气体交换图3.1是正常肺泡簇和毛细血管释放二氧化碳(CO2)并摄取氧气(O2)的示意图 。
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为强调概念,图3.1是高度简化了的 。然而,还有一副图(图3.2)稍详尽的表明了血红蛋白的重要性,对于理解气体交换的基础概念很重要 。
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二氧化碳以碳酸酐酶、氢离子和碳酸氢根的形式溶于血液中运输 。图3.2 中绿色的点点表示在血浆中运送的CO2 。当接近肺泡时,CO2 很容易地经过血液、通过毛细血管壁、进入肺泡中 。CO2 弥散的非常快,大概比O2快20倍 。
由于CO2 从血浆中进入肺泡的速度很快,通气很快完成 。
相反的,O2的路径就不那么简单了 。O2主要通过结合于红细胞内的血红蛋白进行转运 。这个图中的血红蛋白表示出了红细胞内每个血红蛋白分子的四个结合位点 。O2有小蓝点表示 。肺泡内的O2浓度最高,它依赖浓度梯度弥散入毛细血管、进入红细胞并与Hgb结合 。
虽然这种结合方式的携氧效率很高,但是氧气的溶解度要低得多,导致氧气通过毛细血管-肺泡界面的时间较慢 。
少量的氧气通过物理溶解的方式在血浆中运输,但是与血红蛋白结合的氧量相比,物理溶解的氧量就微不足道了 。血液的携氧能力可以通过以下方程表示:氧输送= 心输出量 * (Hgb * 1.39 * 血氧饱和度) +(PaO2 * 0.003).
这个方程直观的表明,随着可携氧血红蛋白数量的增多,输送的氧气也就越多 。
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