生物化学：第二十章 水盐代谢与酸碱平衡

1、第二十章 水盐代谢与酸碱平衡 water-electrolyte metabolism and acid-base balance,本章主要内容,水和无机盐的生理功能 体液的含量和分布 体液平衡和调节 水盐代谢紊乱 酸碱平衡与平衡失调,目的要求： 1、掌握：体液平衡与调节、酸碱平衡的调节； 2、熟悉：体液的含量和分布；无机盐的代谢特点； 3、了解：酸碱平衡失调的类型。,第一节 体液的含量、分布与组成,一、人体水的含量与分布 细胞内液（40） 体液 （约占体重60） 血浆5 细胞外液（20） 细胞间液 15%,二、体液电解质的含量、分布特点,无机盐占体重3%4 （钾、钠、氯、钙、镁、磷、铁、铜、

2、碘、 锌、钴、氟、锰、钼 血清钠 130150mmol/L 血清氯 98106mmol/L 血清钾 3.55.5mmol/L 血清钙 2.252.75mmol/L,体液电解质的分布特点 1、溶液呈电中性 2、细胞内液和细胞外液的电解质分布差别悬殊 Na+、cl-、HCO3- 主要分布于细胞外液extracellular fluid 决定外液晶体渗透压 crystal osmotic pressure K+、Mg2+、HPO43- 分布于细胞内液intracellular fluid ， 决定内液晶体渗透压。,3、细胞外液中，血浆和细胞间液的蛋白质含量相差极大，其它电解质基本相同 4、各种体液的

3、渗透压相等,一、水的生理功能 水是生命的摇蓝 1、构成组织的重要成分 2、调节和维持体温的恒定 3、参与体内物质代谢和运输养料 4、润滑作用,第二节 水盐生理作用,二、无机盐(inorganic salts)的生理功能,1.构成人体组织与体液的成分 Components of body tissues and body fluids 2. 维持体液渗透压(osmotic pressure)与酸碱平衡 Na+(sodium ion)、Cl-(chloride ion)维持细胞外液(extracellular fluid)渗透压，K+(potassium ion)、HPO42-是维持细胞内液(in

4、tracellular fluid)渗透压。 3. 维持神经、肌肉的应激性(responsiveness) 4、维持酶的活性(enzyme activities) 5、参与组成体内有特殊功能的化合物,神经、肌肉的应激性(responsiveness),第三节 水钠代谢,一、水代谢 （一）体内水的来源和去路 1.来源： 共2500毫升/天 饮水：成人1200毫升/天 食物含水：成人1000毫升/天 生物氧化产生水：300毫升/天,2.去路：共2500毫升/天 消化道：150毫升/天 正常消化液绝大部分重吸收。异常消化液丢失可导致脱水；严重呕吐，丢失胃液,还可导致低氯性碱中毒，缺钾；严重腹泻，丢失

5、肠液，可导致代谢性酸中毒，缺钾. 肺：350毫升/天,皮肤蒸发：500毫升/天，出汗另计，汗液是低渗，汗多需补充水外需补充点NaCl 肾：1500毫升/天 （进水少、气温高、出汗多，机体缺水，抗利尿素升高，尿浓缩，尿1500ml，但不能少于500ml/天，否则尿毒症，相反，抗利尿素下降,尿崩症。） 尿毒症:肾功能下降或衰竭，尿少或无尿，含氮废物储留，造成多器官衰竭。,各种年龄每天水的需要量：,新生儿（头几天）：5060 毫升/Kg体重/天 2岁以下 ：100150 毫升/Kg体重/天 小儿 ：8090 毫升/Kg体重/天 成人 ：3040 毫升/Kg体重/天,三、钠与氯代谢,钠、氯sodium

6、 chloride,1.含量 2.分布： 50 细胞外液 钠： 40 骨髓 10 细胞内液 氯：主要分布于细胞外液 3.摄入：食盐（NaCl） 成人 4.59克/天，世界卫生组织推荐5克/天 婴儿（1岁以内）0.51.0克NaCl/天 儿童（14岁以下）34克NaCl/天 4.排泄（肾脏：严格控制） 特点：多吃多排；少吃少排；不吃几乎不排 （因此尿钠少，反映体内缺钠）,五、水钠平衡（一）、体液的交换,1、血浆与细胞间液之间的体液交换 2、细胞间液与细胞内液的体液交换 渗透压（osmotic pressure）是溶液中电解质 及非电解质类溶质微粒通过半透膜对水的吸引力 水总是从渗透压低的一侧向高

7、的一侧移动,1、血浆与细胞间液之间的交换,交换部位 毛细血管壁（半透膜） 取决因素 血浆有效胶体渗透压（吸水） 毛细血管血压 （驱水） 血浆有效胶渗压血浆胶体渗透压组织间液胶体渗透压 差值毛细血管血压血浆有效胶体渗透压决定流动方向 *正 ： H2O 从 血浆 流向细胞间液 *负 ： H2O 从 组织间液回流入血管,毛细血管内外液体交换,水肿,心力衰竭 毛细血管静脉压 细胞间液回流障碍 心性水肿 慢性肾炎 清蛋白 血浆有效胶渗压肾性水肿 肝硬化 细胞间液回流障碍 肝性水肿 长期营养不良 营养不良水肿,2、细胞间液与细胞内液之间的交换 细胞膜半透膜,蛋白质,钠泵,Glc、AA、尿酸、水、CO2、O

8、2、Cl-、HCO-,Na+,K+,小分子 尿酸、H2O、CO2、Cl、HCO3-,大分子 Pr,无机盐,泵,（取决于晶体渗透压的高低）,小结:体液的交换,（二）、体液平衡调节,1、神经调节： 缺水 渗压 下丘脑视前区渗压感受器 大脑皮质 口渴 2、抗利尿素： 是一种九肽，由丘脑下部视上核神经细胞分泌，垂体后叶贮存， 受细胞外液渗透压影响，促进肾远曲小管和集合管对H2O重吸收,3、醛固酮： 醛固酮属于类固醇，肾上腺皮质球状带分泌，受血容量影响，促进肾远曲小管对水、Na+重吸收（排钾泌氢，保钠保水） （四）心钠素的调节 是一种多肽（28肽；56肽；126肽），心房细胞分泌，利尿利钠。,六、 水钠

9、代谢紊乱,一、水钠代谢紊乱 体液丢失，引起机体脱水（缺）。 （一） 高渗性脱水：失水失盐 （血清钠）150mmol/L 细胞外液渗压升高，细胞内水 外， 细胞内缺水，引起严重口渴、高热、烦燥不安、肌张力升高，严重者除上述症状外，出现躁狂、幻觉、谵妄、惊厥甚至昏迷等脑功能障碍的症状 （二） 低渗性脱水：失盐失水 （血清钠）130mmol/L 细胞外液渗压下降，细胞外水 内，细胞外液下降，皮肤弹性下降，血容量下降，血压下降，严重者脑细胞水肿, 出现抽搐、昏迷神经症状 （三） 等渗性脱水：失水失盐 （血清钠）130150mmol/L 口渴、皮肤弹性下降、血压下降,第四节 钾(potassium )代

10、谢 一、钾(potassium )代谢特点 1.含量 2.分布 98 细胞内液； 2细胞外液； 影响因素 （1）代谢 （2）血浆pH 3.摄入(intake) ： 蔬菜、水果 成人24克/天，世界卫生组织推荐4.7克/天 小儿0.10.2克KCl/天， 吸收后15小时才达到大部分进入细胞内，临床补钾 注意： 不宜过多；不宜过快；不宜过浓（0.150.3%） 4.排出： 80%90 肾；少量 汗粪 排泄特点： 多吃多排；少吃少排；不吃也排； （因此补钾还应注意：见尿补钾）,物质代谢对钾分布的影响,糖原、蛋白质合成时： 葡萄糖、氨基酸转入细胞 细胞内K+ 血钾 糖原、蛋白质分解时： 葡萄糖、氨基酸

11、转出细胞细胞内K+ 血钾,酸中毒血钾 碱中毒血钾,高钠低钾饮食的危害,我国平均摄入食盐12克/天，北方地区达15-18克/天； 平均摄入钾盐1.9克/天 高血压的风险大大增加：血容量增，小动脉壁细胞肿胀腔窄，平滑肌对缩血管物质应激性增加 黄帝内经：咸者，脉弦也,二、钾代谢紊乱,（一）、低血钾：（血清钾）3.5mmol/L 1）.神经肌肉兴奋性降低 2）.心肌兴奋性增高 治疗原则：在处理原发病基础上给予补钾。掌握“四不宜”原则,“四不宜”原则 。 1、不宜3过早，见尿补钾； 2、不宜过量，每日量不超过4g； 3、不宜过浓，一般为0.3%浓度； 4、不宜过快，1天量需在68小时以上滴完。 注：避免

12、治疗低血钾时造成高血钾； 严禁静脉推注。,（二）、高血钾：（血清钾）5.6mmol/L 1、病因 2、临床症状 （1）神经肌肉应激性提高 （2）心机应激性和自律性降低(心肌兴奋性降低)，心动过缓 （ 3）循环障碍。 3、治疗原则：1）积极治疗原发病； 2）严重高血钾时可采用其他措施。 A、应用5%碳酸氢钠 B、注射胰岛素和葡萄糖 C、应用阳离子交换树脂 D、透析 E、对抗心率失常,第五节 钙、磷代谢,钙、磷的生理功能 （1）钙、磷是骨、牙齿的重要组成成分（2）钙的作用： 降低神经骨骼肌的兴奋性，参与肌肉的收缩； 降低毛细血管壁和细胞膜的通透性 作为凝血因子，参与血液凝固 参与腺体gland分泌

13、secretion，调节多种激素hormone和神经递质的释放。 是许多酶的激活剂或抑制剂。 作为第二信使介导激素的调节作用。,（3）磷(phosphorus)的作用, 体内许多重要物质的组成成分如核酸(nuclei acid)等 磷脂(phospholipid)是细胞膜的基本组成成分 参与物质代谢反应参与体内能量生成、贮存及利用参与酶的 共价修饰(covalent modification)调节磷酸盐构成血浆缓冲对，调节体液酸碱平衡,2.钙(calcium)、磷(phosphorus)含量和分布,99.3%的钙、85.75的磷以羟基磷灰石(hydroxyphosphorite)的形式构成骨盐

14、存在于骨骼和牙齿中，少量分布于体液及软组织中。,3.钙、磷吸收与排泄,（1）钙的吸收： 影响钙吸收的因素：VitD、肠道pH、食物成分（磷酸盐含量，钙磷比）、身体对钙的需求量、血钙血磷浓度等。 （2）钙的排泄：主要经肠道排出（80%），少量由肾脏排出。 特点：多吃多排；少吃少排；不吃也排,3）磷的吸收：,部位：小肠吸收形式：酸性磷酸盐（H2PO4-）（4）磷的排泄：大部分由肾脏排出（60%80%），少量 （20%40%） 由肠道排出。,4. 血钙和血磷,（1）血钙：即血浆钙。以离子钙和结合钙两种形式存在，发挥生理功能的是离子钙。,血钙,血钙 （2.5mmol/L）,结合钙,蛋白质结合钙（0.1

15、25mmol/L）,柠檬酸钙（1.125mmol/L）,非扩散钙,扩散钙,离子钙（1.25mmol/L）,血浆蛋白质结合钙,血浆蛋白质阴离子 + Ca2+,pH,pH ,离子钙与结合钙的相互转变：,（2）血磷：血浆无机磷酸盐中所含的磷,钙磷溶度积（Ksp）： Ca P=2.53.5 Ksp3.5时，钙、磷以骨盐的形式沉积与骨盐中。Ksp2.5时，影响骨组织的钙化和成骨作用，甚至促使骨盐, 溶解引起佝偻病,食物 1,25-(OH)2-VitD3 CT CT 骨库 血钙 组织 PTH PTH 尿,5. 钙、磷代谢的调节,第六节 酸碱平衡,概述 正常血液pH值7.357.45（7.450.05）,对

16、维持细胞内酶的活性,物质代谢的进行和神经肌肉的应激性等都具有重要意义。 但很少超过7.007.80,一、体内酸碱物质的来源,（一）酸（释放H ）的来源：食物、代谢 挥发性酸（碳酸） 酸 固定酸：乳酸、酮体、尿酸 碳酸酐酶 HOCO HCO HHCO- 肺 红细胞、肾小管、肺泡上皮细胞的 碳酸酐酶,（二）碱（接受H ）的来源：,1.食物主要是蔬菜水果中的有机酸盐（柠檬酸钠、苹果酸钠）在体内代谢 产生NaHCO3 2.代谢产生的NH3结合H+生成NH4+ 人体 代谢 酸性物质多于碱性,二、体内酸碱平衡的调节,（一）血液的缓冲作用 1.血液的缓冲系统,血液缓冲系统,血浆缓冲系统：,NaHCO3 /

17、H2CO3决定血浆PH值,血浆中的NaHCO3是缓冲固定酸的主要碱性物质，故习惯将血浆中的NaHCO3 称为碱储，碱储的多少可用血浆二氧化碳结合力的多少表示。 CO2 CP正常值：2231mmol/L,NaHCO3 24 20 pH=pKa+lg = 6.1 + lg = 6.1 + lg = 6.1+1.3 = 7.4 H2CO3 1.2 1,2.血液缓冲系统的作用,1）对酸的缓冲作用 对固定酸的缓冲血浆 HANaHCO3 NaA+ H2CO3 使强酸变弱酸，但HCO3-少了 对挥发性酸H2CO3的缓冲红细胞 在组织：CO2 ,红细胞合成H2CO3 H2CO3KHb KHCO3 +HHb，

18、使电离度由大变小，KHCO3 H2CO3 在肺：KHCO3 HHbO2KHbO2+ H2CO3 CO2 使不挥发变挥发，KHCO3 ， H2CO3 ,2）对碱的缓冲作用；使强碱变弱碱,Na2CO3 H2CO3 2NaHCO3 Na2CO3 NaH2PO4 NaHCO3 Na2HPO4 Na2CO3 H- 蛋白质NaHCO3 Na-蛋白质,血液缓冲系统特点,缓冲力较强而直接 NaHCO3、 H2CO3比值决定pH 受肾肺影响,（二）肺对酸碱平衡的调节,延脑呼吸中枢控制肺呼吸的频率、深浅控制二氧化碳的排出，只调节血浆H2CO3浓度。pH值降低，PCO2升高，中枢兴奋;相反抑制,（三）肾对酸碱平衡的

19、调节:,肾调节血浆（NaHCO3），排出固定酸，维持血中碱储。 1、 H+ Na+交换： 2、 NH4 + Na+交换： 3、K+ Na+交换:,H+ Na+交换：,分泌H +，使尿液内磷酸氢盐酸化，即Na2HPO4NaH2PO4； 回收Na+,与HCO3 一起回到血浆中，提高血浆中碱储的含量。,NH4 + Na+交换：,分泌H + 和NH3 ，在原尿中 H +NH3 NH4 + ， NH4 + 代替Na+ 随尿排出，回收Na+ ，与HCO3 一起回到血浆中。,K+ Na+交换:,K+ Na+交换与HNa+交换互相竟争。,酸中毒 碱中毒,胞外,胞内,H+,H+ H+,K+ K+,H+,K+,K

20、+,血中H+,泌H+保Na + 泌K+,肾,随尿排K+,血中H+,血K+,肾,泌H+保Na + 泌K+ 随尿排出K+,血K+,酸中毒和碱中毒的影响,三、紊乱：,当体内酸碱产生过多或丢失过多，超过机体调节能力；或由于肺、肾功能发生障碍，引起酸碱潴留，使血浆 NaHCO3 ,H2CO3浓度改变超过正常限度，就会出现酸中毒或碱中毒。,（一）酸碱平衡紊乱的基本类型,NaHCO3和H2CO3不正常而pH正常，称为代偿性酸中毒或代偿性碱中毒；两者都不正常，称为失代偿性酸中毒或失代偿性碱中毒。 pH7.35,失代偿性酸中毒 pH7.45,失代偿性碱中毒,根据病因分类:,代谢性酸中毒:（NaHCO3）首先降低

21、, CO2CP降低 酸中毒 呼吸性酸中毒:（H2CO3）首先升高, CO2CP升高 代谢性碱中毒:（NaHCO3）首先升高, CO2CP升高 碱中毒 呼吸性碱中毒:（H2CO3）首先降低, CO2CP降低,代偿型 调节程度 失代偿型 酸中毒 代谢性 碱中毒 病因 酸中毒 呼吸性 碱中毒,代谢性酸中毒 1、基本特征：血浆中NaHCO3含量原发性减少 CO2CP降低，PCO2改变不明显 2、基本原因：1）体内酸性物质过多 2）碱性物质（HCO3-）损失过多 是临床最常发生的酸碱平衡失常。 3、诊断：尽早,代谢性碱中毒 1、基本特征：血浆中NaHCO3含量原发性增多 CO2CP升高， PCO2改变不明显 2、基本原因：1）丢失大量酸性胃液 2）HCO3-积蓄过多，过多服用碱性药物 3、治疗原则：1）病因治疗：治疗原发病 2）轻症病人可补充适量生理盐水 有利肾排钠留酸 3）重症病人可给予一定量的酸性药物 4)如果缺钾引起须补钾,呼吸性酸中毒 1、基本特征：血浆中H2CO3浓度原发性增高 P