生物化学18.第十八章 酸碱平衡.doc

幻灯片1第十八章 酸碱平衡(Acid-Base Balance) 酸碱平衡是指机体通过一系列的调节作用，最后将多余的酸性或碱性物质排出体外，使体液pH值维持在相对恒定范围内的过程。 体液的缓冲作用肺对CO2呼出的调节肾对H+或NH4+排出的调节 调节方式幻灯片2第一节 体内酸碱物质的来源(Origin of Acid and Alkali Material In Body) 在化学反应中，凡能释放出H+的化学物质称为酸，如HCl、H2SO4、H2CO3、NH4+等；反之，凡能接受H+的化学物质称为碱，如OH-、NH3、 HCO3-等。 一个酸总是与相应的碱形成一个共轭体系，如H2CO3 H+ + HCO3-等。幻灯片3一、酸性物质的来源(一)挥发性酸(碳酸) 成人每天可产生约350L (约15mol) 的CO2 ，可在红细胞内生成碳酸，是体内酸的主要来源。(二)非挥发性酸(固定酸) 成人每天产生乳酸、丙酮酸、 -羟丁酸、乙酰乙酸、磷酸和硫酸等固定酸约50100 mmol。食物、药物如醋酸、阿司匹林等也呈酸性。 二、碱性物质的来源 碱性物质主要来源于食物，如柠檬酸和苹果酸的钾盐或钠盐等，故蔬菜和水果称为成碱食物。 体内酸性物质的来源多于碱性物质，故对酸碱平衡的调节以对酸的调节为主。 幻灯片4第二节 酸碱平衡的调节(Adjustment of Acid-base Balance)一、血液的缓冲作用(一) 血液的缓冲体系1.血浆中的缓冲体系 NaHCO3 Na2HPO4 Na-Pr H2CO3 NaH2PO4 H-Pr (Pr:血浆蛋白)2.红细胞中的缓冲体系 KHCO3 K2HPO4 K-Hb K-HbO2 H2CO3 KH2PO4 H-Hb H-HbO2 (Hb:血红蛋白 HbO2:氧合血红蛋白)幻灯片5全血各缓冲体系的比较缓冲体系 占全血缓冲能力的百分数(%)HbO2和Hb 35有机磷酸盐 3无机磷酸盐 2血浆蛋白质 7血浆碳酸氢盐 35红细胞碳酸氢盐 18(二)血液的缓冲机制 1. 血浆pH值取决与血浆中NaHCO3/H2CO3比值。正常条件下，血浆NaHCO3为24mmol/L ; H2CO31.2mmol/L，比值：24/1.220/1。幻灯片62. 根据亨-哈（Henderson-Hassalbach）方程式计算血浆pH值为：NaHCO3H2CO3pH = pKa lg pKa是H2CO3解离常数的负对数, 37时6.1代入： pH = 6.1lg 20/1= 6.11.3= 7.4 酸碱平衡的调节就是调节NaHCO3与H2CO3比值来维持血浆pH值相对恒定。 幻灯片73. 对固定酸的缓冲作用(1)H-A NaHCO3 Na-A H2CO3 (固定酸) (固定酸钠) H2O + CO2 (2)H-A Na-Pr Na-A HPr (3)H-A Na2HPO4 Na-ANaH2PO44. 对碱性物质的缓冲作用(1)Na2CO3 H2CO3 2NaHCO3(2)Na2CO3 NaH2PO4 NaHCO3 Na2HPO4(3)Na2CO3 H-Pr NaHCO3 NaPr 碱性较强的Na2CO3转变为较弱的NaHCO3，H2CO3是对固定碱进行缓冲的主要成分。 幻灯片85. 对挥发性酸的缓冲作用 各组织细胞在代谢过程中产生的CO2在通过肺呼出之前主要经红细胞中的血红蛋白缓冲体系缓冲。CO2 + H2O H2CO3红细胞H2CO3 HCO3-+ H+ HbO2 Hb- + O2Hb- + H+ HHb幻灯片9红细胞血浆组织液肺泡血红蛋白对挥发酸的缓冲作用HHbCO2碳酸酐酶Cl-Na+CO2O2CO2CO2H2OH2OHCO3-HCO3-Hb-H+HHbO2HbO2-O2Cl-K+红细胞血浆HHbCO2碳酸酐酶Cl-Na+CO2O2CO2CO2H2OH2OHCO3-HCO3-Hb-H+HHbO2HbO2-O2Cl-K+幻灯片10二、肺对酸碱平衡的调节作用 HHb Hb- + H+HbO2H+HCO3- H2CO3O2H2O + CO2呼出吸入肺(一)通过呼出CO2 以维持NaHCO3/H2CO3的比值。 (二)动脉血PCO2 增高或pH值及PO2 降低时，呼吸中枢兴奋，呼吸加深加快，CO2呼出增多。幻灯片11三、肾对酸碱平衡的调节作用 (一)H+-Na+交换 1NaHCO3的重吸收 血浆NaHCO3低于28 mmol/L时，原尿中NaHCO3可完全被重吸收。当超过此值时，则不能完全吸收，多余部分随尿排出体外。 肾小管上皮细胞肾小管液(原尿)血液HO碳酸酐酶2HCO23NaHCO3CO2+H-+NaHCO3-HCO3+H+NaNaHCO3HCO23CO2HO2幻灯片122尿液的酸化 正常Na2HPO4/NaH2PO44:1。原尿保持此比值，终尿排出NaH2PO4增加而比值变小，尿液pH值降低的过程称为尿液的酸化。肾小管上皮细胞肾小管液(原尿)血液碳酸酐酶HO2HCONaHPO2324CO2+-H2+HPONaNa-4HCO3+H+NaNaHCO3NaHPO24终尿幻灯片13(二)NH4+ - Na+交换 严重酸中毒时NH4+ 排出增加，肾小管泌NH3与泌H+可相互促进。尿液酸性愈强，NH3分泌愈多；尿液呈碱性时，NH3的分泌减少甚至停止。肾小管上皮细胞肾小管液(原尿)血液碳酸酐酶HO2HCO23NaClCO2+-H+NaCl-HCO3+HNaNaHCO3NH氨基酸、谷氨酰胺NH33NHCl4终尿幻灯片14(三)K+-Na+交换 肾远曲小管具有K+-Na+交换作用， K+-Na+交换与H+-Na+交换有竞争性抑制作用，高血钾时常伴有酸中毒；低血钾时常伴有碱中毒 。尿尿细胞血液肾小管细胞HK+H+H+H+K+K+K碱中毒低血钾高血钾酸中毒K+K+K+H+H+H+KH肾小管细胞血液细胞幻灯片15四、其他组织细胞对酸碱平衡的调节(一)细胞内外的离子交换 酸中毒时，肌肉、骨骼每3个H+入胞内伴有1个K+和2个Na+出胞外而导致高血钾。细胞血液肾小管细胞HK+H+H+H+K+K+K酸中毒高血钾低血钾碱中毒K+K+K+H+H+H+KH肾小管细胞血液细胞尿尿幻灯片16(二)骨组织对酸碱平衡的调节作用 1. 长期代谢性酸中毒时，体液H+增加，使骨细胞钙盐溶解增加，Ca3(PO4)2从骨组织进入血浆，并与H2CO3发生反应 。 2 PO43- 2 H2CO3 2 HPO42- 2 HCO3-2. 所生成的2分子HCO3-再中和2个H+，生成2分子H2CO3，2分子HPO42-又可结合2个H+生成2分子H2PO4-。 3. 骨细胞释放出1分子Ca3(PO4)2可缓冲4个H+，由于大量的骨盐溶解，最终可能引起骨骼的严重软化。 2 PO43- 4 H+ 2 H2PO4-幻灯片17第三节 酸碱平衡失调 (Acid-Base Disturbance) 一、酸碱平衡失调的基本类型NaHCO3 20 H2CO3 1pH 7.357.45= 代偿性代谢性酸中毒 代偿性代谢性碱中毒代偿性呼吸性酸中毒 代偿性呼吸性碱中毒NaHCO3 20 H2CO3 1pH 7.35 酸中毒 7.45 碱中毒 NaHCO3 20 H2CO3 1失代偿性代谢性碱中毒 失代偿性呼吸性碱中毒 幻灯片18二、酸碱平衡的主要生化诊断指标(一)血浆pH值 血浆pH值范围为7.357.45，平均为7.40。pH值7.45为失代偿性碱中毒；pH值7.35为失代偿性酸中毒。(二)血浆二氧化碳分压(PCO2) 血浆PCO2是指物理溶解于血浆的CO2产生的张力，正常范围为4.56.0kPa，平均为5.3kPa。 (三)实际碳酸氢盐(AB)和标准碳酸氢盐(SB) 1. AB是指在隔绝空气测得血浆的真实NaHCO3。 2. SB是在标准条件下测得的血浆的NaHCO3 。3.ABSB，表明PCO25.3kPa；ABSB，表明PCO25.3kPa。幻灯片19(四)缓冲碱(buffer base，BB) 是指血液中具有缓冲作用的负离子碱的总和，如HCO3-、HPO4-等。正常值为50mmol/L5mmol/L。BB可反映代谢性酸碱紊乱。(五)碱过剩(BE)或碱欠缺(BD) 1. BE或BD是指在标准条件下分离血浆后，酸碱滴定至pH为7.40时，所消耗的酸或碱的量 。2.血浆BE的正常参考范围为-3.0+3.0 mmol/L。(六)阴离子间隙(AG)1. AG是指未测定阴离子与未测定阳离子的差值。临床上常用可测定阳离子与可测定阴离子的差值表示：AG =( Na+ K+)-(Cl-+ HCO3-