第二章 呼吸与运动

（1）肺内压：肺泡内的压力称为肺内压。
呼吸过程中肺内的变化 • • • • 肺内压大于大气压时 肺内等于大气压式 肺内压高于大气压时 肺内压等于大气压时 ---- 吸气 ---- 吸气停 ---- 呼气 ---- 呼气停
• 在平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。在用 力呼吸时，辅助呼气肌和吸气肌都参与收缩，所以呼 气和吸气都是主动的
在剧烈运动时，血流量增加3倍以上，氧利 用率也提高3倍以上，因此毛细血管血液向肌细 胞供应的氧比安静时高9倍，氧利用率接近100%。 氧利用率可作为评定训练程度的指标之一。
三、呼吸与酸碱平衡
二氧化碳在血液运输过程中，形成了碳酸 （H2CO3)和碳酸氢钠(NaHCO3)，二者是血液中重 要的缓冲物质。通常碳酸氢钠与碳酸的比值为20/1。 血液中的PH值即可保持在7.35-7.45。
在最大限度地做深而快的呼吸时，每分钟所能吸入或呼出 的最大气量，称为最大通气量或最大随意通气量。 通气贮备百分比=（最大通气量-安静时每分通气量）最大通 气量×100%
3、肺泡通气量
（1）解剖无效腔从鼻腔到终末细支气管这一段呼吸道。 解剖无效腔的容量约为150ml （2）肺泡通气量 概念 是指每分钟吸入肺泡能实际与血液进行气体交换的气量。 肺泡通气量=（潮气量-无效腔气量）×呼吸频率
弹性阻力：胸廓与肺的弹性阻力，约占总阻力的70%。 非弹性阻力：气道阻力和组织的粘滞性阻力
（二）肺容积和肺容量
1、肺容积
• （1）潮气量：安静状态下，每次吸入或吸出的气体量才成
为潮气量，正常成年人约500ML，与年龄、性别、体表面积等 因素有关。 • （2）补吸气量：平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量， 称为补吸气量。正常成人的1500~2000ML。运动训练可使补 吸气量增加。 • （3）补呼气量：平静呼气后再尽力呼气所能呼出的气体量， 称为补呼气量。正常成人的补呼气量为900~1200毫升。
2.肺容量
• 肺活量(VC)：是指在最大吸气后，再尽力呼气，所能呼 出的气体量。男性约为3500毫升，女性约为2500毫升， 运动员可达7000ML。反应肺通气的能力
• 时间肺活量(TVC)：在最大吸气之后，以尽快的速度完成 呼气，计算第1、2、3秒末的呼出气体量占肺活量的百分 数，分别称为第1、2、3秒的时间肺活量。能反映肺的弹 性变化以及气道是否通畅等情况。
二、呼吸对训练的适应
1.理解和解释下列术语
肺活量 肺换气 时间肺活量 最大通气量 肺泡通气量 氧扩散容量 通气/血流比值 呼吸当量
2.试分析肺通气的动力。 3.胸内负压是怎样形成的？有何生理意义？ 4.试述气体交换的过程及影响气体交换的因素。 5.为什么在一定范围内深慢呼吸比浅快呼吸效果好? 6.试述氧和二氧化碳在血液中的运输过程。 7.试述氧解离曲线的特征及生理意义。 8.试分析运动对氧解离曲线的影响。 9.试述运动时肺通气的变化及调节。 10.运动训练对肺通气功能和肺换气功能有何影响？
第二节 气体的运输
气体直接溶解于 血浆中
一、运输型式
1、物理溶解： 特征： ① 量小，起桥梁作用 ② 溶解量与分压成正比 2、化学结合:主要运输形式 特征：量大
气体与某些物质 进行化学结合
氧气的运输
氧容量：100毫升的血液中，血红蛋白
结合氧的最大量。 氧含量：100毫升血液中血红蛋白实际 结合的氧量。 氧饱和度 ：血液中血红蛋白与氧结合的 程度。
• 肺总容量：是指肺内所能容纳的最大气体量。它是肺活 量和余气量之和。
时间肺活量
容量容量变化的记录曲线
（三）肺通气量
1.每分通气量 概念：单位时间内吸入或呼出的气量总量称为肺通气量。 正常值
影响因素：
每分通气量随年龄、性别、代谢水平而不同。剧烈运动时每分 通气量可增80~150升或更多。
2、最大通气（VEmax）
（二）氧离曲线
呈“S”形
1.氧解离曲线的特征与意义
（40～10mmHg）
2、影响氧率曲线的因素
① pH和二氧化碳分压的影响 ② 温度的影响 ③ 2，3-二磷酸甘油酸的影响 ④ 一氧化碳（CO)的影响
当血液的pH降低和二氧化碳分压升高、2.3-二磷酸 甘油酸增多时，使血红蛋白与氧的亲和力降低，氧 解离曲线右下移，从而使血红蛋白释放出更多的氧 气，反之则亲和力提高，氧离曲线左移，使血液结 合更多的氧气
（五）二氧化碳分压、氢离子和氧分压在调节呼吸中的 相互作用
第四 节呼吸对运动和训练的反应与适应
一、呼吸对运动的反应
（一）肺通气功能对运动的反应
（一）肺通气功能对运动的反应
运动时，随着运动强度的增加，耗氧量和二氧化 碳产生量随之增多，呼吸机能也将发生相应的变化 以适应运动时机体代谢增强的需要
第四 节呼吸对运动和训练的反应与适应 1、运动时肺通气量与潮气量和呼吸频率
（三）氢离子对呼吸的影响
（四）低氧对呼吸的调节
缺氧对呼吸中枢的直接作用 是抑制并与缺氧程度成正相 关。 轻度缺氧，通过刺激外周化 学感受器引起的呼吸中枢的 兴奋，能对抗轻度缺氧对呼 吸中枢的直接抑制作用，反 射性地加强呼吸。 严重缺氧，来自外周化学感 受器的传入冲动，对抗不了 缺氧对呼吸中枢的抑制作用， 会导致呼吸减弱，甚至停止 呼吸。
• （4）余气量：尽最大力呼气后，仍存留在肺内不能呼出的
气体量，称为余气量。正常成人的余气量为1000~1500源自文库升。
• 。
2.肺容量
• 深吸气量：潮气量与补吸气量之和，是衡量最大通气潜 力的一个重要指标。
• 功能余气量：是指平静呼气末仍存留在肺内的气体量。 • 生理意义是缓冲呼吸过程中肺泡内气体氧分压和二氧化 碳分压的变化幅度，保证气体交换的稳定性和连续性， 有利于肺换气。
3.肺通气量与运动强度
在一定范围内肺通气量的增加与运动强度呈线 性关系，超过某一运动强度会失去这种线性关系。
通气阈：在递增负
荷运动中，用肺通 气变化的拐点来测 定乳酸阈。
（二）换气功能对运动的反应
1、O2扩散速度加快 2.气体交换面积增大（呼吸膜面积、组织处气体 交换面积增大） 3、氧扩散容量增大 4、肌肉的氧利用率提高 氧扩散容量增：是指生物膜两侧的氧分压差 1mmHg每分钟可扩散的氧量，此值大，说明气 效率高
三、化学因素对呼吸的调节
（一）化学感受器 接受血液和脑脊液中化学物质刺激的感受 器称为化学感受器。 （1）外周化学感受器： 位于颈内外动脉分叉处的颈动脉体在主动 脉体 + 适宜刺激 对PO2 PCO2 、【H 】 高
度敏感
（2）中枢化学感受器
位置：位于延髓腹外侧浅表部。
适宜刺激：对 H 高度敏感。因血液中 H 不易透过 血脑屏障，但通过CO2易透过不易通过血脑屏障
呼吸在体内维持酸碱平衡中的作用：通过改
变呼吸运动的强弱来调节肺通气量，从而调节血浆 中H2CO3的含量，使血浆中的碳酸氢钠与碳酸的比 值保持正常。
第三节 呼吸的调节
二、呼吸的反射性调节
1、肺牵张反射：由肺扩张或肺缩小所引 起的反射性呼吸变化 2、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。 3、防御性呼吸反射：如咳嗽反射、喷嚏 反射
2、影响氧率曲线的因素
（1）pH与PCO2
波尔效应：在同样的氧分压下，当血液的pH降低和二 氧化碳分压升高时，使血红蛋白与氧的亲和力降低。 酸度对血红蛋白与氧亲和力的影响。
生理意义：促进养的运输，肺换气中使肺静脉血的载 量增加，组织换气中有利于组织对氧的摄取和利用。
在肌肉运动时，对满 足肌肉对氧的需求十 分有利。
肺换气肺泡与肺毛
细血管之间的气体交 换过程
气体运输氧和二氧化
碳在血液中的运输
内呼吸血液与组织细胞
间的气体交换过程
第一节肺通气和肺换气
一、肺通气 肺与外界环境之间的气体交换过程 （一）肺通气的动力与阻力 1、肺通气的动力 肺泡与外界环境之间的压力差腹式呼吸 以膈肌为主的呼吸运动型式；胸式呼吸 以 肋间外肌为主的呼吸运动型式。
（2）胸膜腔内压：是指胸膜腔内的压力。
胸膜腔内压力为负压 ，胸内负压
胸内负压=大气压-------肺回缩里 吸气时胸内负压增大，呼气时胸内负压减小
胸内负压的生理意义：第一是维持肺的扩张状态，有利于肺
泡的气体交换，有利于肺泡的气体交换；第二实习期是负压 加大，使心房、静脉胸导管扩张，压力降低，这有利于促进 血液和淋巴液的回流。 2.肺通气的阻力
人在缺氧、登山、长 时间运动、贫血等情 况下，该物质增多。
（2）温度的影响
温度升高可促使HbO2解离增加
（3）2，3-二磷酸甘油酸的影响
2，3-二磷酸甘油酸增多，可降低Hb与氧的亲和 力，有利于养的释放。
与Hb有很强的亲和 力，可和02竞争性 的与Hb结合
（4）其
他因素的影响
CO降低甚至剥夺Hb与02的亲合，而且也妨碍02的 解离，造成低氧血症，即煤气中毒。 在运动过程中，由于肌肉代谢增强，CO2和H+ 产生增多，体温上升，PC02升高，PH值降低，2，3二磷酸苷油酸也增多，这些都会导致氧解离增加，以 满足机体代谢增强对O2需求的增加。
（四）用于肺通气的耗氧量
呼吸肌在实现肺通气时需要耗氧，安静时消耗的氧 量很少，占安静时整个人体耗氧的2.4%。但在运动时， 呼吸加深加快，呼吸肌用于肺通气的耗氧量明显升高。 在大强度运动时人体呼吸肌耗氧占总耗氧量的10%以上。 如果运动中呼吸节律不规则，耗氧量会更多。新运动员 在运动过程中可因呼吸节律紊乱导致呼吸肌疲劳，使肺 通气量减少而影响运动成绩。
二、肺换气
肺泡与肺泡毛 细血管之间的 气体交换
f肺换气
组织换气
毛细血管与组 织液之间的气 体交换
（一）气体交换的原理和动力
1. 气体交换的方式：自由扩散 2. 气体交换的动力：肺泡气和肺泡毛细血管血液之间各气 体的分压差
看 过
（二）气体交换的过程
看 过
（三）影响气体交换的因素
1.气体扩散速度 与气体的分压差、温度、扩散 面积及气体的溶解度成正比，与气体的分子量的 平方根和扩散距离成反比。 2.呼吸膜的通透性和面积 呈正相关 3.通气/血流比值：指每分肺泡通气量与每分肺 泡毛细血管血流量的比值。约为0.84最匹配 4.局部器官血流量：血流量越大，越有利于换气 5.温度：与温度成正比
运动生理学
运动人体科学教研室
呼吸的概述
呼吸：人体在进行新陈代谢过程中，不断地从外界
环境中摄取氧气，并排出二氧化碳，这种机体与外 界环境之间的气体交换过程，称为呼吸。
呼吸的全过程
肺通气肺与外界环 外呼吸是指外界环境
与血液在肺部实现的气 体交换，它包括肺通气 和肺换气。 境之间的气体交换过 程
呼 吸
运动时呼吸加深加快，肺通气量增加。
潮气量：500m1→2000ml 呼吸频率：12~18次/min→40~60次/min 肺通气量：可增加到100L· min-1以上
在一定范围内肺通气量的增加与运动强度呈线性相关
2.运动过程中肺通气量的时相性变化
快速增长期、缓慢增长期、稳定期、快速下降期、缓慢下降期。 机制：快速增长期和快速下降期是神经调节机制 缓慢增长期和缓慢下降期是体液调节机制

进入脑脊液：
-
• 由于血液中的氢离子不易 通过血脑屏障，所以血液 pH的改变对中枢化学感 受器作用不大。中枢化学 感受器也不感受缺氧的刺 激。
（二）二氧化碳对呼吸的调节
二氧化碳是调节呼吸运动最重要的生理刺激 在一定范围内，吸入气中的二氧化碳浓度升高而呼 吸加强，肺通气量增加。当吸入气中的二氧化碳超 过10%时呼吸减弱，当达到20%时出现呼吸中枢麻 痹，导致呼吸抑制。 调节途径：外周和中枢两条途径。中枢途径起重要 作用。