肺泡 體外；體外；3738 似心臟活

16、動：似心臟活動：節(jié)律性、日夜不停；節(jié)律性、日夜不停； 兩者的起因不同兩者的起因不同 心臟活動：心臟活動：心肌；自主節(jié)律性；心?。蛔灾鞴?jié)律性； 呼吸運動：呼吸運動：骨骼肌；神經(jīng)控制；骨骼??；神經(jīng)控制； 運動神經(jīng)元運動神經(jīng)元 有節(jié)奏的沖動有節(jié)奏的沖動 呼吸肌有節(jié)奏的活動；呼吸肌有節(jié)奏的活動；9.1.4 呼吸運動的調(diào)節(jié)呼吸運動的調(diào)節(jié)39 呼吸運動的神經(jīng)調(diào)節(jié)機制：呼吸運動的神經(jīng)調(diào)節(jié)機制：兩套兩套40 隨意控制系統(tǒng)：隨意控制系統(tǒng)：大腦皮層大腦皮層 大腦皮層大腦皮層 沖動沖動 皮層脊髓束皮層脊髓束 呼吸運動神經(jīng)元（脊髓）呼吸運動神經(jīng)元（脊髓） 有意識地控制有意識地控制呼吸規(guī)式呼吸規(guī)式 深呼吸、呼吸暫停（屏

17、息）深呼吸、呼吸暫停（屏息） 語言活動：語言活動：控制呼吸規(guī)式控制呼吸規(guī)式 發(fā)聲發(fā)聲 語言活動；語言活動；41 自動控制系統(tǒng)：自動控制系統(tǒng)：延髓延髓 延髓：延髓：呼吸中樞呼吸中樞 吸氣神經(jīng)元吸氣神經(jīng)元 神經(jīng)沖動神經(jīng)沖動 吸氣肌收縮；膈肌、吸氣肌收縮；膈肌、外外肋間??；肋間肌； 呼氣神經(jīng)元呼氣神經(jīng)元 神經(jīng)沖動神經(jīng)沖動 呼氣肌收縮；呼氣肌收縮；內(nèi)內(nèi)肋間肌；肋間??；42 化學(xué)感受器化學(xué)感受器 劇烈運動劇烈運動 CO2、O2 外周、中樞化學(xué)感器；外周、中樞化學(xué)感器； 外周化學(xué)感受器外周化學(xué)感受器 頸動脈體、主動脈體；頸動脈體、主動脈體； 監(jiān)測血液中：監(jiān)測血液中：CO2、O2 分壓水平；分壓水平； 43

18、 中樞化學(xué)感受器：中樞化學(xué)感受器：延髓延髓 對血液對血液CO2分壓水平變化敏感；分壓水平變化敏感； 血液血液CO2 中樞化感器細胞中樞化感器細胞 沖動沖動 延髓呼吸中樞延髓呼吸中樞 呼吸活動呼吸活動44 血液血液 CO2 延髓化感器的正常興奮劑延髓化感器的正常興奮劑 過低過低 呼吸暫停；呼吸暫停； 歸納：歸納：血液血液 CO2首先首先 中樞中樞化學(xué)感受器；化學(xué)感受器； 血液血液 O2首先首先 外周外周化學(xué)感受器；化學(xué)感受器；459.2 人體對高山的適應(yīng)人體對高山的適應(yīng)46 高山對人體的影響高山對人體的影響 海拔海拔 大氣壓大氣壓、氧分壓、氧分壓 肺泡氧分壓肺泡氧分壓 動脈血氧飽和度動脈血氧飽和

19、度 海拔海拔5500m：運動能力：運動能力 50%；47 新到高原的人體的反應(yīng)新到高原的人體的反應(yīng) 呼吸頻率呼吸頻率 吸入空氣吸入空氣 心博、心輸出量心博、心輸出量 肺、身體血量肺、身體血量 紅細胞、血紅蛋白生成量紅細胞、血紅蛋白生成量 血液運輸氧的能力血液運輸氧的能力 即使如此調(diào)整，仍易疲勞；即使如此調(diào)整，仍易疲勞； 移民：移民：運動能力弱；不育率運動能力弱；不育率、嬰兒死亡率、嬰兒死亡率 48 世居高原的人的適應(yīng)性（世居高原的人的適應(yīng)性（差別差別） 適應(yīng)性：適應(yīng)性：運動能力強運動能力強 胸大、肺大、呼吸頻率高；胸大、肺大、呼吸頻率高； 心大、心博率低；心大、心博率低； 紅細胞數(shù)量、血紅蛋白

20、量高；紅細胞數(shù)量、血紅蛋白量高； 原因：不清楚原因：不清楚 遺傳因素決定的？生活過程中獲得的？遺傳因素決定的？生活過程中獲得的？499.3 危害身體健康的呼吸系統(tǒng)疾病危害身體健康的呼吸系統(tǒng)疾病50 9.3.1 慢性肺氣腫慢性肺氣腫（自學(xué)）（自學(xué)） 病因：病因：長期吸煙長期吸煙 老年性疾??；老年性疾病； 病理病理 細支氣管阻塞、肺泡破裂；細支氣管阻塞、肺泡破裂； 呼吸膜面積、組織供氧呼吸膜面積、組織供氧 憋氣；憋氣； 肺血管阻力肺血管阻力 右心負擔(dān)右心負擔(dān) 衰竭；衰竭； 長期緩慢發(fā)展長期緩慢發(fā)展 供氧不足、血液供氧不足、血液CO2 過多過多 死亡。死亡。51 9.3.2 感冒感冒、流行性感冒流行性感冒 上呼吸道最常見疾病上呼吸