生物化学概率课件第10章水、无机盐代谢及酸碱平衡

1、第十章 水、无机盐代谢及酸碱平衡 学习要点 1.水的含量、分布、来源与去路、生理功能2.无机盐的生理功能与钾、钠、氯代谢3.血钙、血磷与代谢调节 4.体内酸碱物质的来源及酸碱平衡的调节 5.常见酸碱平衡失调的类型，判断酸碱平衡主要生 化指标及临床意义第一节 水代谢 细胞内液（40%） 体液（60%） 血浆（5%） 细胞外液 细胞间液（15%） 体液含量随性别、年龄、胖瘦、疾病的 不同而异 一、体液年龄体液总量细胞外液细胞内液血浆细胞间液新生儿8054035婴儿7052540儿童（214岁）6552040成人6051540老年人5571830不同年龄者的体液分布（占体重的%）电解质血浆细胞间液细

2、胞内液离子电荷离子电荷离子电荷阳离子Na+1451451391391010K+4.54.544158158Ca2+2.552436Mg2+0.81.60.5115.531合计152.3156145.5148186.5205阴离子CI-10310311211211HCO3-272725251010HPO42-12121224SO42-0.510.519.519有机酸55661616蛋白质2.25180.2528.165有机磷酸23.370合计138.75156144.7514879.9205 体液中电解质的分布与含量（mmol/L） 电解质分布特点1.溶液呈电中性2.细胞内外电解质的分布差异大3

3、.细胞内外的渗透压相等4.血浆和细胞间液的蛋白质含量相差较大K+HPO42- Na+ Cl-细胞内液 外液1. 机体的组成成分2. 溶剂与运输作用3. 促进和参与体内的化学反应4. 调节体温的作用5. 润滑作用二、水的生理功能三、水的来源与去路人体体液丢失造成细胞外液的减少，称为脱水。脱水类型： 高渗性脱水 等渗性脱水 低渗性脱水四、脱水与水中毒高渗性脱水等渗性脱水低渗性脱水特点失水失钠失水、失钠比例相当失钠失水血钠浓度（mmol/L）150130150130血浆渗透压（mmol/L）310280310280细胞内、外液改变细胞内液减少为主细胞内、外液均减少细胞外液减少为主常见原因摄水不足，失

4、水过多严重呕吐、腹泻等丧失消化液，严重大面积烧伤等腹泻、呕吐及大量出汗时仅补充水分而未补充电解质三种脱水类型的比较 组织间隙或体腔内过量体液的潴留称为水肿。 体内水分潴留过多导致细胞内水含量过多称为水中毒。 第二节 无机盐代谢一、电解质的生理功能（一）构成体液的成分、维持体液的渗透压和水平衡体液： Na+、K+、Cl-、 HPO42-、HCO3-骨骼：钙、磷（二）维持体液的酸碱平衡 NaHCO3/H2CO3 Na2HPO4/NaH2PO4细胞外液：Na+、Cl-细胞内液：K+、HPO42-血浆：调节pH渗透压（三）维持正常神经肌肉的应激性 K+Ca2+ 神经肌肉应激性手足抽搐或碱中毒 K+Ca

5、2+- 神经肌肉应激性 四肢肌 肉软弱无力维持心肌细胞的应激性K+抑制心肌兴奋性，严重时心跳停止在舒张期K+心率紊乱，严重时心跳停止于收缩期Na+Ca2+心肌兴奋性拮抗K+ 对心肌的抑制作用（四）参与或影响体内物质代谢K+ 糖原合成酶激活剂Mg2+ 磷酸化酶激活剂Cl- 唾液淀粉酶激活剂Cu2+ 唾液淀粉酶抑制剂Fe2+ 参与合成血红蛋白、细胞色素碘 参与合成甲状腺激素Zn2+ 参与胰岛素合成磷酸 参与核苷酸和核酸的合成二、钠、钾、氯的代谢及高血钾与低血钾 （一）钠/氯代谢1.含量与分布 50在细胞外正常成人钠总量（约60g） 10在细胞内 40在骨骼组织 血钠：135145mmol/L 氯总

6、量（约100g）主要分布在细胞外液 血氯：98106mmol/L2. 吸收与排泄 主要来自膳食中的氯化钠（食盐）, 成人每日最低需NaCl量：5g左右， 一般进食盐可达715g /天，提倡吃得清淡些。 汗腺（显性汗）大量出汗时 排泄途径 消化道 严重呕吐、腹泻时 肾脏 主要排泄途径肾脏排泄NaCl特点：多吃多排，少吃少排，不吃不排 缺盐性（低渗性）脱水无NaCl排出 缺水性（高渗性）脱水尿中有NaCl 并且可提示缺盐程度 检查尿液中NaCl含量变化，可以帮助判断患者是否为（二）钾代谢98在细胞内2细胞外 （血K+：3.55.5mmol/L）总K+量1. 含量与分布吸收与排泄 植物性食物 蔬菜、

7、水果等 一般饮食即可满足生理需要 皮肤 （显性汗，少量） 肠道 （粪便，10） 肾脏 （尿，8090） 肾排钾特点：多吃多排，少吃少排，不吃也排排泄3.影响血浆K+浓度恒定的因素(1) 糖和蛋白质的影响 糖原 蛋白质 糖原 蛋白质合成 胞外K+进入细胞 血钾 分解 胞内K+外移 血钾组织生长 / 创伤愈合期 蛋白质合成 输入胰岛素和葡萄糖 糖原合成血钾 严重创伤 感染 蛋白质和糖原分解 血钾 缺氧 （2） 酸中毒和碱中毒的影响酸中毒 高血钾碱中毒 低血钾（三）高血钾与低血钾血钾正常值：3.5 5.5mmol/L血钾3.5mmol/L：低血钾血钾5.5mmol/L：高血钾高血钾原因（1）摄入过多

8、 输K+过多过快; 输入大量陈旧血液。（2）排泄障碍 肾上腺皮质功能减退醛固酮分泌肾排K+血K+。 肾功能衰竭少尿期肾排K+保Na+能力血K+。（3）分布异常 大面积烧伤、肌组织损伤组织蛋白分解胞内K+外移或溶血血K+。（4）酸中毒 大量H+进入细胞K+被取代移向胞外血K+。 肾：泌H+、泌K+血K+。低血钾原因（1） 摄入不足 长时间不能进食（胃肠道梗阻、昏迷患者、手术 后需禁食） 肾排钾特点：不吃也排（2） 丢失过多随胃液丢失而直接丢失K+ 血K+大量胃液丢失代谢性碱中毒 血K+随大量肠液丢失而直接丢失K+ 血K+大量Na+随肠液丢失 醛固酮分泌 肾排K+剧烈呕吐严重腹泻（3） 分布异常

9、糖原合成促使K+移入胞内血K+临床使用大量的胰岛素和葡萄糖促进糖原合成血K+。（4）代谢性碱中毒 H+ 低血K+。三、钙、磷、镁的代谢及高血钙与低血钙正常成人： 钙总量(约1Kg)； 磷总量(约0.6Kg）。 99钙 85磷 0.1钙 0.3磷羟磷灰石 骨盐 骨骼；游离存在 生理调节。（一）钙、磷代谢1. 含量与分布部位钙磷含量（g）占总钙(%)含量（g）占总磷(%)骨及牙1200993600857细胞内液606100140细胞外液1016203人体内钙磷分布情况 2. 钙、磷的生理功能 钙组成骨骼成分 降低神经、肌肉兴奋性，参与肌肉收缩 参与血液凝固 增强心肌收缩 参与腺体分泌 第二信使作用

10、磷组成骨骼和牙齿成分 核酸和磷脂的成分 辅酶的成分 能量载体组成 参与维持酸碱平衡等。 （1） 钙、磷的吸收 酸度较大的小肠上段 主动转运 食物钙 钙、磷 吸收入血 (结合钙) （溶解状态） （2）排泄 钙排泄：主要通过肠道（约80%） 磷排泄：主要通过肾脏（约70%）3.钙、磷的吸收与排泄4. 血钙与血磷 血钙（2.5mmol/L） 离子钙 可扩散钙 弱酸根结合钙 结合钙 蛋白结合钙非扩散钙Ca2+ + 血浆蛋白质阴离子蛋白结合钙HCO3+H+发挥调节作用的形式碱中毒 血Ca2+ 神经肌肉兴奋性 出现手足抽搐现象。血钙与血磷两者浓度积（Ksp）为一个常数：Ca X P = 3540Ca、PC

11、a、P 两者浓度积始终在 3540之间血钙与血磷的关系5. 钙、磷代谢的调节 活性维生素D1,25-(OH)2-Vit D3甲状旁腺素（PTH）降钙素（CT） 小肠对钙、磷的吸收 钙、磷在骨组织和体液之间的平衡 肾脏对钙、磷的吸收和排泄影响6.高血钙与低血钙高钙血症 低钙血症 血钙浓度高于2.75mmol/L称为高血钙 血钙浓度低于2.25mmol/L称为低血钙 （二）镁代谢1.正常成人体内镁含量为2028g。2.约54%存在于骨、牙中。 3.主要从绿色蔬菜中获得。 4.镁是许多酶系的辅助因子或激活剂。 四、微量元素代谢 畜禽体内的微量元素指占体重0.01%以下的各种元素。一般分为两大类，一类

12、是必需微量元素，当畜禽体内缺乏时会引起特殊疾病。大约有如下14种：即铁、锌、铜、锰、钼、钴、铬、锡、镍、钒、碘、硒、硅、氟。 另一类是异常微量元素，分为毒性元素和惰性元。毒性元素：汞、镉、砷、碲、铅、铍、钡、铊、锑。 微量存在就可引起毒性反应。惰性元素：溴、硼、铝等在体内微量存在时并不引 起有害反应。 第三节 水与电解质平衡的调节一、神经系统的调节机体失水过多（12）高盐饮食输入高渗液细胞外液（晶体）渗透压丘脑下部渗透压感受器大脑皮层兴奋 口渴感二、抗利尿激素（ADH）的调节 下丘脑视上核神经 细胞（分泌）神经垂体（贮存） 血液肾 远曲小管、集合管对水的重吸收 减少尿量，保留水分三、醛固酮（A

13、DS）的调节促进肾远曲小管对Na+重吸收（伴随H2O和Cl-的重吸收）（机制：H+-Na+交换和 K+-Na+交换）（排钾泌氢，保钠保水）（二）醛固酮分泌的调节肾素血管紧张素系统血K+血Na+醛固酮分泌（一）醛固酮作用 肾小管对水和钠的重吸收 肾小球滤过率 肾素、醛固酮、抗利尿激素的分泌 利尿、利钠ANF的作用四、心钠素（ANF）的调节第四节 酸碱平衡一、酸碱平衡的概念与体内酸碱物质的来源 正常情况下，机体通过一系列的调节作用，可将多余的酸性或碱性物质排出体外，使血浆的pH总是维持在pH=7.357.45的恒定范围内，此过程称为酸碱平衡。（一）酸性物质的来源 1. 挥发性酸H2CO3 CO2C

14、O2糖、脂、蛋白质 CO2 H2O H2CO3 H2O CO2肺【O】呼出2. 非挥发性酸固定酸H2SO4H3PO4丙酮酸乳酸酮体尿酸均不能以H2CO3形式经肺的呼吸排出体外，故称非挥发性酸。（糖、脂、蛋白质产生大量酸性食物，被称为成酸性食物）（二） 碱性物质的来源1.蔬菜、瓜果中的有机酸盐 柠檬酸盐 苹果酸盐柠檬酸或苹果酸继续被氧化利用 Na+（K+）HCO3-NaHCO3 或 KHCO3 （碱性物质）2.药物或饮料中的小苏打（ NaHCO3 ）。3.代谢产生的NH3 NH4，从而增加了体液中 的OH-。 H+二、酸碱平衡的调节血液的缓冲作用肺对酸碱平衡的调节作用3. 肾对酸碱平衡的调节作用

15、 体内调节酸碱平衡的三大体系（一）血液的缓冲作用1.缓冲溶液的组成血浆中缓冲对：NaHCO3 Na2HPO4 Na-蛋白质 H2CO3 NaH2PO4 H-蛋白质红细胞中缓冲对：KHCO3 K2HPO4 KHb KHbO2 H2CO3 KH2PO4 HHb HHbO2 碳酸氢盐缓冲对 （64） 血红蛋白缓冲对 （28） pH = pK + lg 盐 酸= 6.1 + lg201= 6.1+1.3 = 7.4 只要使NaHCO3与H2CO3的浓度比维持20/1，血液pH值即7.4。 正常人血液pH7.4，主要依赖碳酸氢盐缓冲对的调节血浆NaHCO3=24mmol/L; H2CO3=1.2mmol

16、/L 如果某一方浓度发生改变，只要另一方作相应的调整使其比值仍然维持在20/1, 血液pH=7.4，故可以认为，酸碱平衡是围绕着NaHCO3与H2CO3的浓度比进行调节的。2、血液缓冲系统的作用（1）对固定酸的缓冲（主要由NaHCO3缓冲）CH3COCH2COOH + NaHCO3 CH3COCH2COONa + H2CO3CO2+H2O（酸性较强）（酸性较弱） NaHCO3含量高，缓冲能力最强，一定程度上可以代表血浆缓冲固定酸的能力。 习惯上将血浆NaHCO3称为碱储（备）。 碱储多少用二氧化碳结合力（CO2-CP）来表示。如严重糖尿病并发酮症酸中毒血中酮体（2）对挥发性酸的缓冲作用红细胞内

17、血红蛋白缓冲对碳酸的缓冲作用（3） 对碱的缓冲作用（主要由H2CO3 来缓冲） Na2CO3 + H2CO3 2NaHCO3 CO2 + H2O Na2CO3 + NaH2PO4 NaHCO3 + Na2HPO4 Na2CO3 + H-蛋白质 NaHCO3 + Na-蛋白质(补充)（二）肺脏对酸碱平衡的调节 当固定酸产生过多，NaHCO3与之中和，产生大量H2CO3时， PCO2、pH 呼吸中枢兴奋 呼吸加深加CO2呼出 使血中H2CO3恢复正常； 通过呼吸作用，控制CO2排出量，影响血中H2CO3。 当碱性物质过多，H2CO3与之中和，PCO2、pH呼吸中枢兴奋性减弱 呼吸变浅变慢 CO2呼

18、出 保留血中H2CO3 （临床应注意病人的呼吸频率和深浅）（三）肾脏对酸碱平衡的调节 主要作用： 排出固定酸，保留并维持血中碱储量， 以调节血液pH值。 H+-Na+交换 主要机制 NH4+-Na+交换 K+-Na+交换1. H+-Na+交换（1） 碳酸氢盐重吸收 通过H+-Na+交换方式，可将肾小球滤过的NaHCO3几乎全部重吸收入血。（2）尿液的酸化 Na2HPO4 4 NaH2PO4 1 乳酸Na+ 酮体Na+ 原尿 pH = 7.4 Na2HPO4 1 NaH2PO4 99 乳酸 酮体 终尿 pH = 4.8 通过H+-Na+交换，使磷酸氢盐得到酸化，以重新生成NaHCO3, 并排出固定酸, 使尿液得到酸化。（3）NH3 的分泌 NaCl Na2SO4 通过交换,可将管腔液中强酸盐的Na+换回，以重新生成NaHCO3，并使强酸根以铵盐形式排出体外，从而避免形成强酸而损害组织。（铵盐） 氨基酸呼吸性碱中毒（ H2CO3 ）代谢性碱中毒（ NaHCO3 ）呼吸性酸中毒（ H2CO3 ）NaHCO3异常代谢性酸中毒（ NaHCO3 ）H2CO3异常失调初期: 使NaHCO3 和H2CO3 作