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氧在组织中的弥散
毛细血管血氧弥散半径组织内毛细血管动脉端血液氧分压90～100mrnHg，氧气是垂直于血流而离开毛细血管，向周围组织弥散。随着氧气从毛细血管血液中弥散掉，血液中氧逐渐减少，到毛细血管静脉端血氧分压仅剩下40mmHg（图3－4）。
氧气从毛细血管不断弥散到细胞，是靠毛细血管与组织细胞间氧分压差。一般毛细血管动脉血氧分压为96～100mmHg ，组织内的氧分压平均为30～45mmHg，细胞内的氧分压为6～35mmHg。如果氧气不被组织、细胞消耗，那么这种氧分压差度即不会被维持下去、正是由于氧气不断被细胞利用、并被消耗而减少，使细胞内氧分压永远保持6～35mmHg水平。这样才能保持氧气源源不断地从毛细血管内弥散出来（图3－5）。
图3－4毛细血管血氧弥散模式图
图3-5毛细血管、组织、细胞氧分压梯度
根据动物实验证明，动物的大脑皮层，毛细血管血氧气最大弥散距离（半径）为25～30μm，而皮层内2条毛细血管之间最大距离不超过60μm。这说明动物大脑皮层的任何部位都能得到氧气的供应。当发生脑水肿时，毛细血管间的距离增大，就会有一些部位的细胞得不到氧气供应。当发生血管堵塞时，血管血流量减少，毛细血管血氧弥散半径会减小，也会使病灶的组织细胞缺乏氧供应。
细胞内氧的代谢
在生命过程中生长、发育、繁殖、组织修复以及机体的一切活动（如大脑活动、神经兴奋传导、体温维持、分泌活动、消化吸收、排泄、肌肉收缩以及细胞内进行的一切活动）都需要能量。机体必须不断地产生能量。这些能量主要来自被称为人体的能源物质（燃料）（包括：糖、蛋白质、脂肪）的氧化过程，其中糖可以直接被组织利用，称直接燃料；脂肪和蛋白质必需先分别转变为脂肪酸、甘油和氨基酸后才被氧化利用，称间接燃料。脂类中的磷脂，够脂、胆固醇一般不做燃料，主要作为构成细胞的成分或合成一些活性物质的原料。
从国人的饮食结构分析，全部热量的70％来自糖，5％～10％来自蛋白质，15％～20％来自脂肪。糖、蛋白、脂肪的氧化过程虽各不相同，但三者之间可以相互转化，而且在有氧条件下最终进入三羧酸循环。以糖的氧化为例。糖的分解代谢有三条途径：
一、糖的无氧酵解
人体内有少数组织（视网膜、粒细胞、睾丸、肾髓质）在有氧的条件下，可进行糖的酵解以外，机体绝大多数组织只有在缺氧条件下才进行糖的酵解。糖酵解是在胞浆内进行。一充分子葡萄糖进行无氧酵解可以产生2克分子的ATP，一克分子糖原进行无氧酵解可产生3克分子ATP。最终产物为丙酮酸、乳酸等。糖无氧酵解的优点：在机体剧烈运动以及缺血、缺氧性疾病组织缺氧时，靠无氧酵解尚可维持能量供应。无氧酵解的缺点：产生能量少（比糖有氧氧化少19倍），代谢产物为有机酸，故可引起酸中毒。
二、糖的有氧氧化
糖（碳水化合物）在体外氧化（燃烧）在短时间内生成二氧化碳、水和能量，以热、光形式散发，如下式： C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O＋673千卡。糖在体内氧化却是分若干步骤逐渐进行，最终也是生成二氧化碳和水以及等量的能量，只是这些能量分若干步产生，以便被机体利用、运输和贮存。
糖的有氧氧化在细胞的线粒体内进行。首先糖（包括蛋白质和脂肪）经过若干步骤的反应生成乙酰辅酶A（乙酰CoA）。乙酰CoA进入三羧循环，在三羧循环中，在很多种酶的催化下经若干步骤生成二氧化碳及水和能量。其特点：①三羧循环所产生的二氧化碳并非是底物加氧（C＋O2→CO2）所生成、而是在脱羧酶催化下，脱羧基产生的。所产生的二氧化碳经呼吸道排出；②在三羧循环中废物还进行加水脱氢；③脱下来的氢，在线粒体内通过递氢体（酶）的传递，最后与氧结合生成水。在线粒体上氢的传递体系称“呼吸链”。在此过程中也有能量释放，所以又称生物氧化；④生物氧化过程中所产生的能量除少部分以热能形式散发，用来维持体温之外，大部分能量均使ADP与无机磷化合生成ATP。ATP含有一个高能磷酸键（以～P表示），每克分子高能磷酸键水解时可释放出7000卡的能量。三磷酸苷l（ATP）是能量的载体，可以传递、贮存和利用；⑤一克分子的葡萄糖进行有氧氧化，可以成38克分子的ATP，其中24克分子ATP是在三羧循环中产生，14克分子ATP是在生物氧化过程中产生的，最终产物为二氧化碳（三羧循环中生成）和水（生物氧化中生成）。
三、磷酸戍糖通路
这个代谢过程不产生能量，但与机体解毒以及合成活性物质有关。
四、生物氧化
糖、脂肪、蛋白质三种营养物质（在生化反应中称底物）在细胞内进行有氧氧化，首先转变成乙酰辅酶A。乙酰辅酶A再进入三羧循环，在三羧循环中：①不断地脱羟（产生二氧化碳）；②不断地加水脱氢，所脱下的氢并非直接与氧结合生成水。而是在线粒体内经过一系列酶的传递，传至辅酶Q、氢被脱下一个电子变成H+。H+被排放到基质内，电子被往下传递，最后由细胞色素氧化酶将电子传给氧原子，氧原子变成氧的负离子（O2-），O2-与基质中的
H+结合生成水。我们把位于线粒体岭上传递红和电子的一系列酶，称呼吸链。由于这个过程完成的是H“的氧化（2H＋＋O-→H2O）产生水和能量，所以也称之为生物氧化。
生物氧化的步骤如（图3－6）。
图3-6 生物氧化、呼吸链的组成及排列顺序示意图
首先是脱氨酶及其辅酶将废物上的氢原子激活并脱掉，然后将氢原子转给黄素酶，黄素酶再转给辅酶Q（泛醌CoQ），辅酶Q将氢原子的一个电子（e）传给细胞色素体系，剩下的氢离子（H+）则被游离在细胞液内。电子则在细胞色素系统几种酶之间依次传递，最后由细胞色素氧化酶山将电子传给氢分子，并将氧分子激活，活化的氧离子（O2-）与细胞液内的H+结合生成水。
生物氧化的特点：
1．生物氧化过程也是氢原子和电子的传递过程。
2．生物氧化过程中也产生能量，一克分子葡萄糖进行生物氧化产生14充分．ATP的能量，这些能量部分被线粒体的细胞利用，部分以热能散发（维持体温），约一半以ATP形式转运或贮存。
3．细胞色素：包括很多种，如a、b、c、c1、a3、P450等。而且仍在陆续发现中。细胞色亲属于蛋白酶类，其辅基是铁卟琳。传递电子主要靠铁卟琳环内的铁原子（Fe3+）。大多数细胞色素铁原子外周的6个电子，都与卟林环和蛋白质形成共价键或配位键，因此就不能再与氧、一氧化碳、氰离子结合。唯有细胞色素a3、P450还留有一个配位键，可与一氧化碳、氰离子结合。结合后便失去传递电子的能力，破坏生物氧化。
二氧化碳的运输
糖的代谢产物——水和二氧化碳。水参加机体的代谢或由肾排泄；二氧化碳则从肺呼出。细胞产生的二氧化碳先弥散到组织液内，再从组织液内弥散到毛细血管内，溶解在血浆中。100ml血液可以溶解32ml的二氧化碳，静脉血二氧化碳分任为46mmHg。靠这种溶解形式只能排泄4%—5%的二氧化碳。其余的二氧化碳是靠结合方式排泄。结合方式有二种：
一、形成碳酸氢盐
这种形式排泄约70％～80％的二氧化碳。二氧化碳从血浆弥散到红细胞内，在细胞内的碳酸酐酶催化下与水结合生成碳酸，碳酸解离成H+和HCO-3（H2CO3＝H+＋HCO-3）。
1．H+与还原型血红蛋白结合，使红细胞内PH值不降低。
2．部分HCO-3在红细胞内与K+结合，生成碳酸氢钾（KHCO3）；大部分HCO-3与血浆内Cl-交换，在血浆内与Na+结合成碳酸氢钠。
二氧化碳在细胞内以KHCO3、细胞外以NaHCO3形式运输。抵达肺以后KHCO3和比NaHCO3沿相反的方向，在红细胞内重新转变为二氧化碳呼出（图3－7）。
图3-7 二氧化碳运输
二、形成氨基甲酸血红蛋白
进入红细胞的二氧化碳与还原型血红蛋白中珠蛋白的自由氨基结合，形成氨基甲酸血红蛋白。随血液循环到肺，与氧结合形成氧合血红蛋白（氧合血红蛋白与二氧化碳亲和力差），二氧化碳被释放出来，从肺呼出。以这种方式排泄20％～30％二氧化碳。
  
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