气体在血液中的运输资料讲解
• •
D，CO2的主要是以碳酸氢盐形式来运输的
E,CO2和Hb的结合无需酶的催化
C
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PO2高
• Hb + O2
HbO2(鲜红色)
PO2低
衡量血红蛋白结合氧的能力指标
• HbO2呈鲜红色，去氧Hb呈紫蓝色 • 当血液中去氧Hb含量超过50g/L时，则皮肤，黏膜
呈青紫色，称为发绀（人体缺氧的标志） • Hb还可与CO结合，生成一氧化碳血红蛋白（HbCO）
，呈樱桃红色。由于Hb与CO的结合能力是O2的210 倍，故CO中毒时，O2很难与Hb结合，引甲酸血红蛋白
• C.碳酸氢盐 D.与水结合成碳酸
1，E
2，C
习题
• 3，关于气体在血液中的运输的叙述，下列哪项 是错误的（ ）
• A，O2和CO2都以物理溶解和化学结合两种形式 存在于血液
• B，O2的结合形式是氧合血红蛋白
• C，Hb与O2结合反应迅速，可逆，需要酶参与
总结
• 1，哪两种运输形式，主要的运输形式是什么？ • 2，氧气运输的特点，血红蛋白与氧结合的特点 • 3，二氧化碳结合成碳酸氢盐进行运输的过程及反应式
• P62页重点
习题
• 1，下列部位中，O2分压最高的部位是（ ）
• A、动脉血 B、静脉血 C、组织细胞
• D、毛细血管 E、肺泡气
• 2，在血液中CO2运输的主要形式是 （ ）
气体在血液中的运输
By 闫老师
气体在血液中的运输
O2的运输
ABC
气体在血液中的运输 形式
CO2的运输
运输形式
（一）物理溶解:气体直接溶解于血浆中。
特征:①量小； ②溶解量与分压呈正比：
（二）化学结合:气体与某些物质进行化学结合。
特征:量大,是主要运输形式。
物理溶解较少，但它是化学结合的前提（进入血液的气体必须先溶解，然后才 能结合；气体释放时也必须从化学结合状态解离成溶解状态，然后才能离开血 液）
CO2的运输
CO2的运输
物理溶解 （5％）
化合结合 （95％）
碳酸氢盐形式 （88％） 氨基甲酸血红蛋白
（7％ ）
总结
结合成碳酸氢盐进行运输（约占88％）
当血液流经组织时反应正方向进行， 在肺部，反方向进行。
（了解）在此反应过程中红细胞内 碳酸氢根浓度不断增加，碳酸氢根 便顺浓度梯度红细胞膜扩散进入血 浆。红细胞负离子的减少应伴有同 等数量的正离子的向外扩散，才能 维持电平衡。可是红细胞膜不允许 正离子自由通过，小的负离子可以 通过，于是，氯离子便由血浆扩散 进入红细胞，这一现象称为氯离子 转移。在红细胞膜上有特异的HCO3— CI-载体，运载这两类离子跨膜交换。 这样，碳酸氢根便不会在红细胞内 堆积，有利于反应向右进行和CO2的 运输。
动态平衡
物理溶解
化学结合
O2的运输
• 物理溶解形式运输O2量约为1.5％，98.5％的O2与 Hb（血红蛋白）化学结合形成氧合血红蛋白（HbO2 ）运输。
• Hb与O2结合的特征 • 衡量血红蛋白结合氧的能力指标
Hb与O2结合的特征
• 反应迅速，可逆，不需要酶参与
• 该反应是氧合而不是氧化：因为Hb中的亚铁离子与氧气结 合后仍是亚铁离子（Fe2+化合价未变）
氨基甲酸血红蛋白的形式运输（7％）
HbNH2+CO2
在组织中 HbNHCOOH
肺
HbNHCOO－ ＋H＋
发绀
• 发绀，或称紫绀，是因在接近皮肤表面的血管出现脱氧后的血红蛋白，令皮 肤带青色的征状。发绀可以是在手指，包括指甲，及其他四肢部位（称为“ 末梢性发绀”），或是在嘴唇及面部（称为“中心性发绀”）。
气体在血液中的运输
空 气
呼 吸 道
(肺通气) (肺泡内的 ) （ 气体在血液中运输） （ 组织内的 ） 气体交换 气体交换
6
1
气体在血液中的运输 氧气:由红细胞血红蛋白携带。
载 体
二氧化碳：部分由红细胞携带， 大部分溶于血浆。
2
物理溶解: 1.5%
1.运输形式
化学结合: 98.5%
PO2高
O2+Hb
PO2低
HbO2
（暗蓝 ）
（鲜红）
3
氧的运输
1分子Hb可结合4分子O2
血红蛋白与与一氧化碳的结合力比与
氧的结合力大200多倍，而且血红蛋白与 一氧化碳结合后分离的速度极慢。因此， 大量的血红蛋白与一氧化碳结合后，氧便 失去了与血红蛋白结合的机会，使身体各 部分组织缺乏氧的供应而发生呼吸障碍， 这就是煤气中毒（也叫一氧化碳中毒）。
4
二氧化碳的运输
物理溶解——5%，化学结合的占95%。 化学结合形式:碳酸氢盐（88%）和氨基甲酸血 红蛋白（7%）。
组织细胞
红细胞
CA:运动 肺 循 （ O2 ） 环 肺 毛 泡（CO2） 细 血 管 肺 静 脉 肺 动 脉 左 心 右 心 体 动 脉 体 静 脉 （ 扩散）作用 体 循 组 环 （ O2 ） 织 毛 细（ CO2） 细 胞 血 管
生理学第三节 气体在血液中的运输
第三节 气体在血液中的运输从肺泡扩散入血液的O 2必须通过血液循环运送到各组织，从组织散入血液的CO 2的也必须由血液循环运送到肺泡。
下述O 2和CO 2在血液中运输的机制。
一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式O 2和CO 2在血液中的运输形式包括物理溶解和化学结合。
气体在溶液中溶解的量与分压和溶解度成正比，和温度成反比。
血液O 2和CO 2的含量（ml/100ml 血液）虽然溶解形式的O 2、CO 2很少，但也很重要。
因为必须先有溶解才能发生化学结合。
溶解的和化学结合的两者之间处于动态平衡。
二、氧的运输（一）Hb 分子结构简介每1Hb 分子由1个珠蛋白和4个血红素（又称亚铁原卟啉）。
每个血红素又由4个吡咯基组成一个环，中心为一铁原子。
每个珠蛋白有4条多肽链，每条多肽链与1个血红至少连接构成Hb 的单体或亚单位。
Hb 是由4个单体构成的四聚体。
不同Hb 分子的珠蛋白的多肽链的组成不同。
成年人Hb （HbA ）的多肽链是2条α链和2条β链，为α2β2结构。
胎儿Hb （HbF ）是2条α链和2条γ链，为α2γ2结构。
出生后不久HbF 即为HbFA 所取代。
多肽链中氨基酸的排列顺序已经清楚。
每条α链含141个氨基酸残基，每条β链含146个氨在酸残基。
血红素的Fe2+均连接在多肽链的组氨基酸残基上，这个组氨酸残基若被其它氨基酸取代，或其邻近的氨基酸有所改变，都会影响Hb 的功能。
可见蛋白质结构和功能密切相关。
Hb 的4个单位之间和亚单位内部由盐键连接。
Hb 与O 2的结合或解离将影响盐键的形成或断裂，使Hb 四级结构的构型发生改变，Hb 与O 2的亲和力也随之而变，这是Hb 氧离曲线呈S 形和波尔效应的基础（见下文）。
（二）物理溶解量取决于该气体的溶解度和分压大小。
（三）化学结合的形式是氧合血红蛋白，这是氧运输的主要形式，占98.5%，正常人每100ml 动脉血中Hb 结合的O 2约为19.5ml 。
（四）血红蛋白（hemoglobin,Hb ）是红细胞内的色蛋白，它的分子结构特征使之成为极好的运O 2工具。
气体在血液中运输
气体在血液中的运输
• 氧和二氧化碳在血液中存在的形式
•氧的运输
•二氧化碳的运输
一.氧和二氧化碳在血液中 存在的形式
动脉血 物理 溶解 O2 0.31 化学 结合 20.0 46.4 混合静脉血
气体
合计
20.31
物理 溶解
化学 结合
合计
15.31
0.11 15.2
CO2
2.53
48.93
2.91 50.0
52.91
O2 和CO2在血液中的运输形式：
物理溶解 小于 与 ？
化学结合
肺与组织换气：
分压提高
O2、CO2先溶解
化学结合
O2、CO2从血液释放时：
溶解的先逸出
分压提高
结合的再分 离出现补充 所失去的溶 解的气体
虽然溶解形式的O2、CO2很少，但 也很重要 。
二.氧的运输
O2的结合形式是氧合血红蛋白（HbO2）。 ㈠Hb与O2结合的特征
（三）影响氧离曲线的因素
4.其他因素 Hb与O2的结合还为其自身性质所影响 CO与Hb结合，占据了O2的结合位点， HbO2下降。CO与Hb的亲和力是O2的 250倍，这意味着极低的PCO，CO就可 以从HbO2中取代O2，阻断其结合位点。 此外，CO还有一极为有害的效应，即当 CO与Hb分子中某个血红素结合后，将增 加其余3个血红素对O2的亲和力，使氧离 曲线左移，妨碍O2的解离。所以CO中毒 既妨碍Hb与O2的结合，又妨碍O2的解离， 危害极大。
酸度对Hb氧亲和力的这种影响称为 波尔效应（Bohr effect）
波尔效应有重要的生理意义， 它既可促进肺毛细血管的氧合， 又有利于组织毛细血管血液释 放O2
（三）影响氧离曲线的因素
生理学：气体在血液中的运输
转移（chloride shift）。
碳酸酐酶
CO2+H2O=====H2CO3======HCO3-+H+
2、氨基甲酸血红蛋白
一 部 分 CO2 与 Hb 的 氨 基 结 合 生 成 氨 基 甲 酸 血 红 蛋 白 （carbaminohemoglobin），这一反应无需酶的催化、迅速、 可逆，主要调节因素是氧合作用。
(三)氧与 Hb的结合对CO2运输的影响
图 中 的 A 点 是 静 脉 血 PO2 5.32kPa(40mmHg) ，
PCO2 6kPa(45mmHg) 时 的 CO2含量， 约为 52ml% ； B 点 是 动 脉 血 PO2 13.3kPa(100mmHg) ，
PCO2 5.32kPa(40mmHg) 时 的 CO2 含 量 ， 约 为 48ml%， 血 液 流 经 肺 时 通
氧分压高时结合氧、氧分压低时释放氧
波 尔 效 应
2. 温度的影响 温度 曲线右移。 机制：温度升高可增加H+的活度。
3. 2，3-二磷酸甘油酸
2，3 -DPG 曲线右移。 机制： ①2，3-DPG与Hb形成盐键 Hb由R型
变成T型。 ②也可提高H+浓度→波尔效应。
4. Hb自身性质的影响
三、二氧化碳的运输
HbNH2O2+ H++ CO2 HHbNHCOOH+O2 在组织里，解离释出O2，部分HbO2变成去氧Hb，与CO2结 合生成HbNHCOOH。此外，去氧Hb酸性较HbO2弱，去氧Hb和H+ 结合，也促进反应向右侧进行，并缓冲了pH的变化。在肺的 HbO2生成增多，促使HHbNHCOOH解离释放CO2和H+，反应向左进 行。
三节气体在血液中运输
第三节 气体在血液中的运输
一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式
物理溶解 化学结合
二、氧的运输
（一）Hb分子结构简介
（三）氧解离曲线
表示Po2与Hb氧结合量或Hb氧饱和度关系 的曲线
氧解离曲线的上段 PO27.98-13.3kPa ，是 Hb与O2结合的部分 氧解离曲线的中段 PO25.32-7.98kPa ，是 HbO2释放的部分 氧解离曲线的下段 PO22-5.32kPa，也是 HbO2与O2解离的部分，代表O2的储备
（四）影响氧解离曲线的因素
P50
是Hb氧饱和度达50%时的PO2， P50增大，表 明Hb对O2的亲和力降低； P50降低，表明Hb对O2 的亲和力增加
影响因素
pH和PCO2的影响
波尔效应 酸度对Hb氧亲和力的影响
温度的影响 2，3-二磷酸甘油酸 其他因素 Fe2+、 CO
三、二氧化碳的运输
（一）CO2的运输形式
1.碳酸氢盐
碳酸酐酶
CO2+ H2O
H2CO3
HCO3-+H+
2.氨基甲酸血红蛋白
HbNH2O2+H++CO2
ห้องสมุดไป่ตู้
在组织 在肺
HHbNHCOOH+O2
（二）CO2解离曲线
表示血液中CO2含量与PCO2关系的曲线
（三）对CO2运输的影响
何尔登效应 O2与Hb的结合可促使CO2的释放
气体在血液中的运输
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
CO2的运输
CO2的运输
物理溶解 （5％）
化合结合 （95％）
碳酸氢盐形式 （88％） 氨基甲酸血红蛋白
（7％ ）
总结
结合成碳酸氢盐进行运输（约占88％）
当血液流经组织时反应正方向进行， 在肺部，反方向进行。
（了解）在此反应过程中红细胞内 碳酸氢根浓度不断增加，碳酸氢根 便顺浓度梯度红细胞膜扩散进入血 浆。红细胞负离子的减少应伴有同 等数量的正离子的向外扩散，才能 维持电平衡。可是红细胞膜不允许 正离子自由通过，小的负离子可以 通过，于是，氯离子便由血浆扩散 进入红细胞，这一现象称为氯离子 转移。在红细胞膜上有特异的 HCO3—CI-载体，运载这两类离子跨 膜交换。这样，碳酸氢根便不会在 红细胞内堆积，有利于反应向右进 行和CO2的运输。
总结
• 1，哪两种运输形式，主要的运输形式是什么？ • 2，氧气运输的特点，血红蛋白与氧结合的特点 • 3，二氧化碳结合成碳酸氢盐进行运输的过程及反应式
• P62页重点
习题
• 1，下列部位中，O2分压最高的部位是（ ）
• A、动脉血 B、静脉血 C、组织细胞
• D、毛细血管 E、肺泡气
• 2，在血液中CO2运输的主要形式是 （ ）
动态平衡
物理溶解
化学结合
O2的运输
• 物理溶解形式运输O2量约为1.5％，98.5％的O2与 Hb（血红蛋白）化学结合形成氧合血红蛋白（HbO2） 运输。
• Hb与O2结合的特征 • 衡量血红蛋白结合氧的能力指标
Hb与O2结合的特征
• 反应迅速，可逆，不需要酶参与
• 该反应是氧合而不是氧化：因为Hb中的亚铁离子与氧气结 合后仍是亚铁离子（FHb + O2
8.355气体在血液中的运输
下中 上
一、氧的运输
（三） 氧离曲线 意义: ①肺泡PO2在一定范围内降低时，不会明显缺 氧；
②VA/Q不匹配，即使呼吸加强, 肺泡通气量↑,
也无助O2的摄取。
一、氧的运输
中段40-60mmHg较陡（释放段） 反映：Hb释放O2 表明：PO2降低能促大量氧离， 血氧饱和度下降显著(90％～75％) 意义: 维持正常安静时组织的氧供
一、氧的运输
（四） 影响氧离曲线的因素
2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DpG) DpG↑ →氧离曲线右移 DpG↓ →氧离曲线左移
机制： ①能与Hb结合形成盐键→Hb构型变为T型； ②能提高[H+]↑→波尔效应→Hb对O2亲和力↓
一、氧的运输
（四） 影响氧离曲线的因素 e.g.高原缺氧→RBC无氧代谢↑→DpG↑→曲
一、氧的运输
（四） 影响氧离曲线的因素 温度
T↑→氧离曲线右移 T↓→氧离曲线左移 机制： T↑→H+的活度↑→ 氧离易 e.g. 组织代谢↑→局部 T↑、CO2和H+ ↑ →氧 离易 ;
一、氧的运输
（四） 影响氧离曲线的因素
机制： T↓→H+的活度↓→氧离难 e.g.低温麻醉时，有利于降低组织耗氧量 冬天，末梢循环↓→氧离难→易冻伤
下中 上
一、氧的运输
（四） 影响氧离曲线的因素
PH和PCO2 PCO2↑/PH↓[H+]↑→氧离曲线右移 PCO2↓/PH↑[H+] ↓→氧离曲线左移
波尔效应(Bohr effect) -- 酸度对Hb与O2亲和力的 影响
一、氧的运输
（四） 影响氧离曲线的因素
意义： 组织：CO2扩散入血→血液[H+]↑→曲线 右移→促氧离 肺脏：CO2扩散入肺泡→血液[H+] ↓→曲 线左移→促氧合
气体在血液中运输
气体在血液中运输
第5页
气体在血液中运输
第6页
（四）影响氧解离曲线原因
第9页
三、二氧化碳运输
（一）CO2运输形式
1.碳酸氢盐
碳酸酐酶
CO2+ H2O
H2CO3
HCO3-+H+
气体在血液中运输
第10页
气体在血液中运输
第11页
2.氨基甲酸血红蛋白
HbNH2O2+H++CO2
在组织 在肺
HHbNHCOOH+O2
（二）CO2解离曲线
表示血液中CO2含量与PCO2关系曲线
P50
是Hb氧饱和度达50%时PO2， P50增大，表明 Hb对O2亲和力降低； P50降低，表明Hb对O2亲和 力增加
气体在血液中运输
第7页
气体在血液中运输
第8页
影响原因
pH和PCO2影响
波尔效应 酸度对Hb氧亲和力影响
温度影响 2，3-二磷酸甘油酸 其它原因 Fe2+、 CO
气体在血液中运输
气体在血液中运输
第3页
氧容量
100ml血液中Hb所能结合最大O2量
氧含量
100ml血液中Hb所能结合实际O2量
氧饱和度
Hb氧含量占氧容量百分比
发绀
当体表表浅毛细血管床血液中去氧含量 到达5g/100ml血液以上时，皮肤、黏膜呈 浅蓝色
气体在血液中运输
气体在血液中的运输.
气体在血液中的运输肺泡扩散入血液的O2必须通过血液循环运送到各组织，从组织扩散入血液的CO2也必须由血液循环送到肺泡。
因此，气体在血液中的运输是实现肺换气和组织换气的重要环节。
O2和CO2在血液中的运输形式有两种，即物理溶解和化学结合。
其中物理溶解的量较少，化学结合为主要运输形式。
由于进入血液的气体必须先溶解，才能进行化学结合，同样结合状态的气体也要先溶解于血液，才能从血液中逸出。
所以虽然物理溶解的量少，但却是气体实现化学结合的必要环节。
一、氧的运输血液中以物理溶解形式存在的O2量仅占血液总O2含量的1.5%左右，化学结合的约占98.5%。
扩散入血液的O2进入红细胞后，与红细胞内的血红蛋白（Hb）结合，以氧合血红蛋白（HbO2）的形式运输。
（一）Hb和O2结合的特征1．快速性和可逆性血红蛋白与O2的结合反应快，可逆，主要受PO2的影响。
当血液流经PO2高的肺部时，血液中的O2扩散入红细胞后，与红细胞内的血红蛋白（Hb）结合，形成氧合血红蛋白（oxyhemoglobin，HbO2）；当血液流经PO2低的组织，氧合血红蛋白迅速解离，释放出O2，成为去氧血红蛋白（deoxyhemoglobin，Hb），可用下式表示：2222PO PO Hb O HbO −−−→+←−−−高低2．是氧合而非氧化 Fe 2+与O 2结合仍是二价铁，所以，该反应是氧合反应，而不是氧化反应。
3．血红蛋白与O 2结合的量 血液含氧的程度通常用血氧饱和度表示。
在足够PO 2下，1g Hb 可以结合1.34～1.39ml O 2。
如果按正常成年人血液中的血红蛋白浓度为150g/L 计算，100ml 血液中，Hb 所能结合的最大O 2量应为201ml/L 。
Hb 所能结合的最大O 2量称为Hb 的氧容量，简称为血氧容量；而实际结合的O 2量称为Hb 的氧含量，简称血氧含量；血氧含量占血氧容量的百分比称为血氧饱和度。
（二）氧解离曲线及影响因素氧解离曲线是表示血液PO 2与血氧饱和度关系的曲线。
生理学：气体在血液中的运输
H+ 外周化学感受器
吸
加
中枢化学感受器
强
PO2 外周化学感受器
呼吸中枢（-）
1．CO2的影响
CO2刺激呼吸是通过两条途径实现的，一是通过刺激中枢化学感受器再兴奋呼吸 中枢：二是刺激外周化学感受器，冲动窦神经和迷走神经传入延髓呼吸有关疑团， 反射性地使呼吸加深、加快，增加肺通气。但两条途径中前者是主要的。
(三)氧与 Hb的结合对CO2运输的影响
图 中 的 A 点 是 静 脉 血 PO2 5.32kPa(40mmHg) ，
PCO2 6kPa(45mmHg) 时 的 CO2含量， 约为 52ml% ； B 点 是 动 脉 血 PO2 13.3kPa(100mmHg) ，
PCO2 5.32kPa(40mmHg) 时 的 CO2 含 量 ， 约 为 48ml%， 血 液 流 经 肺 时 通
第三节 气体在血液中的运输
一、 O2和CO2血液中存在的形式
O2和CO2都以两种形式存在于血液： 物理溶解的和化学结合的。
氧和二氧化碳在血液中存在的形式
氧气
物理溶解 1.5%-------形成氧分压 化学结合 98.5%------形式：氧合血红蛋白
二氧化碳
物理溶解 5%-------- 形成CO2分压 化学结合 95%---------形式 HCO3-（为主）
（二）二氧化碳解离曲线
二氧化碳解离曲线
（carbon dioxide dissociation curve）是表示血液中CO2含量
与 PCO2 关 系 的 曲 线 。 与 氧 离 曲 线 不 同 ， 血 液 CO2 含 量 随 PCO2 上 升 而 增 加 ， 几 乎 成 线 性关系而不是S形，而且没有 饱和点。