1301_L5-6 Respiratory II (student)

當氧分壓高時（如在肺的微血管中），血紅素的飽和百分比極高；而當氧分壓低時（如在組織微血管中），血紅素的飽和百分比會降低，氧氣會釋放出來供細胞使用。

氣體交換的基本過程包括：

1. 氧氣由肺泡進入血液。
2. 經由心血管循環系統運送至組織。
3. 組織產生的二氧化碳按照相反的途徑回到肺臟排出體外。

擴散作用的特點包括：

1. 不需要ATP。
2. 物質受濃度梯度影響，從高濃度區移往低濃度區。
3. 氣體擴散是由高分壓擴散到低分壓的地方。

道耳頓定律指出，在混合氣體中，各氣體有自己的壓力（分壓）。分壓的計算公式為：

分壓 = 混合氣體的總壓力 × 氣體在混合氣體中的百分比。

大氣中的氧分壓和二氧化碳分壓的計算方式如下：

氣體分壓決定了氧和二氧化碳在大氣與肺、肺與血液、以及血液與組織之間的移動去向。

在海平面大氣中，氧氣的分壓為160 mmHg，二氧化碳的分壓為0.3 mmHg。

肺泡空氣中的氧氣分壓為105 mmHg，二氧化碳分壓為40 mmHg。

缺氧血中的氧氣分壓為40 mmHg，充氧血中的氧氣分壓為105 mmHg。

組織細胞中的二氧化碳分壓為45 mmHg。

氧氣在血液中主要以兩種方式運輸：

1. 溶解於血漿：約3%的氧氣以溶解形式存在於血漿中。
2. 與血紅素結合：約97%的氧氣與血紅素結合形成氧合血紅素，這是氧氣運輸的主要方式。

氧氣與血紅素的結合具有可逆性，這意味著當紅血球抵達細胞組織時，氧合血紅素可以分離成血紅素和氧分子，供細胞使用。

血紅素的飽和百分比是指氧合血紅素佔全部血紅素的百分比，反映了血紅素與氧氣結合的程度。

1. 氧分壓：O₂分壓下降會促進釋出O₂。

2. 酸鹼度(pH值)：

   • CO₂分壓上升導致酸血，促進血紅素釋出O₂。
   • H+增多改變血紅素結構，降低攜帶O₂能力，釋放更多O₂。

3. 體溫：溫度上升會刺激釋出O₂。

血紅素釋放的氧量會增加，以滿足身體對氧氣的需求。

1. 直接溶於血漿中 (7%)，受分壓/溶解系數影響。

2. 與血紅素球蛋白組合 (23%)，形成碳醯胺基血紅素 (carbaminohaemoglobin)。

3. 以重碳酸離子(HCO₃⁻)形式運輸 (70%)，透過碳酸酐酶的作用進行反應。

碳酸酐酶促進CO₂與H₂O反應生成碳酸(H₂CO₃)，然後碳酸再解離成氫離子(H⁺)和重碳酸離子(HCO₃⁻)，這是二氧化碳運送的主要過程。

在肺微血管中，二氧化碳的排出過程包括：

1. HCO3 回到紅血球，反應為： H+ + HCO3 ↔ H2CO3 → CO2 + H2O → CO2 擴散到肺泡。
2. 碳醯胺基合物及血漿中的 CO2 釋放，並擴散到肺泡。

一氧化碳 (CO) 會與血紅素結合，形成不可逆的碳氧血紅素 (HbCO)，使血紅素失去帶氧功能。其親和力比氧氣大210倍，接觸小量一氧化碳會出現頭暈、疲倦、噁心等症狀，若吸入濃度較高的一氧化碳則可引致死亡。

呼吸中樞負責自主性調控呼吸，並能短暫改變呼吸速率及深度。

正常休息狀態下，吸氣持續2秒，呼氣持續3秒。

呼吸速率取決於呼吸肌被刺激的次數，而呼氣為一被動的動作。

呼吸中樞位於延腦及橋腦，包括呼吸節律中樞、呼吸調節中樞和長吸中樞。

呼吸的化學調節主要維持血液中氧分壓與二氧化碳分壓的恆定。

刺激呼吸中樞的化學物質包括二氧化碳分壓上升、氫離子濃度上升和氧分壓下降。

呼吸中樞的感受器分為中樞化學感受器和周邊化學感受器。

中樞化學感受器位於延腦，主要監測腦脊髓液中氫離子(H+)濃度，當血液中PCO2上升時，CO2會擴散通過血腦障壁，導致腦脊髓液中H+濃度增加，pH降低。

周邊化學感受器位於頸動脈分叉處的頸動脈體及主動脈弓附近的主動脈體，主要監測血液中PCO2、PO2及H+濃度，當受到刺激時，會使呼吸中樞高度活動，增加呼吸次數及深度，促進更多CO2的排出。

膨脹反射的過程如下：

1. 肺充氣膨脹時（如打噴嚏及咳嗽等）
2. 大量吸氣
3. 刺激肺泡壁和支氣管管壁的牽張感受器
4. 神經衝動經迷走神經送到呼吸中樞
5. 抑制吸氣，產生呼氣

這是一種保護機制，避免肺部過度膨脹。

• 呼吸中樞與大腦皮質之間有神經連結
• 可透過意識改變呼吸模式，短暫停止或改變呼吸節律，以配合其他生理需要（隨意呼吸）
• 皮質可暫時凌駕延腦的自主控制，但不能無限壓抑：例如刻意閉氣過久，血液中二氧化碳濃度上升，刺激化學感受器，最後呼吸活動會回到延腦的自主控制。