動(dòng)物生理學(xué)第四章呼吸

動(dòng)物生理學(xué)第四章呼吸第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三概述一、呼吸過程

(活動(dòng)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(shí)，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。第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三呼吸過程包括：（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：第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三

O2O2

肺靜脈左心主動(dòng)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(dòng)脈右心前、后腔靜脈

CO2CO2

肺通氣肺換氣氣體運(yùn)輸內(nèi)呼吸

外呼吸第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三二、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。第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三肺與外界環(huán)境的氣體交換過程，即肺通氣(pulmonaryventilation)

。一、肺通氣的動(dòng)力——呼吸運(yùn)動(dòng)（氣體由壓力高處流向壓力低處，當(dāng)肺擴(kuò)張時(shí)，壓力＜大氣壓—吸氣，當(dāng)肺縮小時(shí)，壓力＞大氣壓—呼氣。但肺本身是個(gè)彈性組織，不能主動(dòng)張縮，只有在被外力擴(kuò)張后，才能自動(dòng)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(dòng)，即呼吸運(yùn)動(dòng)。）第一節(jié)肺通氣第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三（一）呼吸運(yùn)動(dòng)1、吸氣動(dòng)作（運(yùn)動(dòng)）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(dòng)擴(kuò)張→肺內(nèi)壓＜大氣壓→空氣從外入肺→完成吸氣(inspiration)動(dòng)作。第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三2、呼氣動(dòng)作（運(yùn)動(dòng)）吸氣停止后，平和吸氣肌舒張，胸腔恢復(fù)原位縮小，同時(shí)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(dòng)作。上述呼吸運(yùn)動(dòng)叫平和呼吸。吸氣是主動(dòng)的，呼氣是被動(dòng)的。但在用力呼吸時(shí)，呼氣和吸氣都是主動(dòng)的，并且頸、胸、腰、背部肌肉都參與吸氣運(yùn)動(dòng)。第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三

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(dòng)。腹式呼吸：由膈肌舒縮、腹壁起伏為主的呼吸運(yùn)動(dòng)。一般正常動(dòng)物的呼吸表現(xiàn)為胸壁和腹壁運(yùn)動(dòng)都比較明顯的胸腹式呼吸。只在疾病時(shí)，才表現(xiàn)為單一的胸式或腹式呼吸。第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三4、呼吸運(yùn)動(dòng)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(shí)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(dòng)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。）第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三吸氣之初：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(dòng)回縮，壓縮肺內(nèi)氣體，肺內(nèi)壓↑暫時(shí)＞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)。第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三（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(dòng)張縮，同時(shí)潤滑2層膜、減少摩擦。第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三2、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(shí)，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，因此第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三

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)。第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三（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(shí)負(fù)壓↑，有利于嘔吐和反芻時(shí)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(dòng)，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。第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三有6層結(jié)構(gòu)：分別是：第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三(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)。第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三2、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。第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三（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，DPL阻止了液體濾出，防止肺泡積液和肺水腫。c：維持大小肺泡容量的穩(wěn)定性：小肺泡表面積小，DPL分布密集，降低表面張力的作用大，回縮力減小，以免塌陷。大肺泡表面積大，DPL分布稀疏，降低表面張力作用小，回縮力增大，不致膨脹而破裂。d:降低肺彈性阻力，增加其順應(yīng)性，減少吸氣做功。第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三二、肺容量與肺通氣量（一）肺容量(pulmonarycapacity)1、概念：指肺能容納的氣體量。（據(jù)肺容量在呼吸過程中的變化，分為下列幾種）2、組成及其聯(lián)系（1）潮氣量(tidalvolume)：平靜呼吸時(shí)，每次吸入或呼出的氣體量。（2）補(bǔ)吸氣量(inspiratoryreservevolume)：平和吸氣末，再盡力吸氣，多吸入的氣體量。第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三（3）補(bǔ)呼氣量(expiratoryreservevolume)：在平和呼氣末，再盡力呼氣，多呼出的氣體量。（4）肺活量（vitalcapacity）=補(bǔ)吸氣量+潮氣量+補(bǔ)呼氣量之和。即：在最大吸氣后，從肺內(nèi)呼出的最大氣體量?？煞从撤瓮鈾C(jī)能的大小，是每次肺通氣的最大能力。（5）機(jī)能余氣量：平靜呼氣后，殘存于肺內(nèi)的氣體量。即余氣量(residualvolume)和補(bǔ)呼氣量之和。(在肺通氣時(shí)，緩沖肺泡內(nèi)氣體分壓變化，防止吸入的新鮮空氣使肺泡氣體濃度變化過大。)第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三呼第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三（二）肺通氣量(pulmonaryventilation)1、每分通氣量：每分鐘吸入或呼出的氣體總量。=潮氣量×呼吸頻率活動(dòng)使呼吸深度和頻率均高，每分通氣量高。肺的最大通氣量：每分鐘吸入或呼出的最大氣體量。它反映肺在每分種的最大通氣能力，比肺活量更能客觀地反映肺通氣機(jī)能。2、肺泡(alveolar)通氣量：每次吸入的氣體，其中能夠進(jìn)入肺泡的氣體量。=（潮氣量-無效腔氣量）×呼吸頻率第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三3、解剖無效腔：從鼻腔→終末細(xì)支氣管的呼吸道，不進(jìn)行氣體交換，又稱死腔(deadspace)。4、肺泡無效腔：不能與血液發(fā)生氣體交換的肺泡空間。（因某些肺泡缺血或血流不足引起，健康動(dòng)物可忽略不計(jì)。）5、生理無效腔：解剖無效腔與肺泡無效腔之和?？刻岣吆粑l率增大每分通氣量，進(jìn)入肺泡的新鮮空氣少，交換率低。而增加潮氣量，進(jìn)入肺泡的新鮮空氣多，氣體交換率高。

第24頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三三、肺通氣的阻力即肺通氣過程中所遇到的阻力。來自兩方面：彈性阻力與非彈性阻力。（一）彈性阻力與順應(yīng)性1、彈性阻力（elasticresistance,R）：彈性組織阻止變形，恢復(fù)原位的力。包括：肺和胸廓的彈性阻力，是平和呼吸時(shí)的主要阻力，約占總阻力70%。肺彈性阻力的1/3來自肺組織彈性，2/3來自肺泡表面張力。第25頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三（無論擴(kuò)張還是收縮，只要變形都會產(chǎn)生彈性阻力使其回位。所以呼吸肌必需收