第二章 呼吸第三章 血液第四章 血液循环氧运输系统8/11/20241氧运输系统糖+脂肪+氧气ATP（吸氧）（运氧）（用氧）（能量=能量物质+氧）氧运输系统=呼吸系统+血液+血液循环肺通气肺通气换换气气血液载氧血液载氧心脏泵血心脏泵血骨骼肌摄骨骼肌摄氧、线粒氧、线粒体内氧化体内氧化8/11/20242第二章 呼吸教学目的与要求：1、了解呼吸的意义及呼吸的基本过程。、了解呼吸的意义及呼吸的基本过程。2、掌握肺通气和肺换气的原理。、掌握肺通气和肺换气的原理。3、熟悉气体的血液运输形式，呼吸节律的产生和呼吸运动、熟悉气体的血液运输形式，呼吸节律的产生和呼吸运动的调节。的调节。教学重点与难点：1、外呼吸的活动规律。、外呼吸的活动规律。2、呼吸运动的调节机制以及运动对呼吸机能的影响。、呼吸运动的调节机制以及运动对呼吸机能的影响。 8/11/20243第二章 呼吸前言第一节：肺通气和肺换气第二节：气体的运输第三节：呼吸的调节第四节：呼吸对运动和训练的反应和适应8/11/20244前言一、呼吸系统的组成二、呼吸的概念三、呼吸的过程8/11/20245呼吸系统包括了呼吸道和肺泡。呼吸道：分上、下两部分，上呼吸道由鼻、咽、喉组成，下呼吸道由气管及各级支气管组成。呼吸道有加温、润湿和净化空气的功能，有通过调节支气管平滑肌的舒缩来改变呼吸道的口径进而影响气流阻力的功能，但呼吸道不具备气体交换的功能。肺泡：人体左右肺共有6-7亿个，总面积约为70-100平方米。从由单层上皮细胞构成的肺泡膜到肺毛细血管壁，是气体交换必须穿越的结构，该结构称作呼吸膜，呼吸膜共有六层结构，其厚度仅为l从m，厚度越薄，气体的通透性越强。 一、呼吸系统的组成一、呼吸系统的组成8/11/20246二、呼吸的概念：呼吸：人体与外界环境之间进行的气体交换过程。8/11/20247三、呼吸的过程（三个环节）1.外呼吸：外界环境与血液在肺部进行气体交换（肺通气和肺换气） 2.内呼吸：血液通过组织液与组织细胞进行气体交换 3.气体在血液中的运输8/11/20248呼吸过程：外呼吸：外呼吸：外界外界环境与血液在肺境与血液在肺部部实现的气体交的气体交换过程程。气体运气体运输：氧气和二氧化碳氧气和二氧化碳在血液中的运在血液中的运输。内呼吸内呼吸：血液与血液与组织细胞胞间的气体交的气体交换过程。程。肺通气：肺通气：肺与肺与外界外界环境的气体境的气体交交换。肺肺换气气：肺泡肺泡与肺毛与肺毛细血管血管间的气体交的气体交换。呼呼吸吸8/11/20249三、呼吸的过程：三个环节空空气气呼呼吸吸道道肺肺泡泡肺肺毛毛细细血血管管肺肺静静脉脉左左心心动动脉脉肺肺动动脉脉毛毛细细血血管管右右心心静静脉脉组组织织细细胞胞O O2 2COCO2 2O O2 2COCO2 2外呼吸外呼吸气体运输气体运输内呼吸内呼吸血液血液循环循环8/11/202410第一节：肺通气和肺换气一、肺通气（一）肺通气的动力和阻力（一）肺通气的动力和阻力（二）肺的容积和肺容量（二）肺的容积和肺容量（三）肺通气量（三）肺通气量（四）训练对肺通气功能的影响（四）训练对肺通气功能的影响8/11/202411一：肺通气肺的基本容肺的基本容积和肺容量和肺容量肺通气量肺通气量肺通气肺通气动力和阻力力和阻力肺通气的肺通气的调节8/11/202412（一）肺通气的动力和阻力（一）呼吸运动（二）呼吸过程中肺内压的变化（三）呼吸过程中胸内压的变化（四）肺通气的阻力8/11/202413（一）呼吸运动(一)呼吸运动概念：胸廓的节律性扩大和缩小。它是通过呼吸肌的舒缩活动来实现的，构成肺的通气动力。呼吸肌： 主要吸气肌：膈肌和肋间外肌 辅助吸气肌：胸肌、斜方肌、胸锁乳突肌和背阔肌等 呼气肌：肋间内肌和腹壁肌8/11/202414 1.平静呼吸 2.用力呼吸 3.呼吸形式8/11/2024151.平静呼吸肺内压大气压，肺内压大气压，气体经呼吸道出肺气体经呼吸道出肺胸廓容积缩小胸廓容积缩小, ,肺被动缩小肺被动缩小膈肌和肋间外肌舒张，膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位，肋骨和膈肌弹性回位，缩小胸廓缩小胸廓上下上下、前后前后、左右径左右径肺内压大气压，肺内压大气压，气体经呼吸道入肺气体经呼吸道入肺胸廓容积扩大，胸廓容积扩大，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张肺在胸膜腔负压作用下被动扩张( (因肺无主动扩缩的组织结构因肺无主动扩缩的组织结构) ) 膈肌收缩使膈顶下移，膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径增大胸廓的上下径肋间外肌收缩使肋骨上提肋间外肌收缩使肋骨上提, ,扩大胸廓前后、左右径扩大胸廓前后、左右径 吸吸 气气 呼呼 气气8/11/2024162.用力呼吸 用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进一步扩大。 用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加（肋间内肌+腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小。平静呼吸与用力呼吸特点： 平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。 用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。 平静呼吸时，肋间外肌所起的作用膈肌。8/11/2024173.呼吸形式 呼吸形式：胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸 混合呼吸:正常成人 膈式呼吸或腹式呼吸:婴儿；双杠或地上做倒立的动作 肋式或胸式呼吸:双杠屈体直角动作造型 8/11/202418图图02 呼吸时膈肌位置的变化呼吸时膈肌位置的变化图图03 呼吸时肋骨位置的变化呼吸时肋骨位置的变化8/11/202419（二）呼吸过程中肺内压的变化平静吸气初:肺内压 大气压=2-3mmHg 气出肺用力呼吸时:肺内压的升降变化有所增加。 如：紧闭声门或口鼻，再用力做呼气动作(憋气)时，肺内压可高于大气压60-140mmHg。若此时做用力吸气动作，肺内压可低至-30-lOOmmHg。 8/11/202420（三）呼吸过程中胸内压的变化概念：胸膜腔内的压力。胸膜位于肺表面的部分为胸膜脏层，位于胸壁内表面的部分为胸膜壁层。这两个部分延续相连，形成密闭的间隙，即胸膜腔。8/11/202421（三）呼吸过程中胸内压的变化胸内压特点： 胸内压在呼吸过程中始终低于大气压，为负压。 平静呼气之末胸内压为与-5 -3mmHg，平静吸气之末胸内压为-l0 -5mmHg，用力吸气时负压可达-3OmmHg。 8/11/202422胸内负压的形成原因：婴儿出生后，胸廓和肺发育的速度不均衡，肺发育较慢，胸廓发育较快，胸廓容积大于肺。由于胸膜壁层和脏层的紧贴不分，即使在呼气之末也是如此，因而肺始终处于被动牵拉状态，肺本身是有弹性的组织，肺泡又有表面张力，这两种因素使肺具有了回缩力。所以胸膜腔内的压力应是肺的回缩力与反方向作用于胸膜腔的肺内压(或大气压)之和，即： 胸内压=肺内压(或大气压)-肺回缩力 8/11/202423胸内负压的主要作用：有利于肺泡进行气体交换；有利于静脉血和淋巴液的回流。运动时采用深呼吸，能够有效地促进肺泡气的交换和有效地促进静脉血的回心。8/11/202424（四）肺通气的阻力胸壁的弹性阻力弹性阻力肺的弹性阻力肺通气阻力非弹性阻力气道阻力组织粘滞性阻力8/11/202425二、肺的容积和肺容量(一)肺容积（4部分组成） (二)肺容量 8/11/202426(一)肺容积（4部分组成）1.潮气量：每次呼吸时吸入或呼出的气量（500ml）。 2.补吸气量：平静吸气末，再尽力吸气所吸入的气量（15002000ml）。 3.补呼气量：平静呼气末，再尽力呼气所呼出的气量（9001200ml）。4.余气量(残气量):最大呼气末,肺内余留的气体量（10001500ml）.8/11/202427(二)肺容量 1.深吸气量：补吸气量潮气量，男子3000ml 女子2000ml意义：是衡量最大通气潜力的一个重要指标 。2.功能余气量：平静呼气末，肺内余留的气体量。余气量补呼气量(2500ml）。 意义：缓冲肺泡中PO2、PCO2的变化，避免其过高或过低，有利气体交换。 3.肺活量:（Vital Capacity VC）最大吸气后，尽力所能呼出的最大气体量。潮气量补吸气量补呼气量 男3650ml 女2751ml 优秀运动员7000ml.4.肺总容量：肺所容纳的最大容量。男5300ml 女4000ml 8/11/202428肺容量及其变化8/11/202429三、肺通气量(一)每分通气量（VE）(二)肺泡通气量（AV）(三)最大通气量（ VEmax）8/11/202430(一)每分通气量（VE）概念：每分钟吸入或呼出鼻腔的气体总量。 VE呼吸频率（次）潮气量（ml） 安静：1216次500 ml68L 运动员：180L/min8/11/202431(二)肺泡通气量（AV）概念：每分吸入肺泡的的气体量。 肺泡通气量（潮气量无效腔）呼吸频率 （次/分） 安静：（500150）124200ml/min 深而慢的呼吸比浅而快的呼吸有利? 8/11/202432图图07 肺通气量的影响因素肺通气量的影响因素8/11/202433图图08 呼吸时肺容积变化示意图呼吸时肺容积变化示意图8/11/202434(三)最大通气量（ VEmax）以适宜的呼吸频率和呼吸深度进行呼吸时所测得的每分通气量，称最大通气量。一般只做15秒钟通气量的测定，并将所测得的值乘以4，即为每分最大通气量。是衡量通气功能的重要指标，可用来评价受试者的通气储备能力。还可用通气贮量的百分比来表示：8/11/202435运动与肺通气量 1、运动中和运动后恢复期肺通气量变化的规律 8/11/202436肺通气机能的指标(一)肺活量肺活量反映了肺一次通气的最大能力，也是测定肺通气功能简单易行的指标，应用较普遍，常用于评定运动员的训练水平和开展国民体质测定。(二)连续肺活量连续地测五次肺活量，根据五次所测数值的变化趋势，判断呼吸肌的机能能力。(三)时间肺活量在最大吸气之后，以最快速度进行最大呼气，记录在一定时间内所能呼出的气量。第l秒： 83%肺活量 最有意义第2秒： 96%肺活量第3秒： 99%肺活量时间肺活量是一个评价肺通气功能较好的动态指标，它不仅反映肺活量的大小，而且还能反映肺的弹性是否降低、气道是否狭窄、呼吸阻力是否增加等情况。 8/11/202437四、训练对肺通气功能的影响一、通气效率的提高和呼吸肌耗氧量的下降二、氧通气当量的下降三、训练对运动时每分通气量的影响8/11/202438一、通气效率的提高和呼吸肌耗氧量的下降通气效率的提高呼吸肌耗氧量的下降8/11/202439二、氧通气当量的下降通气当量:每分通气量与每分吸氧量的比率，即机体每吸入1L氧需要多少升的通气量。人体安静时的通气当量为24。通气当量与运动强度、年龄、性别、运动专项有关。通气当量是评价呼吸效率的一项重要指标。 8/11/202440三、训练对运动时每分通气量的影响图图3-4训练对运动时每分通气量的影响8/11/202441二：肺换气（一）气体交换的动力和过程（二）影响气体交换的因素（三）氧扩散容量8/11/202442一、气体交换的动力和过程（一）动力（二）过程8/11/202443（一）动力气体交换组成：肺泡和血液（呼吸膜） 血液和组织细胞（毛细血管壁和组织细胞膜） 气体交换动力： 方式：扩散以物理的原则，PO2、PCO2按各自分压由高向底扩散。 动力：分压差表3-1安静时肺泡气、血液和组织内PO2和Pco2（单位：Kpa,括号内mmHg） 肺泡气肺泡气静脉血静脉血动脉血动脉血组织组织Po2Po213.6(10213.6(102)5.33(40)5.33(40)13.33(10013.33(100) )4.00(30)4.00(30)Pco2Pco25.33(40)5.33(40)6.13(46)6.13(46)5.33(40)5.33(40)6.67(50)6.67(50)8/11/202444O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 O2 O2CO2 CO2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 O2 O2 肺泡肺泡肺泡毛肺泡毛细血管血管组织毛毛细血管血管细胞胞两个部位的气体分两个部位的气体分压差。差。8/11/202445肺泡气静脉血动脉血组织Po213.60(102)5.33(40)13.33(100)4.00(30)Pco25.33(40)6.13(46)5.33(40)6.67(50) 表表3-1安静安静时肺泡气肺泡气/血液和血液和组织内内Po2和和Pco28/11/202446（二）过程（一）肺换气 O2 肺循环中： 肺泡PO2静脉血PO2静脉血 肺泡PCO2组织细胞PO2 动脉血 动脉血PCO2组织细胞PCO2 变静脉血 CO2 8/11/202447（ 一）肺换气8/11/202448（二）组织换气8/11/202449 2、气体交换过程： O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 CO2 CO2 组织换气：气：CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 O2 O2O2CO2CO2 CO2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2肺肺换气：气：CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 O2 O2 O2肺泡肺泡肺泡毛肺泡毛细血管血管组织毛毛细血管血管细胞胞CO28/11/202450二、影响气体交换的因素（一）、气体扩散的速度1、与该气体的分压成正比；2、与该气体分子的溶解度成正比；3、与该气体分子量的平方根成反比；综合考虑：CO2的扩散速度为O2的2倍。（二）、呼吸膜的面积和厚度运动时呼吸膜的面积增加，气体的扩散容量明显增加。（三）通气/血流比值指每分钟肺泡通气量和肺血流量的比值。正常成人安静时每分肺泡通气量为4.2升，每分肺血流量为5升，故通气/血流比值为0.84（四）温度气体分子的扩散速度与温度成正比8/11/202451二、影响气体交换的因素（二）、呼吸膜的面积和厚度运动时呼吸膜的面积增加，气体的扩散容量明显增加。8/11/202452二、影响气体交换的因素（三）通气/血流比值指每分钟肺泡通气量和肺血流量的比值。正常成人安静时每分肺泡通气量为4.2升，每分肺血流量为5升，故通气/血流比值为0.848/11/202453图图04 通气与血流比值通气与血流比值8/11/202454三、氧扩散容量氧扩散容量：指肺泡膜两侧的氧分压差为1mmHg时每分钟可扩散的氧量。 图图3-5 非运动员非运动员与运动员与运动员在最大运在最大运动时的动时的氧氧扩散容量扩散容量8/11/202455第二节第二节 气体的运输气体的运输一、氧气的运输一、氧气的运输二、二氧化碳的运输二、二氧化碳的运输三、呼吸与酸碱平衡三、呼吸与酸碱平衡8/11/202456一、氧气运输一、氧气运输（一）O2 在血液中的存在形式 （二）氧合与氧离（三）血红蛋白氧饱和度、氧容量和氧含量（四）氧离曲线 （五）影响氧离曲线的因素 8/11/202457（一）（一）O2 和和CO2在血液中的存在形式在血液中的存在形式 1、O2在血液中的存在形式物理溶解 2.36/100ml，占血液氧量的1.5%化学溶解 HbO2形式 1.34ml/1g，占血液氧量的98.5%8/11/202458（二）氧合与氧离（二）氧合与氧离 氧分压高的肺部Hb+O2 HbO2 （氧合过程） 氧分压低的 组织 氧合与氧化 煤气中毒：当空气中CO浓度达到0.1%时，Hb与CO结合，生成碳氧合血红蛋白（HbCO为樱桃红色），而且与CO的亲和力是氧的210倍。 Hb与CO结合后，就失去的携O2的能力， 造成低氧血症。8/11/2024598/11/202460（三）血红蛋白氧饱和度、氧容量和氧（三）血红蛋白氧饱和度、氧容量和氧含量含量血红蛋白氧饱和度：指血液中Hb与氧结合的程度。主要受氧分压的影响。氧容量：血液中的Hb的氧饱和度达到100%时，每100ml血液中所结合的氧量。氧含量：每100ml血液中实际存在的氧量（含物理溶解和化学结合）。氧含量氧容量 氧饱和度氧饱和度8/11/202461紫绀与紫绀与CO中毒中毒紫绀：血液含还原Hb大于5g/100ml，皮肤、甲床或粘膜出现浅蓝色，为缺氧的表现CO中毒：樱桃红色，CO与Hb的亲和力远远大于O2，Hb中的Fe2+被氧化成Fe3+，失去与O2结合的能力。8/11/202462（四）（四）氧离曲线氧离曲线 氧离曲线：表示PO2与Hb结合氧或HbO2解离O2的曲线，反映氧分压与血氧饱和度之间关系的曲线。呈S形，其各段均有明显生理意义。安静时：动脉PO2100mmHg（96-98） 上段(60100mmHg)：（97.4）较平坦，说明PO2的变化对Hb氧饱和度影响不大。中段(40-60 mmHg)：（75）坡度较大，说明在这个范围内，PO2只要有少许降低，氧合血红蛋白就下降很多，因而释放出较多的氧，从而为组织提供较多的O2。下段(15-40 mmHg)：其坡度最大，说明PO2稍有下降，HbO2即解离出大量O2，在剧烈运动时，肌肉中的PO2下降到2Kpa,这可促使HbO2释放更多的O2。 8/11/202463 氧离曲线的特点及生理意义：（1）上段 (Po2 10060mmHg) 特点：较平坦。 意义：有利于血液在肺部携带足够的O2 ，而不发生低氧血症。（2）中段 （ Po2 6040mmHg） 特点：较陡。 意义：有利于HbO2在组织中释放大量O2供组织细胞需要。（3）下段 （ Po2 4015mmHg） 特点：更陡。 意义：剧烈运动时血液能释放出大量氧供机体需要。8/11/202464（四）（四）氧离曲线氧离曲线 图图4-28/11/202465图图09 氧离曲线氧离曲线8/11/202466（五）影响（五）影响氧离曲线的因素氧离曲线的因素 P50指血红蛋白氧饱和度达到50%时对应的PO2，正常为3.5KPa（26.6mmHg）。图4-38/11/202467（五）影响（五）影响氧离曲线的因素氧离曲线的因素 （一）PH和PCO2 在同样PO2条件下，如果PH降低和PCO2升高，氧离曲线右移，如肌肉剧烈运动时。玻尔效应（BohrEffect)。定义、生理意义。8/11/202468（五）影响（五）影响氧离曲线的因素氧离曲线的因素 （二）温度T的影响 在温度T升高，氧离曲线右移，促使O2释放，运动时机体温度升高。8/11/202469（五）影响（五）影响氧离曲线的因素氧离曲线的因素 （三）2，3-二磷酸甘油酸的影响 浓度升高，曲线右移，增加释O2 。8/11/202470二、二氧化碳的运输二、二氧化碳的运输1、 CO2在血液中的存在形式物理溶解 占血液量的5%HCO3-形式(占血液量的88%)碳酸酐酶CO2+H2OH2CO3H+HCO3-氨基甲酸血红蛋白形式(占血液量的7%)在组织HbNH2O2+H+CO2HbNHCOOH+O2在肺氨基甲酸氨基甲酸血红蛋白血红蛋白8/11/202471第三节：呼吸运动的调节一、呼吸中枢二、呼吸肌本体感受性反射三、化学因素对呼吸调节四、运动时呼吸的变化和调节8/11/202472一、呼吸中枢概念：产生和调节呼吸运动的神经细胞群。 分布：大脑皮层、间脑、脑桥、延髓。 8/11/202473二、呼吸肌本体感受性反射（一）肺牵张反射 概念：肺扩大或缩小所引起的反射性呼吸变化。 （负反馈） 吸气时：肺扩张，肺牵张感受器兴奋并通过迷 走神经使延髓吸气中枢抑制,使吸气转呼气。 呼气时：肺缩小，肺牵张感受器刺激减弱，解 除对吸气中枢的抑制，产生吸气。（二）呼吸肌本体感受性反射 指呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。 如：肌梭受刺激引起呼吸增强。（肌肉、关节） 8/11/202474二、呼吸肌本体感受性反射8/11/202475三、化学因素对呼吸调节概念：指动脉血和脑脊液中的PCO2、PO2、H刺激化学感受器而引起调节呼吸运动。1.外周化学感受器 颈动脉体、主动脉弓化学感受器（PCO2、 PO2 、 H ） 2.中枢化学感受器 延髓腹外侧，与脑脊液相通。主要是PCO2 ，H 不易进脑脊液。 3.PCO2、PO2、H的相互作用。8/11/202476三、化学因素对呼吸调节1.外周化学感受器 颈动脉体、主动脉弓化学感受器（PCO2、 PO2 、 H ） 8/11/202477三、化学因素对呼吸调节2.中枢化学感受器 延髓腹外侧，与脑脊液相通。主要是PCO2 ，H 不易进脑脊液。 8/11/202478三、化学因素对呼吸调节图图3-68/11/202479图图05 PCO2对呼吸的影响对呼吸的影响8/11/202480四、运动时呼吸的变化和调节运动时： 呼吸频率、潮气量、VE、VO2（吸氧量） 运动中VE的变化： 运动前 运动中 运动后 条件反射 快速 快速 VE 慢速 慢速 稳定状态 8/11/202481四、运动时呼吸的变化和调节图3-7图3-8图3-98/11/202482总结：本课主要学习内容一、肺的容积和肺容量 二、肺通气 三、肺通气动力 四、气体交换动力 五、气体交换过程及其影响因素8/11/202483作业作业P14:1P45:1,3,6,10P72:1,58/11/202484小结小结1、三个环节三个环节2、两个动力：肺通气与肺换气、两个动力：肺通气与肺换气3、4个基本容积、个基本容积、4个容量、个容量、3个通气量、三个评个通气量、三个评价指标。价指标。4、3个评价通（换）气效率的指标：通气当量、个评价通（换）气效率的指标：通气当量、通气血流比值、氧扩散容量、通气血流比值、氧扩散容量、5、气体交换的影响因素：、气体交换的影响因素：4个个6、两种调节：神经（牵张反射、呼吸肌本体反射）、两种调节：神经（牵张反射、呼吸肌本体反射）和体液和体液8/11/202485小结与思考题小结：1、呼吸系统是氧运输系统的重要组成部分，其主要机能是实现机体与外、呼吸系统是氧运输系统的重要组成部分，其主要机能是实现机体与外界环境的气体交换，以使血液中的界环境的气体交换，以使血液中的PO2、PCO2、PH维持在正常生命维持在正常生命活动所允许的范围之内。活动所允许的范围之内。2、运动时，机体代谢旺盛，呼吸过程必须加强，特别是耐力训练必将使、运动时，机体代谢旺盛，呼吸过程必须加强，特别是耐力训练必将使呼吸系统的形态、机能、产生适应性变化。呼吸系统的形态、机能、产生适应性变化。思考题：1、试述胸内负压成因及其生理意义。、试述胸内负压成因及其生理意义。2、为什么在一定范围内深而慢的呼吸比浅而快的呼吸效果好？、为什么在一定范围内深而慢的呼吸比浅而快的呼吸效果好？ 8/11/202486