第四节人体内的气体交换10－4－1气体交换肺泡和血液之间，血液和组织之间氧和二氧化碳的交换。为气体分子顺其分压差趋向平衡的方向。需透过有关交换膜，即：肺泡内表面层的液膜，其中含肺泡表面活性物质；肺泡上皮细胞膜；肺毛细血管内皮的基膜和肺毛细血管上皮等结构的弥散过程。例如肺泡气的氧分压较混合静脉血高，氧必然从肺泡向毛细血管弥散，而混合静脉血的二氧化碳分压高，则二氧化碳必然由肺毛细血管向肺泡弥散。氧、二氧化碳易溶于脂肪，这些气体弥散透过肺泡上皮细胞膜和肺毛细血管内皮细胞膜，都不会受阻，而氧与二氧化碳需通过细胞间液和血浆时，由于呼吸气体在水中溶解度不同，弥散速率亦不同。气体交换速率与气体弥散速率、弥散面积与距离、及呼吸膜两边分压差等因素有关。气体在肺的交换气体在肺的交换可用肺的弥散量DL为指标，即单位时间内(分钟)所摄取气体容积(V)与气体在肺泡膜两侧分压差(P1—P2)的比值：在静息条件下，血流通过肺毛细血管时间约0.75秒。在肺毛细血管起始端，肺泡气与静脉血之间氧分压差很大，所以扩散速度很快；二氧化碳分压差虽较小，但扩散速度却比氧还快。约经0.3秒，血液中氧和二氧化碳分压即可与肺泡气达到平衡，静脉血变成动脉血。氧的弥散量一般用间接方法测量，健康成人静息时，氧的肺弥散量平均约为33毫升/分钟·毫米汞柱，肺泡气—肺毛细血管血液平均氧分压差约为7.6毫米汞柱(1毫米汞柱=0.133千帕)。气体在组织的交换体循环中毛细血管与组织细胞间的气体交换，与气体在肺交换相似，但气体在组织交换都是通过液体，而弥散膜两边气体分压差，随组织活动和细胞内氧化代谢程度而不同。如当骨骼肌处于静息状态时，耗氧量少，产生二氧化碳也少，动脉血中氧分压与肌肉组织中氧分压差较小。静息时毛细血管多数处于闭合状态，毛细血管与细胞之间的距离较大，血流量也较少，由此毛细血管向组织弥散的氧量将减少。反之，当肌肉运动时，组织耗氧量增加，产二氧化碳也增加，组织中氧分压减小而二氧化碳分压高，有利于氧从毛细血管动脉端弥散入组织，也有利于二氧化碳从组织向毛细血管弥散，使动脉血变成静脉血。10－4－2吸入和呼出的气体中，氧和二氧化碳含量的变化示意图10－4－3氧在血液中的运输1升动脉血约含200毫升氧。这些氧以两种形式存在于血液中：①溶解在血液的血浆中。在正常的肺泡气氧分压为19.33千帕（105毫米汞柱）和37℃的情况下，1升血液中只溶3毫升氧；②与血红蛋白分子形成化学结合，l升血液中有197毫升氧与红细胞中的血红蛋白结合。血红蛋白是由一个珠蛋白分子结合四个血红素构成的，分子量为645000。珠蛋白分子包括四条链：两条a链，每条链由141个氨基酸构成；两条β链，每条链由146个氨基酸构成。每条链中包含一个血红素，每个血红素中心有一个亚铁离子，每个亚铁离子能携带一个氧分子。血红蛋白与氧结合得很快，而且是可逆的。与氧结合的血红蛋白叫做氧合血红蛋白，一般用HbO2表示。正常人每100毫升血液中约含15克血红蛋白。每克血红蛋白可结合1.34—1.36毫升氧。没有与氧结合的血红蛋白叫做去氧血红蛋白。血红蛋白与一氧化碳结合的亲和力是氧的200倍。即使在分压很低的情况下，一氧化碳也能取代氧与血红蛋白结合，形成一氧化碳血红蛋白，使运送到组织中的氧显著下降。因此汽车和通风不良的炉子产生的一氧化碳是危害很大的，甚至城市交通所产生的一氧化碳也可能导致局部缺氧而损伤脑的机能。血红蛋白只是动物体内呼吸色素之一，它分布最广，几乎见于全部脊椎动物；不同种类的无脊椎动物有不同的呼吸色素。这些呼吸色素包括血褐蛋白（腕足动物、环节动物），血绿蛋白（环节动物），血蓝蛋白（软体动物、节肢动物）以及血红蛋白（许多种类的无脊椎动物）。还有许多无脊椎动物没有呼吸色素。血蓝蛋白是一种含铜的呼吸色素，分子量为l—7百万，许多性质与血红蛋白相似。它在氧分压高时与氧结合，而在氧分压低时释放氧。它的氧合形式是淡蓝色的，而脱氧形式是无色的。与血红蛋白不同，血蓝蛋白悬浮在血液中而不是包藏在血细胞内。当血液中的血红蛋白全部转变为氧合血红蛋白时，叫做完全饱和。没有全部转变为氧合血红蛋白则叫做部分...
