动物生理学呼吸生理ppt课件.ppt

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1、一、肺通气的结构基础和功能一、肺通气的结构基础和功能（一）呼吸道（一）呼吸道上呼吸道：鼻、咽、喉上呼吸道：鼻、咽、喉下呼吸道：气管、支气管、下呼吸道：气管、支气管、 终末细支气管终末细支气管v呼吸道功能呼吸道功能：没有气体交换功能；其黏：没有气体交换功能；其黏膜具有加温、湿润、清洁、过滤空气；其膜具有加温、湿润、清洁、过滤空气；其平滑肌具有调节呼吸道阻力的作用。平滑肌具有调节呼吸道阻力的作用。 呼吸道平滑肌受呼吸道平滑肌受迷走神经迷走神经和和交感神经交感神经支配。迷走神经兴奋，支配。迷走神经兴奋，其末梢释放乙酰胆碱，与气管平滑肌细胞膜上的其末梢释放乙酰胆碱，与气管平滑肌细胞膜上的M M受体结合

2、，引起受体结合，引起平滑肌收缩。交感神经兴奋，其末梢释放去甲肾上腺素，与平滑肌收缩。交感神经兴奋，其末梢释放去甲肾上腺素，与2 2受受体结合，引起平滑肌舒张。体液中的组胺、体结合，引起平滑肌舒张。体液中的组胺、5-5-羟色胺和缓激肽均羟色胺和缓激肽均可引起呼吸道平滑肌收缩。可引起呼吸道平滑肌收缩。 为什么咳嗽病人晚上比白天重为什么咳嗽病人晚上比白天重? ?（二）肺泡（二）肺泡呼吸膜呼吸膜 指隔在肺泡气与肺毛细血管血液之间的极薄指隔在肺泡气与肺毛细血管血液之间的极薄的膜性结构，构成了肺泡气与血液之间进行气的膜性结构，构成了肺泡气与血液之间进行气体交换的气体交换的气- -血屏障。血屏障。 表面张力

3、表面张力 Laplace 定律定律: P=2T/r肺泡肺泡型细胞分泌，主要型细胞分泌，主要成分是成分是二棕榈酰卵磷脂二棕榈酰卵磷脂。作用作用： 降低肺泡的表面张力降低肺泡的表面张力 维持肺泡内压的相对稳定维持肺泡内压的相对稳定 阻止肺泡积液阻止肺泡积液 直接动力直接动力: :肺内压与外界大肺内压与外界大气压间的压力差。气压间的压力差。 原动力原动力: :呼吸运动是肺通气呼吸运动是肺通气的原动力。的原动力。 二、肺通气原理二、肺通气原理（一）肺通气的动力（一）肺通气的动力吸气肌：肋间外肌、膈肌吸气肌：肋间外肌、膈肌呼气肌：肋间内肌、腹肌呼气肌：肋间内肌、腹肌辅助吸气肌：斜角肌、胸锁乳突肌辅助吸气

4、肌：斜角肌、胸锁乳突肌 呼呼吸吸肌肌 呼吸运动呼吸运动呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小 吸气过程吸气过程 ( (平静平静) )吸气时，膈肌、肋间外肌收缩吸气时，膈肌、肋间外肌收缩胸廓扩大胸廓扩大肺容积扩大肺容积扩大肺内压降低（大气压）肺内压降低（大气压）气体进气体进入肺入肺完成吸气。完成吸气。 用力吸气时，辅助吸气肌也参与收缩。用力吸气时，辅助吸气肌也参与收缩。呼气过程呼气过程 ( (平静平静) )呼气时，膈肌、肋间外肌舒张呼气时，膈肌、肋间外肌舒张胸廓缩小胸廓缩小肺容积减小肺容积减小肺内压增加（大气压）肺内压增加（大气压）气体排出气体排出肺

5、肺完成呼气。完成呼气。 用力呼气时，呼气肌才发生收缩用力呼气时，呼气肌才发生收缩胸廓进一步缩胸廓进一步缩小小肺内压进一步增加肺内压进一步增加更多气体排出肺。更多气体排出肺。 胸式呼吸胸式呼吸：主要由肋间外肌舒缩使肋骨和胸骨运：主要由肋间外肌舒缩使肋骨和胸骨运动而产生的呼吸运动，表现为胸部起伏明显；动而产生的呼吸运动，表现为胸部起伏明显； 腹式呼吸腹式呼吸：由膈肌舒缩而产生的呼吸运动，表：由膈肌舒缩而产生的呼吸运动，表现为腹部起伏明显现为腹部起伏明显 ； 胸腹式呼吸胸腹式呼吸（混合式呼吸）：肋间外肌和膈肌（混合式呼吸）：肋间外肌和膈肌都参与呼吸运动，胸腹部都有明显起伏运动。都参与呼吸运动，胸腹部

6、都有明显起伏运动。 呼吸运动的形式：呼吸运动的形式：胸膜腔胸膜腔测定方法测定方法: : 直接法直接法 间接法间接法胸内压胸内压胸膜腔内的压力，称为胸膜腔内压胸膜腔内的压力，称为胸膜腔内压成因成因: : 两两种方向相反作用力的代数和种方向相反作用力的代数和胸内压大气压肺回缩力胸内压大气压肺回缩力胸内压胸内压0 0肺回缩力肺回缩力迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜外移使肺扩张迫使脏层胸膜外移使肺扩张( (肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力) ) 肺肺 回回 缩缩 力力 ( (大大 气气 压压) ) 肺肺 内内 压压 呼吸肌的舒缩形成的呼吸运动。呼吸肌的舒缩形成的

7、呼吸运动。 呼吸运动引起的肺的被动扩张呼吸运动引起的肺的被动扩张和回缩所形成的肺内压与大气压之间的压力差。和回缩所形成的肺内压与大气压之间的压力差。 胸内负压是实现肺通气的胸内负压是实现肺通气的必要条件必要条件。概括肺通气的动力如下：概括肺通气的动力如下：肺的弹性阻力肺的弹性阻力胸廓的弹性阻力胸廓的弹性阻力气道阻力气道阻力惯性阻力惯性阻力组织粘滞阻力组织粘滞阻力弹性阻力（弹性阻力（7070）非弹性阻力（非弹性阻力（3030）（静态阻力）（动态阻力）二、肺通气原理二、肺通气原理（二）肺通气的阻力（二）肺通气的阻力弹性阻力弹性阻力肺的弹性阻力肺的弹性阻力肺弹性组织回缩力肺弹性组织回缩力:1/3:1

8、/3肺泡内气肺泡内气- -液界面的表面力液界面的表面力 :2/3:2/3胸廓的弹性阻力胸廓的弹性阻力胸廓的弹性阻力则是由胸廓的弹性组织所形成胸廓的弹性阻力则是由胸廓的弹性组织所形成在在平静呼气或深呼气平静呼气或深呼气时，胸廓缩小时时，胸廓缩小时( (肺容量肺容量6767),),胸廓的弹性回缩力向外胸廓的弹性回缩力向外= =吸气的动力，呼气的阻力；吸气的动力，呼气的阻力；在在平静吸气或深吸气平静吸气或深吸气时，胸廓扩大时时，胸廓扩大时( (肺容量肺容量6767),),胸廓的弹性回缩力向内胸廓的弹性回缩力向内= =吸气的阻力，呼气的动力。吸气的阻力，呼气的动力。在在平静吸气末平静吸气末，胸廓处于自

9、然位置时，胸廓处于自然位置时( (肺容量肺容量6767) )，胸廓无变形，不表现有弹性回缩力；胸廓无变形，不表现有弹性回缩力；非弹性阻力非弹性阻力 ( (一一) )肺容积和肺容量是反映进出肺气体量的指标肺容积和肺容量是反映进出肺气体量的指标 ( (二二) ) 肺通气量和肺泡通气量分别反映肺通气肺通气量和肺泡通气量分别反映肺通气的程度和效率的程度和效率 肺每分通气量潮气量肺每分通气量潮气量呼吸频率呼吸频率 生理无效腔生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔解剖无效腔肺泡无效腔肺泡通气量肺泡通气量( (潮气量潮气量- -无效腔气量无效腔气量) )呼吸频率呼吸频率平静呼吸平静呼吸 肺每分通气量肺每分通气量 5

10、00ml500ml16168L8L肺泡通气量肺泡通气量 (500ml(500ml150ml)150ml)16165.6L5.6L浅而快的呼吸浅而快的呼吸 肺每分通气量肺每分通气量 250ml250ml32328L8L肺泡通气量肺泡通气量 (250ml(250ml150ml)150ml)32323.2L3.2L深而慢的呼吸深而慢的呼吸 肺每分通气量肺每分通气量 1000ml1000ml8 88L8L肺泡通气量肺泡通气量 (1000ml(1000ml150ml)150ml)8 86.8L6.8L成因成因: : 两两种方向相反作用力的代数和种方向相反作用力的代数和胸内压大气压肺回缩力胸内压大气压肺回

11、缩力胸内压胸内压0 0肺回缩力肺回缩力迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜外移使肺扩张迫使脏层胸膜外移使肺扩张( (肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力) ) 肺肺 回回 缩缩 力力 ( (大大 气气 压压) ) 肺肺 内内 压压 动力动力：膜两侧的气体分压差。：膜两侧的气体分压差。 速率速率：= = 扩散速率（扩散速率（D D）D P T A Sd MW气体的扩散气体的扩散气体分子总是不停地进行无定向的运动，当不同区域气体分子总是不停地进行无定向的运动，当不同区域存在分压差时，气体分子将从分压高处向分压低处发存在分压差时，气体分子将从分压高处向分压低处发生净转

12、移，这一过程称为生净转移，这一过程称为 肺换气肺换气影响肺换气的因素影响肺换气的因素 呼吸膜的呼吸膜的厚度厚度 反比反比 呼吸膜的呼吸膜的面积面积 正比正比 通气通气/ /血流比值血流比值(VA/Q(VA/Q比值比值) )概念概念: :每分钟肺泡通气量每分钟肺泡通气量(VA)(VA)和每分钟肺血流量和每分钟肺血流量(Q)(Q)之间的比值。正常情况下，之间的比值。正常情况下， VA/Q = 4.2/5 = 0.84VA/Q = 4.2/5 = 0.84几点说明几点说明：lVA/VA/QorQor换气效率换气效率缺缺O O2 2和和COCO2 2潴留的症状潴留的症状; ;但以但以缺缺O O2 2为

13、为主主，原因：，原因： A-VA-V血间血间POPO2 2PCOPCO2 2 功能性功能性A-VA-V短路时，短路时，A A血血POPO2 2的程的程度度V V血血PCOPCO2 2； COCO2 2的扩散系数是的扩散系数是O O2 2的的2020倍，倍，COCO2 2的扩散速的扩散速O O2 2，不易不易出现出现COCO2 2潴留的症状；潴留的症状； A A血血POPO2 2和和PCOPCO2 2时，可刺激呼吸，增加肺泡通气量，时，可刺激呼吸，增加肺泡通气量，有助于有助于COCO2 2的排出，而几乎无助于的排出，而几乎无助于O O2 2的摄取（的摄取（O O2 2和和COCO2 2解离曲线的

14、解离曲线的特点所决定的）。特点所决定的）。 血液运输气体有两种方式：一种是血液运输气体有两种方式：一种是物理溶解物理溶解方式，方式，另一种是另一种是化学结合化学结合形式。以物理溶解方式运输氧和二形式。以物理溶解方式运输氧和二氧化碳的量。虽然很少，但很重要。氧化碳的量。虽然很少，但很重要。肺泡肺泡O2 溶解溶解O2 化学结合化学结合O2 溶解溶解O2 O2 CO2 溶解溶解CO2 化学结合化学结合CO2 溶解溶解CO2 CO2 组织组织u物理溶解形式的运输：仅占物理溶解形式的运输：仅占1.5%1.5%u化学结合形式的运输：占化学结合形式的运输：占98.5%98.5%，形式为，形式为HbOHbO2

15、 2Fe2+ POPO2 2( (氧合氧合) )POPO2 2( (氧离氧离) )HbOHbO2 2鲜红色鲜红色暗紫色暗紫色氧解离曲线的上段氧解离曲线的上段 反反映血红蛋白与氧的结合映血红蛋白与氧的结合的部分。的部分。 氧解离曲线的中段氧解离曲线的中段 反反映映HbO2 2释放氧的部分。释放氧的部分。 氧解离曲线的下段氧解离曲线的下段 反反映的是血红蛋白与氧的映的是血红蛋白与氧的解离解离。 血液血液PCOPCO2 2和和pHpH：血液：血液PCOPCO2 2上升或上升或pHpH下降时，氧饱和下降时，氧饱和度下降，度下降，P50P50增大，曲线右移；反之，氧离曲线左移。增大，曲线右移；反之，氧离

16、曲线左移。血液血液PCO2和和pHpH改变对氧离曲线的影响改变对氧离曲线的影响 称为称为波尔效应波尔效应 温度温度：温度升高，氧饱和度下降，曲线右移；反之：温度升高，氧饱和度下降，曲线右移；反之，氧离曲线左移。，氧离曲线左移。 2,32,3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸（2,32,3DPGDPG）：当血液中含量）：当血液中含量增加时，氧离曲线右移。增加时，氧离曲线右移。 一氧化碳一氧化碳 HbHb自身性质自身性质u物理溶解形式的运输：占物理溶解形式的运输：占5%5%u化学结合形式的运输：化学结合形式的运输：碳酸氢盐碳酸氢盐占占88%88%，氨基甲氨基甲酰血红蛋白酰血红蛋白占占7%7%在在血浆血浆中中

17、COCO2 2主要以主要以碳酸氢钠碳酸氢钠的形式运输的形式运输 COCO2 2+H+H2 2O O H H2 2COCO3 3 HCOHCO3 3- -+H+H+ +在在红细胞红细胞中以中以碳酸氢钾碳酸氢钾和和氨基甲酰血红蛋白氨基甲酰血红蛋白的形式运输的形式运输 碳酸氢钾形式的运输碳酸氢钾形式的运输 COCO2 2+H+H2 2O O H H2 2COCO3 3 HCOHCO3 3- -+H+H+ +碳酸酐酶碳酸酐酶在组织二氧化碳运输形式在组织二氧化碳运输形式氨基甲酰血红蛋白形式的运输氨基甲酰血红蛋白形式的运输HbNHHbNH2 2O O2 2+H+H+ +CO+CO2 2 HHbNHCOOH

18、+OHHbNHCOOH+O2 2肺肺组织组织霍尔登效应霍尔登效应：氧与：氧与HbHb结合可促使结合可促使COCO2 2释放，而去氧释放，而去氧HbHb则容易与则容易与COCO2 2结合的现象称为结合的现象称为COCO2 2解离曲线解离曲线 脊髓脊髓 呼吸运动的初级中枢呼吸运动的初级中枢 低位脑干：低位脑干：脑桥和延髓脑桥和延髓呼吸中枢呼吸中枢：指中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的：指中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群。它们分布在大脑皮质、间脑、脑桥、延神经细胞群。它们分布在大脑皮质、间脑、脑桥、延髓和脊髓等部位。髓和脊髓等部位。横切，呼吸节律无明显变化横切，呼吸节律无明显变化横切，呼

19、吸变深变慢横切，呼吸变深变慢横切，喘吸横切，喘吸横切，呼吸运动停止横切，呼吸运动停止切断，长吸式呼吸切断，长吸式呼吸三级呼吸中枢学说，即在三级呼吸中枢学说，即在延髓内延髓内有喘息中枢，产生有喘息中枢，产生最基本最基本的呼吸节律的呼吸节律；脑桥下部有能兴奋吸气的长吸中枢；脑桥下部有能兴奋吸气的长吸中枢；脑桥脑桥上部上部有抑制吸气的中枢，称有抑制吸气的中枢，称呼吸调整中枢。呼吸调整中枢。低位脑干：低位脑干：脑桥和延髓脑桥和延髓 大脑皮层大脑皮层 通过皮层脑干束和皮层脊髓束在一定程度上随意控制通过皮层脑干束和皮层脊髓束在一定程度上随意控制低位脑干和脊髓呼吸神经元的活动，以保证其他与呼低位脑干和脊髓呼

20、吸神经元的活动，以保证其他与呼吸相关的重要活动的完成如说话、吞咽、咳嗽等，还吸相关的重要活动的完成如说话、吞咽、咳嗽等，还能在一定限度内随意屏气或加深加快呼吸。能在一定限度内随意屏气或加深加快呼吸。 肺通气肺通气 增加脑脊液增加脑脊液中二氧化碳和氢中二氧化碳和氢离子浓度离子浓度 摘除外周化学感摘除外周化学感受器或切断传入神经受器或切断传入神经后，吸入二氧化碳后，吸入二氧化碳肺通气肺通气 增加脑脊液增加脑脊液中二氧化碳和氢中二氧化碳和氢离子浓度离子浓度 保持人工脑脊液的保持人工脑脊液的pHpH不不变，用含高浓度二氧化碳的变，用含高浓度二氧化碳的人工脑脊液灌流脑室人工脑脊液灌流脑室 摘除外周化学感

21、摘除外周化学感受器或切断传入神经受器或切断传入神经后，吸入二氧化碳后，吸入二氧化碳主动脉体Aortic bodies颈动脉体颈动脉体Carotid bodies外周化学感受器外周化学感受器Peripheral Chemoreceptor化学感受器化学感受器Chemoreceptor中枢化学感受器中枢化学感受器central Chemoreceptor迷迷走走神神经经窦窦神神经经呼吸中枢呼吸中枢u H+ 对呼吸运动的影响：对呼吸运动的影响：u CO2 对呼吸运动的影响对呼吸运动的影响：血液血液H+脑脊液脑脊液H+中枢化学感受器中枢化学感受器外周化学感受器外周化学感受器肺通气肺通气血脑屏障血脑屏障

22、中枢化学感受器中枢化学感受器外周化学感受器外周化学感受器血液血液CO2脑脊液脑脊液CO2血脑屏障血脑屏障脑脊液脑脊液H+吸入吸入CO2呼吸中枢呼吸中枢7%肺通气肺通气u 缺缺O2 对呼吸运动的影响：对呼吸运动的影响：血液血液PO2外周化学感受器外周化学感受器缺缺O2 中中 枢枢肺通气肺通气 1868年奥地利医生年奥地利医生Josef Breuer与德国生理学家与德国生理学家Ewald Hering实验中发现，在麻醉动物，肺扩张或向肺内充气可引实验中发现，在麻醉动物，肺扩张或向肺内充气可引起吸气活动的抑制，而肺萎陷或由肺内抽气则可引起吸气活起吸气活动的抑制，而肺萎陷或由肺内抽气则可引起吸气活动的

23、加强。切断迷走神经后，上述反应消失，说明上述现象动的加强。切断迷走神经后，上述反应消失，说明上述现象是由是由迷走神经迷走神经参与的反射性反应。这种由肺扩张引起的吸气参与的反射性反应。这种由肺扩张引起的吸气抑制或由肺萎陷引起的吸气兴奋的反射，也称为抑制或由肺萎陷引起的吸气兴奋的反射，也称为黑黑-伯反射伯反射 u 肺扩张反射：肺扩张时抑制吸气活动、促进吸气转换为肺扩张反射：肺扩张时抑制吸气活动、促进吸气转换为呼气的反射呼气的反射 u 肺萎陷反射：肺萎陷时增强吸气活动或促进呼气转换肺萎陷反射：肺萎陷时增强吸气活动或促进呼气转换为吸气的反射为吸气的反射 指呼吸肌的本体感受器肌梭受到牵张刺激时，上传指呼

24、吸肌的本体感受器肌梭受到牵张刺激时，上传冲动而引起呼吸肌反射性收缩加强。冲动而引起呼吸肌反射性收缩加强。咳嗽反射和喷嚏反射咳嗽反射和喷嚏反射 1.1.呼吸包括哪几个过程呼吸包括哪几个过程? ?2.2.胸内负压是如何形成的胸内负压是如何形成的? ?有何生有何生理意义？理意义？3.3.什么是肺泡表面活性物质什么是肺泡表面活性物质? ?有何有何生理功能？生理功能？思考题思考题1.1.O O2 2及及COCO2 2在血液中的运输方式有哪些在血液中的运输方式有哪些? ?2.2.氧离曲线的影响因素有哪些？氧离曲线的影响因素有哪些？3.3.试述氧离曲线的特征及其意义。试述氧离曲线的特征及其意义。4.4.化学感受性反射对呼吸运动的调节？化学感受性反射对呼吸运动的调节？思考题思考题