1、第二节 肺换气和组织换气,一、气体交换的原理,（一）气体的扩散 气体分子不停的进行着无定向的运动，其结果是气体分子从分压高处向分压低处发生净转移，这一过程称为气体扩散。 肺换气和组织换气就是物理性的扩散过程。,气体扩散遵循着以下物理原则：,1.气体从分压高的一侧向低的一侧扩散。2.各气体的扩散方向和量，决定于该气体的分压差、气体的扩散速度和气体在液体中的溶解度。,3.在液体或气液交界面，气体的扩散速度与它在液体中的溶解度密切相关。溶解度高的扩散快。4.气体的扩散速度（1/ 气体分子量）。分子量大的扩散速度慢。,单位时间内气体扩散的容积为气体扩散速率，它受下列因素影响。 分压差扩散面积温度气体溶
2、解度 扩散距离分子量,扩散速率,1.气体的分压差：分压差大扩散快2.气体分子量和溶解度：溶解度高，扩散快 分子量大，扩散慢3.肺泡膜的扩散面积：扩散面积大，扩散快 安静状态下，肺泡扩散面积40m2 运动时肺泡扩散面积70m2 疾病状态时下降,4.扩散距离肺泡膜的厚度（反比关系） 肺纤维化 厚度增加 肺水肿 扩散下降5.温度 液体温度上升，溶解度上升扩散快,6. 肺血流量与通气血流比 0.75秒右心搏出量60ml/每搏 流经肺泡膜气体交换所需时间0.3秒，故时间上有很大贮备潜力。如果血流量下降，气体交换正常交换的总量下降故肺泡通气量与血流量之间必须保持恰当的比值。,通气/血流比值4.2升/5升0
3、.84（VA/Q） （安静时正常值） VA每分肺泡通气量 Q 每分肺血流量,通气/血流比值升高：表示有部分肺泡气不能与血液中的气体充分交换生理无效腔增大。通气/血流比值下降：表示有部分血液经通气不良的肺泡，得不到充分气体交换，相当于功能性动静脉短路。,正常人直立时 肺各局部VAQ分布不均匀肺尖 VA下降/Q下降 比值上升 （可在3以上）肺底 VA下降/Q上升 比值下降 （0.6）,7. 肺扩散容量 指各种气体在单位分压差（1mmHg）下，每 分钟能通过呼吸膜的气体量（ml）。它是测定呼吸膜扩散功能的生理指标。,因为CO2扩散速度大于O2，20：1，所以临床上不存在CO2扩散障碍。一般以O2的扩
4、散容量作为测定指标。 正常成人20ml/min/mmHg 男大于女 ；成人大于老幼,（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压,1.呼吸气及肺泡气的成分和分压 呼吸周期中，肺泡气O2及CO2的含量有轻微波动。 容积百分比 分压 血浆溶解度 扩散速度 N2 79% 600mmHg O2 20.96% 159mmHg CO2 O2 CO2 O2 24:1 20.6:1 CO2 0.04% 0.3mmHg,混合气体的总压力是各组成气体的分压力的总和。各组成气的分压混合气总压力该气体的容积百分比 O2 159mmHg760mmHg79CO2扩散率/ O2扩散率 O2分子量/CO2分子量=32/445.6/
5、6.6在肺泡气O2的扩散率稍大于CO2但由于CO2溶解度 /O2溶解度=0.592/0.0244=24.3/1.0(Herrys law 赫利定理）CO2扩散速率 /O2扩散速率 =（5.6/6.6）（0.592/0.0244)=20.6/1.0,2.血液气体和组织的分压（张力）,二、肺换气过程,混合静脉血PO2是5.32kPa（40mmHg），比肺泡气的13.82 kPa（104mmHg）低，肺泡气中O2向血液中扩散，血液的PO2逐渐上升，最后接近肺泡气的PO2。 混合静脉血PCO2是6.12kPa（46mmHg），比肺泡气的5.32 kPa（40mmHg）高，血液中CO2向肺泡中扩散，血液
6、的PCO2逐渐下降，最后接近肺泡气的PCO2。,第三节 气体在血液中的运输,一、氧和二氧化碳在血液中的存在形式 物理溶解（中介作用）两种形式 化学结合（为主）,O2 溶解 化合结合 CO2 组织或肺 血液 溶解系数 O2 0.022 ml/1ml 全血 CO2 0.511ml/1ml 全血,二、氧的运输,与Hb结合占98.5氧的运输 物理溶解占1.5,氧容量：指每100ml血中，血红蛋白结合氧的最大量。正常Hb在15g/100ml血液中，1gHb结合1.34ml氧。氧容量151.3420ml氧含量：血红蛋白实际结合的氧量。动脉血：20ml氧静脉血：15ml氧,氧饱和度：指氧含量占氧容量的百分比
7、。动脉血，氧含量20ml，氧饱和度为100静脉血，氧含量15ml，氧饱和度为75,（一）Hb与O2的可逆结合,O2分压高（肺） HbO2 HbO2 O2分压低（组织） （还原、紫蓝色） （氧化、红色） 盐键断裂 分子构型紧密型 分子构型疏松型 （T型） 盐键形成 （R型）,特点：,1.可逆性结合，非酶促过程，反应快，受PO2影响。2.O2与血红蛋白的亚铁离子结合，结合后亚铁离子的离子价不变，故称氧合，不是氧化。,3.血红蛋白的珠蛋白由两条肽链和两条肽链构成，每条肽链上结合一个含亚铁离子的血红素分子，每个亚铁离子结合一个O2分子。故每个血红蛋白分子可结合4个O2分（Hb4O8）1gHb可结合1.
8、341.39mlO2。4.血红蛋白两对、肽链与O2结合能力可互相促成结合或解离（释放）。 在肺部，PO2升高促结合；在组织，PO2下降促释放。,血红蛋白的异常形成,1.胎儿血红蛋白（HbF）是由两条链和链结合组成，它对O2亲和力比HbA大。可能由于链不与2，3DPG相结合，不受2，3DPG影响的缘故。2.镰状细胞贫血（HbS)两条链第6位谷氨酸为缬氨酸所取代，使去氧Hb释放O2的能力下降，导致组织缺O2。3.地中海贫血 。 我国常见地贫。由于链合成障碍HbA生成抑制，HbF代偿增多，O2解离曲线左移。,5. Hb与O2的结合或解离曲线呈S型与 Hb的变构效应有关。 Hb与O2结合盐键断裂，R型
9、 Hb与O2解离盐键断裂，T型 T型对O2亲和力小。 R型对O2亲和力大。,Bohr effect,PH下降，H+与Hb多肽链的某些氨基酸残基结合，促使盐键形成（T型），使其对O2亲和力下降。PCO2上升，H+增加。PCO2上升，CO2本身与Hb多肽链终末氨基酸的NH2形成氨甲酰化合物，促盐键形成，从而使Hb对O2亲和力下降。,（二）氧离曲线,反映PO2与氧合Hb饱和度的关系的曲线。,特点：,1.曲线上段：PO2 60100mmHg.坡度较平坦（1）氧分压变化虽大但饱和度变异小即使外界或肺泡中PO2下降，但氧化饱和度依然可维持在较高水平。（2）PO2100mmHg时，氧合饱和度增加很不明显，血
10、氧量增加很少。,2. 曲线中段 PO2 6040mmHg是 HbO2释放O2的部分。 此时Hb氧饱和度75，血O2含量14.4， 即每100ml血液流过组织时释放5mlO2。 血液流经组织时释放出的O2容积所占动脉O2含量的百分数O2利用系数。安静时为25，运动时可增加到75。,3. 曲线下段 PO2 1040mmHg.坡度陡。PO2略有下降，促使较多O2解离，饱和度下降，不利于组织活动的供氧，氧利用系数上升至75。 机制：血红蛋白肽链结合氧时，互相作用。,高原PO2下降 意义：Hb的氧缓冲功能 组织活动 血红蛋白氧缓冲功能：不论血液本身或外界O2浓度有较大幅度变动，而组织PO2仍可保持在稳定
11、的正常范围内。 O2 5ml/100ml/min,（三）影响氧离曲线的因素,1. PH和CO2影响 通常用P50表示Hb对O2的亲和力。 正常P50：PO2 26.5mmHg。 P50上升，亲和力下降，曲线右移； P50下降，亲和力上升，曲线左移。,Bohr效应： Hb分子构型转为T型： PH下降，PCO2上升曲线右移，氧饱和度下降，解离增加。 Hb分子构型R型： PH上升，PCO2下降曲线左移，氧饱和度增加，解离下降。,2.温度的影响T增加曲线右移，氧饱和度下降。T增加H+活动性增加，Hb对O2亲和力下降。T下降Hb与O2亲和力上升，氧饱和度上升，曲线左移，HbO2不易解离出O2（低温麻醉）
12、。,3. 2，3二磷酸甘油酸（2，3DPG）的影响 2，3DPG为RBC内一种有机磷酸盐。 缺氧、贫血 甲状腺素 长时间运动RBC 2，3DPG上升 无氧代谢 脱氧血红蛋白链形成盐键 失去氧合能力（T型）Hb 氧离曲线右移，促氧解离,4.其他因素Fe+ Fe+就失去O2结合能力CO中毒， CO与Hb结合 COHb（无与O2结合能力）,三、二氧化碳的运输,物理溶解CO2的运输 （6） 碳酸氢盐形式 化合结合 （87） （94） 氨基甲酸血红蛋白 （7 ）,（一）碳酸氢盐形式的运输 特点：1.反应可逆，但需酶的促助。 2.结合或解离决定于CO2分压差。 3.反应中伴有Cl的转移。,（二）氨基甲酸血
13、红蛋白的形式运输 在组织中 HbNH2+CO2 HbNHCOOH 肺 HbNHCOO H,特点： 1.反应可逆，无需酶的促助。 2.结合或解离取决于Hb的氧合作用。 脱氧Hb与CO2结合多； 氧合Hb结合少，解离多。 3.CO2分压差的影响不明显。,（三）CO2解离曲线,1.血液中CO2的运输量，决定于CO2分压。PCO2上升运输量上升，两者呈直线关系。,2. Haldane效应（何尔登效应） O2Hb 促使CO2的释放（肺部） 在组织促摄取O2 在肺部促CO2释放 脱氧血红蛋白携带CO2的能力比氧合血红蛋白要大，故动脉血携带CO2量少于静脉血。,3.碳酸酐酶的活性和含量,RBC内碳酸酐酶活性上升运输能力上升RBC内碳酸酐酶含量上升运输能力上升,
