酸碱度的调节

1、酸鹼度的調節酸鹼度的調節主講主講 ：國歡企業有限公司：國歡企業有限公司 彭麟翔彭麟翔血液中氫離子（血液中氫離子（H）的濃度的濃度,以酸鹼（以酸鹼（pH）表表示，是體液中需要精密調控的一個數值。因為示，是體液中需要精密調控的一個數值。因為它能影響蛋白質（包括所有酵素）之性質，從它能影響蛋白質（包括所有酵素）之性質，從而影響體內化學反應的速率，及新陳代謝的活而影響體內化學反應的速率，及新陳代謝的活性；它也會影響細胞膜及細胞之結構，所以可性；它也會影響細胞膜及細胞之結構，所以可以說其影響面非常廣。以說其影響面非常廣。酸鹼度與緩衝系統酸鹼度與緩衝系統 （一）（一）強酸因為解離度高，而能在溶液中產強酸因

2、為解離度高，而能在溶液中產生大量氫離子造成生大量氫離子造成 pH值偏低，相同濃值偏低，相同濃度的弱酸則不會如此大量改變度的弱酸則不會如此大量改變 pH值。值。如圖示如圖示液液 體體pH 值值酸酸類類0.1 M 鹽酸（鹽酸（HCl）0.01 M 鹽酸鹽酸0.001 M 鹽酸鹽酸0.1 M 醋酸（醋酸（acetic acid）1.02.03.02.9鹼鹼類類0.1 M 碳酸氫鈉（碳酸氫鈉（NaHCO3）0.1 M 氨（氨（NH3）0.1 M 氫氧化鈉（氫氧化鈉（NaOH）8.411.113液液 體體pH 值值體體液液胃酸胃酸尿液尿液膽汁膽汁口水口水細胞內液細胞內液靜脈血靜脈血動脈血動脈血0.73.

3、84.58.05.68.05.87.17.07.357.40飲飲料料檸檬汁檸檬汁橘子水橘子水咖啡咖啡牛奶牛奶茶茶2.33.75.06.76.9 血液中之血液中之pH值維持在值維持在7.35 7.45間，靜脈血較酸，是間，靜脈血較酸，是因為二氧化碳轉為碳酸較多的緣故。因為二氧化碳轉為碳酸較多的緣故。 調控血液中調控血液中 pH值主要由緩衝系統（值主要由緩衝系統（buffer system），），呼吸及腎臟系統達成。呼吸及腎臟系統達成。 先說緩衝系統：所謂緩衝系統就是只可以吸收或釋出氫先說緩衝系統：所謂緩衝系統就是只可以吸收或釋出氫離子之溶質。達到減少周遭環境中因加強酸或強鹼而引起離子之溶質。達到

4、減少周遭環境中因加強酸或強鹼而引起pH值值劇烈的改變。其作用非常迅速，可以暫時有效的將劇烈的改變。其作用非常迅速，可以暫時有效的將pH值控制在值控制在某一範圍內。某一範圍內。 體內較重要的緩衝系統一、碳酸重碳酸鹽系統一、碳酸重碳酸鹽系統二、磷酸鹽系統二、磷酸鹽系統三、蛋白質緩衝系統三、蛋白質緩衝系統四、血紅素氧基血紅素四、血紅素氧基血紅素一、碳酸重碳酸鹽系統一、碳酸重碳酸鹽系統 碳酸重碳酸鹽系（碳酸重碳酸鹽系（carbonic acidbicarbonate system）是調解在血液是調解在血液pH值的重要緩衝系統，由弱酸（值的重要緩衝系統，由弱酸（H2CO3）及及弱鹼（弱鹼（NaHCO3）

5、組成。如果加入了強酸組成。如果加入了強酸（HCl），），則下列則下列反應可以將此強酸轉為弱酸，如此而減低了氫離子（反應可以將此強酸轉為弱酸，如此而減低了氫離子（H）之濃度。之濃度。 HCl NaHCO3 NaCl H2CO3 相同的，如果血中加入了強鹼（如相同的，如果血中加入了強鹼（如NaOH），），則下列緩則下列緩衝作用會發生：衝作用會發生： NaOH H2CO3 H2O NaHCO3將加入之強鹼取代為弱鹼，減少原本（無緩衝時）可能造將加入之強鹼取代為弱鹼，減少原本（無緩衝時）可能造成的大幅度成的大幅度pH值上升。值上升。二、磷酸鹽系統二、磷酸鹽系統 磷酸鹽系統（磷酸鹽系統（phosphat

6、e buffer system）在細胞外液中扮在細胞外液中扮演一個支持碳酸重碳酸鹽的角色。它運作的原理也與前演一個支持碳酸重碳酸鹽的角色。它運作的原理也與前者類似：如果血中加入強鹼，者類似：如果血中加入強鹼， NaOH NaH2PO4 H2O Na2HPO4 其中強鹼（其中強鹼（NaOH）被弱酸（酸性磷酸鹽被弱酸（酸性磷酸鹽NaH2PO4）取代取代為弱鹼（鹼性磷酸鹽為弱鹼（鹼性磷酸鹽Na2HPO4）；）；相同的，如果血中加入了相同的，如果血中加入了強酸（強酸（HCl），），則下列緩衝作用會發生而將強酸取代為弱酸則下列緩衝作用會發生而將強酸取代為弱酸（NaH2PO4）：）： HCl Na2HPO

7、4 NaCl NaH2PO4 由於細胞內磷酸根離子濃度頗高，這個系統對細胞內由於細胞內磷酸根離子濃度頗高，這個系統對細胞內pH值的緩衝也有貢獻。值的緩衝也有貢獻。三、蛋白質緩衝系統三、蛋白質緩衝系統 蛋白質是體內最大的緩衝系統，在血蛋白質是體內最大的緩衝系統，在血中，如血清蛋白及球蛋白，都含有多種中，如血清蛋白及球蛋白，都含有多種可游離化的部位（可游離化的部位（ionizableionizable groups groups）可可以接受或釋出以接受或釋出H H達到緩衝的目的達到緩衝的目的四、血紅素氧基血紅素四、血紅素氧基血紅素 在紅血球中運作，當血中在紅血球中運作，當血中CO2突然升高時，紅血

8、球突然升高時，紅血球內的碳酸酐脢（內的碳酸酐脢（CA）即可將即可將CO2轉為碳酸，隨即再解離轉為碳酸，隨即再解離為為HCO3與與H；前者與胞外前者與胞外Cl交換而進入血漿，後者交換而進入血漿，後者即與還原血紅素（即與還原血紅素（Hb）達到緩衝的作用。同時，原來達到緩衝的作用。同時，原來帶氧之氧基血紅素（帶氧之氧基血紅素（HbO2）在還原中釋出氧分子，而在還原中釋出氧分子，而氧則依濃度差擴散到需要氧的細胞組織中。所以當身體氧則依濃度差擴散到需要氧的細胞組織中。所以當身體組織中活動增加產生較多之組織中活動增加產生較多之CO2時，時，CO2自該組織細胞擴自該組織細胞擴散進入紅血球，增加血紅素氧基血紅

9、素系統之作用。散進入紅血球，增加血紅素氧基血紅素系統之作用。在肺中，上述的一系列反應就會反序進行。在肺中，上述的一系列反應就會反序進行。血紅素緩衝系統在週邊細胞的作用血紅素緩衝系統在週邊細胞的作用組織細胞組織細胞血漿血漿紅血球紅血球CO2 H2O H2CO3 H HCO3CO2O2O2ClCAHHbHbO2-呼吸系統對體液酸鹼度的調節（呼吸系統對體液酸鹼度的調節（1）體內體內CO2可以考慮成是酸的一種（產生碳酸），可以考慮成是酸的一種（產生碳酸），而呼吸系統經由控制血中而呼吸系統經由控制血中CO2 之分壓（濃度）可之分壓（濃度）可以影響血中以影響血中pH值。由肺中呼出值。由肺中呼出CO2 等於

10、降低血等於降低血中碳酸含量，換句話說，肺中之紅血球會自體中碳酸含量，換句話說，肺中之紅血球會自體液取得液取得HCO3將其與還原血紅素釋出之將其與還原血紅素釋出之H結合，結合，形成碳酸繼續轉化為形成碳酸繼續轉化為CO2 自肺中排出。自肺中排出。 H HCO3 H2CO3 H2O CO2呼吸系統對體液酸鹼度的調節（呼吸系統對體液酸鹼度的調節（2）所以呼吸速率的變化經由改變所以呼吸速率的變化經由改變CO2分壓（碳酸）而改變血分壓（碳酸）而改變血中之中之pH值。如呼吸加速，則較多之值。如呼吸加速，則較多之CO2被呼出，則血中之被呼出，則血中之pH值會升高；如呼吸減慢，呼出之值會升高；如呼吸減慢，呼出之

11、CO2較少，留下的碳酸較少，留下的碳酸較多，則血中的值會降低。較多，則血中的值會降低。 血中血中H濃度（濃度（pH值）亦會影響呼吸速率。頸動脈和主動值）亦會影響呼吸速率。頸動脈和主動脈上的化學感受器（脈上的化學感受器（Chemoreceptor）對血中的對血中的CO2濃度敏濃度敏感，故當感，故當pH值上昇時，反向的變化會產生；呼吸速率減緩，值上昇時，反向的變化會產生；呼吸速率減緩，多留下一些多留下一些CO2 ，形成較多之碳酸來降低，形成較多之碳酸來降低 pH值。值。呼吸系統對酸鹼度變化的緩衝作用很快（幾分鐘內），在呼吸系統對酸鹼度變化的緩衝作用很快（幾分鐘內），在1224hrs內即達到最大功能

12、；但是無法排出因碳酸以外的內即達到最大功能；但是無法排出因碳酸以外的酸所造成之酸所造成之pH值下降。腎臟系統雖然作用較慢，但能排出值下降。腎臟系統雖然作用較慢，但能排出所有的酸而完全恢復正常所有的酸而完全恢復正常pH值。值。腎臟對體液酸鹼度之調節 不論是不論是H，CO2，HCO3或其他弱酸或弱鹼均能通過腎或其他弱酸或弱鹼均能通過腎 小球過濾膜進入腎小管內。腎小管細胞或分泌氫離子而再吸小球過濾膜進入腎小管內。腎小管細胞或分泌氫離子而再吸收重碳酸離子。收重碳酸離子。以排除體內新陳代謝產出來的酸。在正常生理情況下，身體以排除體內新陳代謝產出來的酸。在正常生理情況下，身體每日產生的有機酸（如乳酸）、磷酸及硫酸（氨基酸，核酸每日產生的有機酸（如乳酸）、磷酸及硫酸（氨基酸，核酸之代謝物）等可達之代謝物）等可達100 mM之之H，相當於這麼多的酸必須由相當於這麼多的酸必須由腎臟排出。腎小管排出氫離子有其限度，當尿液（或管腔內腎臟排出。腎小管排出氫離子有其限度，當尿液（或管腔內之液體）之之液體）之pH值低過值低過4.5 時，即無法再分泌時，即無法再分泌H。腎小管細胞腎小管細胞分泌氫離子時同時也再吸收重碳酸離子，所以一方面排出酸