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动物生理学第四章-呼吸---复制课件

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  • 卖家[上传人]:F****n
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    • 1、第四章 呼 吸 (Respiration),三、呼吸气体的交换及运输,二、肺通气,四、呼吸的调节,一、概 述,机体同外界环境之间的气体交换过程,称为呼吸( respiration ),它是由以下三个环节组成:,一、概 述,呼 吸,外呼吸(External respiration),气体运输(Transpotation),内呼吸(Internal respiration),外呼吸又称为肺呼吸;内呼吸又称为组织呼吸,动画,二、肺通气,呼 吸,呼吸系统的结构和功能,肺通气的原理,肺容量和肺通气量,呼 吸,呼吸系统的结构和功能:,呼吸道,肺 泡,呼 吸,呼吸道是气体进出的通道,气体进出的通道,调节进出空气以及清洁空气的功能,防御性的反射:对机体有保护作用,呼 吸,肺泡是由单层扁平上皮组成的半球状含气小囊泡,其外表紧贴着丰富的毛细血管网和弹性纤维。,肺泡是气体交换的主要场所,气体进出肺泡所经历的结构被称为呼吸膜。呼吸膜主要由六层结构组成:,含有肺泡表面活性物质的液体层 肺泡的上皮细胞层 肺泡的上皮基膜层 间质层(胶原纤维和弹性纤维组成的网) 毛细血管的基膜层 毛细血管的内皮细胞,呼 吸,在液体与

      2、气体的交界面上,由于液体分子之间的引力而产生的能够引起液体表面收缩的张力。,肺内有成千上万个大小不同的肺泡,而它们各自形态的维持有赖于肺泡表面活性物质的作用。,肺泡表面张力:,呼 吸,肺泡型细胞分泌的一种复杂的脂蛋白二软脂酰卵磷脂。,肺泡的表面活性物质:,形成单分子层分布于液气界面,随肺泡的张缩改变密度。,降低肺泡的表面张力,维持肺泡内压的相对稳定,防止肺泡积液,呼 吸,肺通气的原理:,气体进出肺取决于两方面的因素的作用:,前者必须克服后者,方能实现肺通气。,呼 吸,推动气体实现肺通气的直接动力,实现肺通气的原动力,肺泡与大气之间的压力差,呼吸肌的舒缩运动,源动力通过胸膜腔的传递,改变肺容积大小,从而转化为实现肺通气的直接动力。,呼 吸,呼吸肌:引起呼吸运动的肌肉。,动画,呼 吸,呼 吸,肋间外肌收缩,肋骨向前向外移动;膈肌收缩,膈向后移动。胸腔容积增大,肺被动牵引而扩张,气体进入肺内。,吸气运动:,呼气运动:,吸气肌舒张,膈和肋回位。肺失去牵引力,由于自身弹性和肺泡表面张力而回缩,气体被压出肺外;用力呼气时呼气肌才参与。,呼 吸,胸膜有两层,即紧贴于肺表面的脏层和紧贴于胸廓内壁的壁层

      3、。两层胸膜形成一个密闭的、潜在的腔隙。,胸膜腔,呼 吸,胸膜腔内只有少量的浆液,没有气体:,(2)使两层胸膜贴附在一起,不易分开,所以肺就可随着胸廓的运动而运动。,(1)润滑作用,减小摩擦力,两层胸膜可互相滑动。,胸膜腔的密闭性和两层胸膜间浆液分子的内聚力有重要生理意义,如果密闭性被破坏,在临床上产生气胸(pneumothorax),呼 吸,胸内压 (胸内负压),胸廓的弹性回位力,肺的弹性回缩力,呼 吸,胸内压为负压的生理学意义:,在呼吸周期中,肺被动扩张的程度和因此产生的肺回缩力的大小不一样,所以,胸内负压也随呼吸周期而变化。但无论是呼气还是吸气时,胸内压均为负压。,(2)有利于胸腔其它组织器官生理功能的正常发挥。,(1)保证肺在呼气与吸气时均处于扩张状态,以确 保气体交换的顺利进行。,呼 吸,呼 吸,肺通气的阻力来自于两方面:,肺与胸廓的回位力弹性阻力,呼吸道气流阻力非弹性阻力,气体与呼吸道管壁之间,气体分子之间所产生的摩擦阻力以及肺和胸廓活动时,有关组织之间的粘滞阻力。,呼 吸,顺应性(C)= 1/弹性阻力(R),呼 吸,肺的弹性阻力和顺应性,胸廓的弹性阻力和顺应性,肺在被扩张变

      4、形时,会产生回缩力,回缩力的方向与肺扩张方向相反,因而是吸气的阻力,即肺的回缩力构成了肺扩张的弹性阻力。,胸廓的弹性阻力来自胸廓的弹性成分,胸廓处于自然位置时的肺容量约相当于肺总量的67%,此时胸廓无变形,不表现有弹性阻力。呼吸运动时既可能是吸气或呼气的阻力,也可能是吸气或呼气的动力。,呼 吸,影响因素:呼吸道的半径和气流的速度,呼 吸,肺容量:,潮气量(TV),补呼气量(ERV),补吸气量(IRV),残气量(RV),功能残气量(FRC),肺活量(VC),肺总容量(TLC),功能残气量,肺活量,肺总容量,呼 吸,各种动物的呼吸频率,随个体大小、年龄、机体状态而有所差异。一般与机体的代谢强度相关,代谢活动强,呼吸频率快。,呼吸频率,一分钟内呼或吸的次数称为呼吸频率。,呼 吸,肺通气量:,每分通气量每分钟进或出肺的气体总量。,每分通气量=潮气量 X 呼吸频率,肺泡通气量=(潮气量-生理无效腔)X 呼吸频率,呼 吸,胸腹式呼吸(混合式呼吸) (combined breathing):,哺乳动物的呼吸式有3种类型:,胸式呼吸(thoracic breathing):,腹式呼吸(abdomina

      5、l breathing):,吸气时以肋间外肌收缩为主,胸壁起伏明显;,吸气时以隔肌收缩为主,腹部起伏明显;,吸气时肋间外肌与膈肌都参与的,胸壁和腹壁的运动都比较明显。,三、气体交换及运输,呼 吸,气体交换,气体运输,呼 吸,气体交换原理:,混合气体中,每种气体分子运动所产生的压力为该气体的分压。,气体分子不停地进行着无定向运动,其结果是气体分子从高分压区域向低分压区域扩散。,呼 吸,肺和组织内气体交换过程:,呼 吸,影响肺内气体交换的主要因素:,气体分压差、溶解度和分子量,呼吸膜的面积和厚度,通气/血流量比值(VA/Q),呼 吸,气体,O2的运输,CO2的运输,物理溶解,化学结合,运输形式,呼 吸,血红蛋白与氧的结合:,每个血红素分子含一个亚铁离子,称为亚铁血红素。,每个亚铁离子能结合一个氧分子,但这种结合是疏松的。血红蛋白与氧结合后,亚铁的价数不变,故称为氧合(oxygenation),而不是氧化(oxydation)。,呼 吸,HbO2,O2分压升高,Hb+O2,O2分压降低,呼 吸,血红蛋白和氧结合后铁为二价,该反应是氧合反应,反应快而可逆,不需要酶的催化,只受氧分压的影响,单独

      6、的血红素不能有效地结合氧,1分子的血红蛋白可以和4分子的氧结合,该反应有以下特点:,呼 吸,Hb氧容量(血氧容量,Oxygen Capacity) 100 ml血液中Hb所能结合的最大氧量称Hb氧容量,氧含量(血氧含量,Oxygen content) 100ml血液中,Hb实际结合的O2量称Hb的氧含量,Hb氧饱和度 Hb氧含量与氧容量的百分比为Hb氧饱和度。,呼 吸,氧离曲线(oxygen dissociation curve) :,氧离曲线或称氧合血红蛋白解离曲线是表示PO2与Hb氧饱和度的关系曲线。 该曲线表示不同PO2下O2与Hb分离情况,同样也反映了不同PO2时O2与Hb的结合情况。,呼 吸,氧离曲线的特点和生理意义:,氧离曲线呈“S”形,是血液 运输O2有效的特性表现。,第一阶段:PO2值在813.33 kPa (60100mmHg )维持氧饱和度,第二阶段:PO2值在5.338.0kPa安静条件下代谢所需,第三阶段:PO2值在2.675.330kPa机体的氧储备,呼 吸,氧离曲线的位移:,Hb与氧的结合与分离受许多因素的影响。当氧离曲线的位置发生变化时,表明血红蛋白与氧的

      7、亲和力发生了改变。,曲线右移:表明Hb与氧的亲和力下降。,呼 吸,、pH值和CO2浓度的影响,、温度的影响,、2,3二磷酸甘油酸(2,3DPG),、Hb自身性质的影响,影响氧离曲线位移的因素:,呼 吸,二氧化碳在体内的运输也是以物理溶解和化学结合的方式进行的。,化学结合,物理溶解(5%),碳酸氢盐(87%),氨基甲酸血红蛋白(7%),呼 吸,进入红细胞内的一部分二氧化碳能直接与血红蛋白的自由氨基结合,形成氨甲酰血红蛋白(carbaminohemoglobin),并能很快解离。,这一反应无需酶的催化,调节它的主要因素是氧合作用。,呼 吸,四、呼吸的调节,另一方面是随意的控制,主要是大脑皮层的功能,它可以改变正常的呼吸节律,进行与意识有关的活动,如:屏气、说话、唱歌等。,中枢系统对呼吸运动的调节分为两个方面:,一方面是自动节律性的控制,主要是通过低位脑干的功能而产生正常的呼吸节律。,呼吸中枢,呼吸的反射性调节,呼吸节律的形成,呼吸的体液调节,呼 吸,结 论:,1、延髓存在 基本的呼吸中枢,2、脑桥 的1/3处存在 呼吸调整中枢,1923年英国学者Lumsden用分段切除法成功地观察了呼吸节

      8、律的变化,提出了三级呼吸中枢的理论设想。,呼 吸,呼吸中枢:,脊 髓中继站和整合某些呼吸反射的初级中枢,延 髓呼吸的基本中枢(生命活动的基本中枢),脑 桥呼吸的调整中心,高位脑大脑皮层、边缘系统和下丘脑,呼 吸,延髓存在基本的呼吸中枢,能发动和维持比较有规律的呼吸运动。 延髓有多种类型的神经元,其中包括:,(1)背侧呼吸组(dorsal respiratory group DRG),(2)腹侧呼吸组(ventral respiratory group VRG),集中在孤束核腹外侧,主要为吸气神经元,它以交叉方式支配对侧膈肌运动神经元,集中在凝核、后凝核、以及面神经核附近,有吸气神经元,也有呼气神经元。,呼 吸,在脑桥的1/3处呼吸的神经元相对集中的地方形成了臂旁内侧核和KF核团,合称BPKF核群,起呼吸的调整中枢的作用。其作用表现为:它们与延髓的呼吸中枢之间有双向联系,其作用是限制吸气,使吸气向呼气转换。目前认为:它是通过易化延髓“吸气切断”机制,促进吸气与呼气之间的相互转换。,局部神经元回路反馈控制假说:,呼 吸,呼吸的反射性调节:,呼吸活动可受机体内外环境各种刺激的影响,如伤害性刺

      9、激、冷刺激、血压的骤然变化等都可使呼吸发生变化。重要的反射如下:,(一)肺牵张反射(Pulmonary strech reflex),(二)呼吸肌的本体感受性反射,(三)防御性呼吸反射,呼 吸,1、定义:由肺扩张或肺缩小引起的吸气抑制或兴奋的反射称肺牵张反射,又称黑伯二氏反射(Hering-Beruer reflex),(一)肺牵张反射(Pulmonary strech reflex),(1)肺扩张反射,(2)肺缩小反射,2、意义:使呼吸不致过长,促使吸气及时转入呼气,它与脑桥呼吸调整中枢共同调节着呼吸的频率和深度。,呼 吸,1、定义:肌梭和腱器官是骨骼肌的本体感受器,它们所引起的反射为本体感受性反射。 呼吸肌内也有本体感受器. 当呼吸道通气阻力增大时,通过本体感受器反射增强呼吸肌的收缩力,克服通气阻力,保持足够的肺通气量。,(二)呼吸肌的本体感受性反射,呼 吸,(三)防御性呼吸反射,当鼻腔、咽、喉、气管与支气管的粘膜受到机械或化学刺激时,则会引起防御性反射。此反射具有清除刺激物,防止异物进入肺泡的作用。常见的呼吸性防御反射有:,喷嚏反射,咳嗽反射,呼 吸,呼吸的体液调节:,当血中或脑脊液中的CO2、H+浓度升高,或O2浓度降低时,通过刺激体内的化学感受器,对呼吸产生调节,从而排出体内过多的CO2、H+,摄入O2以维持血液与脑脊液中CO2、O2、H+浓度的相对恒定。,(一)二氧化碳对呼吸的影响,(二)低氧对呼吸的影响,(三)氢离子对呼吸的影响,呼 吸,(1)中枢化学感受器:位于延髓腹外侧表层的对称化学敏感区域。引起中枢化学感受器兴奋的有效刺激是H+而不是CO2。,(2)外周化学感受器:颈动脉体和主动脉体。当血液中缺O2、二氧化碳分压和H+增高时其传入的神经冲动增加。,呼 吸,(一)二氧化碳对呼吸的影响,血液中一定水平的CO2对维持呼吸和呼吸中枢的兴奋性是必需的,但血中PCO2增高或降低对呼吸有显著影响。 实验证明,当动脉血中PCO2增高0.2kPa(1.5mmHg),便可使肺通气容量增大一倍,加快CO2的排出

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