第五章 呼吸动物生理学课件

,第五章 呼 吸,（,Respiration）,三、气体的交换及运输,二、肺通气,四、呼吸的调节,一、概 述,了解呼吸系统的解剖、呼吸肌运动和肺扩缩的关系,了解呼吸的全过程，掌握肺通气的原理,熟悉气体交换的机理及在肺、组织中的交换过程,熟悉影响气体交换的因素,掌握,O,2,和,CO,2,在血液中运输的方式及机制,掌握呼吸中枢的生理功能,了解节律性呼吸的形成机制，掌握呼吸功能的调节,学习目的和要求,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,(一)呼吸全过程,组,织,换,气,细胞内,氧化代谢,肺,换,气,气体运输,肺,通,气,O,2,CO,2,气体在血液中的运输,外呼吸,内呼吸,呼 吸,（二）呼吸系统的结构和功能：,呼吸道,肺 泡,呼 吸,是气体进出肺的通道,上呼吸道,包括鼻、咽、喉和胸腔外的气管,下呼吸道,从气管一直到呼吸性细支气管,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,1.呼吸道,呼 吸,2. 肺泡,肺-含有丰富弹性组织的气囊，有呼吸道和许多呼吸单位组成。正常情况下，充满于胸腔。,呼吸单位：,肺的功能单位，包括,呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊和肺泡,。,扁平上皮细胞（I型细胞）：数量少，覆盖面积大， 进行气体交换,分泌上皮细胞（II型细胞）：数量多，覆盖面积小，分泌活性物质,肺泡壁上皮细胞,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（p192）,。呼吸膜主要由六层结构组成：,肺泡表面活性物质,液体分子层,肺泡的上皮细胞层（含上皮基膜层）,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,液体分子层,Fluid layer,Surfactant,呼 吸,在液体与气体的交界面上，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,（p187）,肺泡回缩力=肺泡弹性回缩力+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。,降低吸气阻力,维持肺泡容积的相对稳定,防止肺泡积液,功 能,二、肺通气原理,呼 吸,肺容量和肺通气量,肺通气的阻力,肺通气的动力,呼 吸,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。,推动气体流动的动力,阻止气体流动的阻力,（一）肺通气的动力,临床意义：,人工呼吸（心跳还在，呼吸停止）,人工呼吸机；口对口呼吸,1、肺内压,指肺泡内的压力,。,肺内压,降低大气压 呼气,肺内压与大气压的压力差,直接动力,肺内压,降低大气压 呼气,吸气肌 收缩,（呼气肌） 舒张,胸廓 扩大,缩小,肺 扩大,缩小,肺内压与大气压的压力差,直接动力,呼吸运动,原动力,呼 吸,引起呼吸运动的肌肉。,呼气肌,肋间内肌和腹壁肌,吸气肌,肋间外肌和膈肌,2、呼吸肌,平静呼吸时吸气是,主动,的，呼气则是,被动,的；,用力呼气时，吸气和呼气都是主动的。,呼 吸,3. 呼吸类型、频率和呼吸音,胸式呼吸,（thoracic breathing）：,表明：,腹壁和腹腔器官患有疾病,常见于,：急性腹膜炎，急性胃扩张，瘤胃臌气，肠臌气，腹腔大量积液等,吸气时以肋间外肌收缩为主，胸壁起伏明显；,而腹壁的运动则极轻微。,一种病理性呼吸方式（狗属于正常）,特征：,呼吸类型,胸腹式呼吸,（混合式呼吸）,（combined breathing）：,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；强度大致相等。,腹式呼吸,（abdominal breathing）：,吸气时以隔肌收缩为主，腹部起伏明显；,而胸壁的活动极轻微,表明：,胸部的肺脏，胸膜，胸壁有疾病,见于：,急性胸膜炎、胸膜肺炎、胸腔大量积液,是一种病理性呼吸方式,特征：,健康家畜的呼吸方式,常于胸廓的表面或颈部气管附近听取。,呼吸频率,呼吸音,呼吸运动时气体通过呼吸道及出入肺泡时，与其摩擦产生的声音叫做呼吸音。,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。,一分钟内呼或吸的次数称为呼吸频率。,人平静呼吸频率：,12-18次/min,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,肺内压,降低大气压 呼气,吸气肌 收缩,（呼气肌） 舒张,胸廓 扩大,缩小,肺 扩大,缩小,?,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,。两层胸膜形成一个密闭的、潜在的腔隙。,4、胸膜腔,原动力通过,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,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）,平静吸气末约为-5 -10mmHg，呼气末约为-3-5mmHg,用力吸气可降到-90mmHg,用力呼气可升高到110mmHg,5、胸膜腔内压,胸内压,（胸内负压）,肺内压,肺的弹性回缩力,胸内负压形成的原理,呼 吸,胸内压为负压的生理学意义：,（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。,促进静脉血和淋巴回流；,促进呕吐和反刍动物的逆呕。,小 结,肺内压,降低大气压 呼气,吸气肌 收缩,（呼气肌） 舒张,胸廓 扩大,缩小,肺 扩大,缩小,胸内负压,浆液内聚力,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。,（二）、肺通气的阻力,呼 吸,顺应性（C）= 1/弹性阻力（R）,弹性组织在发生变形时，要产生阻止变形恢复原位的力，称弹性阻力。,弹性阻力（elastic resistance）,顺应性是指在外力作用下，弹性组织的可扩展性。,顺应性（compliance）,呼 吸,肺的弹性阻力,胸廓的弹性阻力,肺在被扩张变形时，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,。,肺容量占,肺总容量,胸廓弹性回位力,胸廓容积,67,(平静吸气末),无,自然容积, 67(深吸气),向内,（吸气阻力）,自然容积,67,(平静呼气中),向外,（吸气动力）,40,(平静呼气末),向外,（大小肺回缩力）,自然容积,自然容积,呼 吸,气流在发动、 变速、换向时因气流和组织惯性 所产生的阻止气体流动的因素；,惯性阻力：,呼吸时组织相对位移所发生的摩擦；,粘滞阻力：,气体流经呼吸道时，气体分子之间以及气体分子与气道壁之间的摩擦，是非弹性阻力的主要成分。,气道阻力：,非弹性阻力,气道阻力,气流速度,气流形式,气道口径大小,(R1/r,4,),跨壁压,肺实质的牵引,自主神经,化学因素,影响因素,分布,10, 在直径,2mm,的细支气管,鼻,50%,声门,25%,气管和支气管,15,1、肺容积和肺容量,肺,总,容,量,肺,活,量,深,吸,气,量,功,能,余,气,量,补吸,气量,补呼,气量,余气量,潮气量,余气量,（三）、肺通气功能的评价,肺,总,容,量,肺,活,量,深,吸,气,量,功,能,余,气,量,补吸,气量,补呼,气量,余气量,潮气量,余气量,1.潮气量,每次吸入或呼出的气量，500ml,2.补吸气量,平静吸气末用力吸入的气量,15002000ml,3.补呼气量,平静呼气末用力呼出的气量,9001200ml,4.余气量,最大呼气后存留于肺内的气量, 10001500ml,肺,总,容,量,肺,活,量,深,吸,气,量,功,能,余,气,量,补吸,气量,补呼,气量,余气量,潮气量,余气量,5. 功能余气量,平静呼气末存留于肺内的气量,=余气量+补呼气量, 2500ml,意义:缓冲呼吸过程中肺泡内PO,2,和PCO,2,分压的,过度变化,6.深吸气量,平静呼气末用力吸入的气量,肺,总,容,量,肺,活,量,深,吸,气,量,功,能,余,气,量,补吸,气量,补呼,气量,余气量,潮气量,余气量,7. 肺活量,最大吸气后作最大呼气所呼出的气量,=潮气量+补吸气量+补呼气量，2500ml女性；3500 ml男性,意义:反映肺通气功能的指标,用力肺活量,一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量,用力呼气量(时间肺活量)：,一次最大吸气后再尽力尽快呼气时，在一定时间内所能呼出的气量。以它占用力肺活量的百分数表示:1s=80%，2s=96%， 3s=99%；是衡量肺通气功能的最佳指标。,肺,总,容,量,肺,活,量,深,吸,气,量,功,能,余,气,量,补吸,气量,补呼,气量,余气量,潮气量,余气量,8.肺总容量,肺能容纳的最大气量,男：5000ml， 女：3500ml,呼 吸,肺通气功能的测定及意义,1.,深吸气量：,是衡量最大通气潜力的指标之一。胸廓、胸膜、肺、呼吸肌病变此量减少。,2.,功能残气量：,缓冲呼吸过程中肺泡气PO2和 PCO2变化幅度，维持肺换气的稳定。,3.,肺活量：,尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。反映了肺一次通气的最大能力。,4.,用力肺活量：,一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气量。正常,0.84,dead space,肺泡无效腔,10%,PCO,2,过,高,直,接,抑,制,呼,吸,中,枢,呼 吸,（20%，为次要途径）,PCO,2,外周化学感受器,延髓,呼吸加深、加快,穿过血脑屏障,进入脑脊液,中枢化学感受器,（80%，主要途径）,PCO,2,H,2,CO,3,HCO,3,+,+,H,+,呼 吸,（二）低氧对呼吸的影响,吸入的空气中，若PO,2,在一定范围内下降则可以引起呼吸增强。实验证明动脉血中PO,2,降到10.6kPa（80mmHg）以下时，,呼吸深度和频率都增加,。这是通过血氧下降刺激,外周化学感受器,，引起呼吸中枢反射性兴奋，导致呼吸加深加快。,缺O,2,对延髓呼吸中枢却是直接抑制效应,。如严重缺O,2,时，外周化学感受性反射已不足以克服低O,2,对中枢抑制效应，终将导致呼吸障碍，甚至呼吸停止。,CO,2,潴留,中枢化学感受器,发生适应,呼吸中枢,低氧,化学感受器,呼吸中枢,呼 吸,动脉血中H,+,增加，呼吸加深加快；H,+,降低，呼吸受到抑制。,外周化学感受器,中枢化学感受器,敏感性高（ H,+,过血脑屏障慢）,所以血中H,+,对呼吸的调节主要是通过,外周化学感受器,实现的。,（三）氢离子对呼吸的影响,颈动脉体,灌流液,H,+,浓度,切除迷走神经、窦神经,H,+,浓度,颈动脉体灌流液中,H,+,浓度,对呼吸的影响,小结：,中枢化学感受器特点,a. 感受脑脊液或局部细胞外液中,H,+,刺激，不感受缺O,2,的刺激。,b. 对CO,2,的敏感性却比外周化学感受器高，但反应的潜伏期长。,c. 有效刺激物不是CO,2,本身，而是CO,2,引起的H,+,升高。,中枢化学感受器主要调节,脑脊液中H,+,变化，使中枢有稳定pH；,外周化学感受器主要在机体低氧时维持呼吸。,中枢化学,感受器,外周化学,感受器,PCO,2,H,+,浓度,中枢化学,感受器,外周化学,感受器,PO,2,外周化学,感受器,中枢化学,感受器,外周化学,感受器,H,+,浓度,PCO,2,PO,2,小结：,高原对呼吸的影响,低氧,动物由平原移入高原后，可逐渐适应高海拔低氧环境，增强对缺氧的耐受力，缓解组织缺氧的程度。动物对高原低氧的这种适应性反应，称,风土驯化,。,肺部总量、呼吸频率、红细胞数和血红蛋白含量,都较海平面的高，,Hb与O,2,的亲和力增加,；,心脏大、心率,低于海平面的；,劳动和运动能力,都高于海平面的,世居高原的民族和动物：,有较大的胸和肺,经高原风土驯化的动物有下列适应性表现：,长期保持了较大的肺通气量，并通过增强肾脏的排出,HCO,3,-,作用，解除了由,H,+,减少对呼吸中枢的抑制作用；,增强了呼吸中枢对二氧化碳的敏感性；,血液中氧容量增大，运氧能力增强，血中红细胞和血红蛋白含量都有增加，这可能是由于缺氧刺激，产生促红细胞生成素所致；,红细胞内,2,3,二磷酸甘油酸（,DPG,）增加，于是氧离曲线右移，促使氧合血红蛋白放氧，以缓解组织缺氧。,作业判断：,1 呼吸调整中枢位于脑桥。,2 血液中CO,2,的浓度升高或O,2,浓度下降或酸度增高，都会使呼吸运动增强。,3 无论是吸气还是呼气，胸内压总是低于大气压。,填空：,自动产生呼吸节律的基本中枢位于（ ），调整呼吸节律的中枢位于（ ）。,切断延髓与脊髓的联系后，呼吸运动（ ）。,吸入气中,CO,2,增多，对（ ）化学感受器的刺激作用大于对（ ）化学感受器的作用。,4,缺,O,2,时主要通过刺激（ ）和（ ）的化学感受器，引起呼吸增强。,5,酸中毒时,，,呼吸运动（ ）。,选择：,1 气体交换的场所是（ ）,A 肺 B 肺泡 C 肺泡囊 D 肺泡管,呼吸的重要生理刺激是血液中有一定浓度的（ ）,A,.O,2,B. CO,2,C. H,2,CO,3,D .HCO,3,-,3,心血管、呼吸等重要生命中枢位于（ ）,A,下丘脑,B,延髓,C,脊髓,D,中脑,思考题：,*,1,、简述肺牵张反射的过程与生理意义。,2,、,剧烈运动时呼吸如何变化？为什么？,*,3,、,CO,2,、,O,2,、,H,+,对呼吸的影响及作用途径？,8由肺扩大或肺缩小引起的反射称为（2008）,A黑伯反射 B咳嗽反射,C.喷嚏反射 D本体感受性反射,