生物化学21水盐代谢和酸碱平衡

生物化学21水盐代谢和酸碱平衡第1页/共68页第一节水、盐在体内的生理功能

体液：分布在细胞内外，溶解有多种无机盐和有机物的水溶液。电解质：溶解在体液中的无机盐和有机物绝大多数以离子状态存在故称为电解质。人体内各种代谢均在体液中进行，因此体液平衡（即水、电解质平衡）对于保持细胞正常、维持各器官的功能、维持人体生命是至关重要的。如果一旦紊乱，则影响全身各系统、器官的正常生理功能，严重的可危及生命。第2页/共68页水的生理功能

1、构成组织的重要成分：

大部分与蛋白质和粘多糖相结合，在维持组织器官的形状、硬度、弹性上起重要作用。

2、调节、维持体温恒定：

水蒸发热大1gH2O完全蒸发吸热2.4kj

水流动性大

全身调节第3页/共68页

3、参与物资代谢和运输功能：

良好溶剂

介电常数高——有利于反应进行4、润滑作用：

眼泪、关节滑液……

第4页/共68页

无机盐生理功能总量约占体重的4%—5%

1、构成组织和体液成分：

骨、牙：

CaP

体液：K+Na+Cl—……2、维持体液酸碱平衡和渗透压平衡

酸碱平衡：

NaHCO3NaH2PO4

H2CO3Na2HPO4

渗透压平衡：

细胞外

Na+、Cl—

细胞内

K+、HPO42—

第5页/共68页3、维持N、肌肉的应激性

[Na+][Ca2+][OH-]

[K+]

[Mg2+][H+]心肌应激性∝

神经、肌肉应激性∝

[Ca2+][Mg2+][H+][Na+][K+][OH-]Ca2+↓时兴奋性↑碱中毒时兴奋性↑第6页/共68页4、维持酶的活性

Cl—：唾液淀粉酶

K+：糖原合成5、参与组成体内有特殊功能的化合物

Fe：Hb

I：甲状腺素

P：核酸

Zn：胰岛素

第7页/共68页第二节体液的含量与分布

人体水的含量与分布

体液中电解质的含量与分布特点

第8页/共68页人体水的含量

含量：60%±

但有差异年龄：新生儿80%婴幼儿70%胖瘦：脂肪组织具有疏水性，含水少

肌肉组织具有亲水性，含水多

性别：女性<男性了解上述特点，对于处理脱水病人应多注意儿童

含水多，代谢旺盛，耗水多，调节功能不完善

第9页/共68页分布：

体液60%细胞内液40%(以细胞膜为界)细胞外液20%血浆5%(以血管壁为界)细胞间液15%人体水的含量与分布第10页/共68页各种体液中电解质的含量

电解质

血浆细胞间液细胞内液

mEq/L血浆mEq/L/水mEq/L/水阳离子:Na+

14214715K+

54

150Ca2

+

52.52

Mg2

+

22.027总量

154155.5194阴离子:HCO3

-

2730.310Cl-

103114.01HPO4

2

-

22.0

100

SO4

2

-

1120

有机酸

57.5

蛋白质

161.063总量

154155.5194第11页/共68页二、体液中电解质的含量与分布特点

体液呈电中性

体液电解质以mEq/L表示，无论细胞内液还是外液

阴离子总量=阳离子总量

2细胞内外液电解质分布差异大

阳

阴

细胞内液

K+HPO42-

细胞外液

Na+Cl

–

由于细胞膜具有通透选择性。

第12页/共68页3、血浆和细胞间液（除蛋白质）其它各种电解质基本相同

因为毛细血管壁为半透膜，允许无机离子自由透过，不允许蛋白质自由透过。

故测定血液中的电解质含量可以反映细胞间液的情况。

第13页/共68页（1）渗透压取决于溶质颗粒数（2）浓度表示：毫渗量mOsm/L

在溶液中能产生渗透效应的各种物质颗粒总浓度

非电解质：mOsm/L=mmol/L

电解质：mOsm/L=mmol/L×离子数（3）体液渗透压300mOsm/L±4各种体液渗透压相等第14页/共68页4）等渗、低渗、高渗溶液

等渗溶液输入体内不会影响红细胞形态；不会造成溶血。5%G=50/180mol/L=280mmol/L=280mOsm/L0.9%NaCl=9/58.5mol/L=154mmol/L=308mOsm/L第15页/共68页第三节体液平衡及调节

第16页/共68页水2500ml饮水1200ml食物

内生水300ml

尿糖

肺350～400ml非显性汗——皮肤蒸发500ml显性汗——汗腺分泌

便排出150ml（肾脏：1500～2000ml一、水代谢1000ml内生水（代谢水）：体内生物氧化生成的水（一）体内水来源和去路第17页/共68页肾脏是重要的排泄器官，也是调节体液的主要器官每日最低尿量500ml每日尿量少于500ml称少尿每日尿量少于100ml称无尿对不能进水的患者每日补充2000-2500ml的水量最低需水量1500ml第18页/共68页（二）体液的交换

1、血浆与细胞间液之间的体液交换毛细血管为半透膜：水、小分子物质自由通透；蛋白质不允许通透。故血管内外渗透压的差异主要是胶渗压血浆有效胶渗透压=血浆胶渗压－细胞间液胶渗压

水细胞间液—→血管内毛细血管血压

水血管内—→细胞间液影响交换的因素第19页/共68页交换异常：水肿

心衰：V压↑肝病：清蛋白合成↓，胶渗透压↓营养不良：胶渗透压↓肾炎：清蛋白失去↑，胶渗透压↓第20页/共68页2、细胞内液与细胞间液之间体液的交换

水的交换取决于细胞膜两侧渗透压第21页/共68页二、无机盐的代谢

（一）钾的代谢含量：3mol（60kg正常成年人）分布：98%分布细胞内液摄入：每日需要50～100mmol，一般食物即可满足排泄：多食多排；少食少排；不食也排。主要经肾排出，长期不进食注意补钾见尿补钾第22页/共68页物质代谢对钾分布的影响糖原、蛋白质合成↑→K+由细胞外→细胞内血钾↓糖原、蛋白质分解↑K+由细胞内释放到细胞外血钾↑第23页/共68页PH值对钾分布的影响

酸中毒时→高血钾1）H+进入细胞内与细胞内K+交换

致细胞外液K+↑2）肾小管泌H+作用增强，泌K+作用减弱

致尿中K+排泄碱中毒时→低血钾

第24页/共68页（二）钠和氯代谢1、含量：

160g±2、主要分布：细胞外液3、摄入：一般饮食4、排泄：主要经肾

特点：多食多排，少食少排，不食不排

第25页/共68页（三）钙和磷代谢参与骨骼组成——支持作用腺体分泌——治疗寻麻疹等过敏性疾病减轻组织渗出神经肌肉兴奋性下降，缺钙、抽搐心肌兴奋性上升，与K+相拮抗第二信使：刺激→细胞内Ca2+↑→Ca2+-Ca调蛋白复合物酶的激活剂

1、参与体内多种物质组成（核酸等）2、能量代谢ATP3、维持酸碱平衡NaH2PO4—Na2HPO41、钙、磷的生理功能钙磷第26页/共68页2、钙、磷的含量与分布

人体内钙磷分布的情况部位骨及牙120099.360085.7细胞内液70.610014.0细胞外液10.10.20.03钙磷含量（g)占总钙的（%）含量（g)占总磷的（%）第27页/共68页3、钙、磷的吸收与排泄吸收：主要部位：小肠上段特点：主动吸收（耗能，需载体蛋白质）

影响因素：1、活性维生素D2、PH酸性溶液中易溶解、吸收

3、食物中钙磷比例，低磷膳食Ca吸收

4、机体的需要

5、血钙浓度，血钙上升则吸收下降钙第28页/共68页的排泄1、肠道排泄80%影响因素：食物含钙量（多吃多排，少吃少排，不吃也排）2、肾脏排20%

影响因素：血钙当血钙小于1.87mmol/L尿中无甲状旁腺素钙第29页/共68页磷的吸收与排泄

主要部位：小肠上吸收形式：酸性磷酸盐影响因素：同钙

肠：30—40%不溶性磷酸盐肾：60—70%可溶性磷酸盐，肾衰可致高血磷吸收排泄第30页/共68页4、血钙浓度：2.25—2.75mmol/L存在形式：

离子钙（50%）

结合钙（50%）

发挥生理作用形式：离子钙能否透过毛细血管影响存在形式因素：pH

血钙柠檬酸钙等（少部分）蛋白结合钙（大部分）可扩散钙血浆蛋白结合钙PH↓PH↑血浆蛋白阴离子+Ca2+第31页/共68页

血磷

浓度：成人1.3mmol/L；儿童1.6mmol/L存在形式：无机磷酸盐NaH2PO4； K2HPO4钙、磷溶度积：[Ca]×[P]=2.5—3.5血钙、血磷的数量关系第32页/共68页5、钙磷代谢的调节作用：促进小肠吸收：可诱导钙结合蛋白合成，促进小肠吸收促进肾小管重吸收：作用肾近曲小管促进骨代谢：增加破骨细胞活性和数量使骨钙易于移动，旧骨钙游离；新骨钙化维生素D1，25-（OH）2D3第33页/共68页甲状旁腺素PTH合成部位：甲状旁腺主细胞合成并分泌一种多肽影响分泌因素：血钙浓度：血钙↑，PTH分泌↓血1，25-（OH）2D3↑，PTH分泌↓降钙素CT↑，PTH分泌↑作用：促进骨盐溶解促进肾小管钙重吸收↑，尿钙↓磷重吸收↓，尿磷↑

增加小肠对钙磷的吸收结果：血钙↑，血磷↓，酸化血液第34页/共68页降钙素CT

分泌部位：甲状腺中滤泡旁细胞（C细胞）影响分泌因素：血钙↑，CT分泌↑作用：抑制破骨细胞的生成及活性促进破骨细胞转变为成骨细胞抑制肾小管对钙磷的重吸收结果：血钙↓，血磷↓第35页/共68页三种激素对钙、磷代谢主要调节作用调节因素成骨溶骨肠钙吸收肾排钙肾排磷血钙血磷1，25-（OH）2D3↑↑↑↑↓↓↑↑PTH↓↑↑↑↓↑↑↓CT↑↓↓↑↑↓↓第36页/共68页三、体液平衡的调节失水多或进盐多细胞外液渗透压↑丘脑下部渗透压感受器大脑皮层兴奋口渴→饮水神经系统的调节此不完善，失水同时失盐，无口渴感第37页/共68页加压素（抗利尿激素）调节

作用：通过增强肾脏远曲管和集合管对水的重吸收丘脑下部视上核NC分泌（九肽）

储存N垂体

作用于肾小管血容量减少左心房血容量感受器下丘脑渗透压感受器颈A窦、主A脉弓血压感受器ADH分泌水重吸收作用使第38页/共68页醛固酮调节

分泌：肾上腺皮质球状带分泌的盐皮质类固醇激素

作用：排K+、泌H+、保Na+、保H2O

调节醛固酮分泌的因素：

1、肾素——血管紧张肽系统

2、血K+和血Na+浓度

Na+/K+↓—→醛固酮分泌↑

Na+/K+↑—→醛固酮分泌↓第39页/共68页心钠素调节

心房细胞合成、分泌的肽类激素，

调节水、钠代谢

分泌：由心房细胞合成分泌作用：抑制水钠重吸收抑制肾素、醛固酮、加压素分泌扩张血管、降压作用第40页/共68页第四节水盐代谢紊乱水钠代谢紊乱

水肿

脱水类型水钠丢失细胞外液血浆钠水转移低渗性失水<失钠低渗<130mmol/L水由外液→内液高渗性失水＞失钠高渗＞150mmol/L水由内液→外液等渗性失水=失钠等渗130-150mmol/L第41页/共68页高渗性脱水

失水>失钠血浆渗透压高于正常原因：进水不足，失水过多水转移：初期细胞内液→外液转移血容量：血容量减少不多，BP不低，细胞内液↓

第42页/共68页低渗性脱水失水<失钠血浆渗透压低于正常原因：呕吐、腹泻、丢失液体后补充方法不当，水转移：细胞外液向细胞内液转移血容量：BP↓初期排低渗尿，（尿量不减）

第43页/共68页等渗性脱水失水失钠按比例

血浆渗透压基本正常原因：轻度呕吐、腹泻、消化道引流，未及时补充液体水转移：细胞外液向细胞内液转移血容量：减少

第44页/共68页二、钾代谢紊乱（一）低血钾血钾浓度3.5~5.5mmol/L原因：摄入不足丢失过多分布异常代谢性碱中毒合成糖原使用胰岛素钾进入细胞内肾脏排钾增多主要症状：神经肌肉应激性降低心肌应激性、自律性升高治疗原则：补充水果、蔬菜口服氯化钾静脉补钾第45页/共68页静脉补钾四不宜原则不宜过早，见尿补钾不宜过量，＜4mg/天不宜过浓，0.3%不宜过快，6~8小时完成/天第46页/共68页（二）高血钾原因：摄入过多：输液过快排泄障碍：肾脏排泄分布异常代谢性酸中毒主要症状：神经肌肉应激性升高心肌应激性、自律性降低治疗原则：限制钾的摄入注射胰岛素和葡萄糖给Na和Ca提高心脏功能第47页/共68页

第五节酸碱平衡机体能调节这些酸碱物质的含量和比例，以维持体液PH值，此过程为酸碱平衡。第48页/共68页一、体内酸碱物质的来源酸性物质的来源：

1、碳酸（挥发性）分解代谢产生的CO2

故分解代谢增强均可引起H2CO3增加CO2+H2OH2CO3H++HCO3-

碳酸酐酶

组织肺第49页/共68页2、固定酸（非挥发性酸）1）体内分解代谢产生的不具挥发性的酸。

丙酮酸、乳酸、乙酰乙酸、β—羟丁酸、尿酸……2）食物产生的：柠檬酸、醋酸3）药物产生的：阿司匹林、NH4Cl第50页/共68页碱性物质的来源1、食物：蔬菜、水果（成碱食物）例如：柠檬酸钠→Na++柠檬酸根│

HCO3→NaHCO3↑2、代谢：NH3+H+→NH4+第51页/共68页二、酸碱平衡的调节

（一）血液缓冲系统的调节什么是缓冲溶液？具有能够对抗外来酸碱的影响，维持溶液PH值相对不变的作用的溶液为缓冲溶液。第52页/共68页缓冲溶液的组成1、弱酸及其相对应的盐

*H2CO3—NaHCO3（血浆）HAC—NaAC2、弱碱及其相对应的盐

NH4OH—NH4Cl3、多元酸式盐及其相对应的次盐

NaH2PO4——Na2HPO4*KH2PO4——K2HPO4（红细胞）缓冲对第53页/共68页

缓冲溶液的PH值

血液PH=6.1+lg24/1.2=6.1+lg20=6.1+1.3=7.4HA→H++A-MA→M++A-弱酸电离常数Ka=

[H+][A—]

[HA]

[HA]

[H+]=Ka－lg[H+]=－lgKa－lg

PH=pKa+lg[A-][酸][碱][酸][碱]第54页/共68页缓冲作用原理

H2CO3=H++HCO3-NaHCO3=Na++HCO3-保持PH基本不变，但H2CO3/NaHCO3的比值可以有改变，此时通过肺、肾进一步调节。OH-

H+→H2OH2CO3

——→H++HCO3-H+

HCO3→H2CO3第55页/共68页肺的调节当H2CO3↑CO2↑通过呼吸运动控制CO2排出量影响H2CO3浓度当H2CO3↓CO2↓呼吸频率、深度降低刺激延脑呼吸中枢呼吸频率、深度增加改变血液H2CO3浓度第56页/共68页肾的调节

排出固定酸，保留并维持血中碱储量

H+—Na+交换（1）碳酸氢盐重吸收（2）磷酸氢盐的酸化NH4+—Na+交换K+—Na+交换细胞外液K+↑肾小管H+-Na+抑制尿K+排出↑产生酸中毒

细胞外液K+↓促进尿K+排出↓产生酸中毒第57页/共68页三、酸碱平衡紊乱分类按起因分类：（1）呼吸性酸碱中毒（2）代谢性酸碱中毒按范围分类：（1）酸中毒（2）碱中毒按程度分类：（1）代偿性（2）失代偿性第58页/共68页

代谢性酸中毒

H2CO3

H2CO3

NaHCO3↓NaHCO3↑血浆中NaHCO3含量原发性减少

代谢性碱中毒血浆中NaHCO3含量原发性增