生物化学-水和无机盐代谢(修)

第九章水和无机盐代谢

第一节正常人体的体液

一、体液的分布和含量1.体液的分布细胞内液细胞外液血浆和组织间液

2.体液的含量:人体体液的分布和含量有明显的个体差异，主要是受年龄、性别和体形胖瘦的影响

二、体液的电解质组成体液的主要成分是水，还有溶质，其中无机盐、蛋白质、有机酸等属于电解质类，而葡萄糖、尿素等为非电解质。

(二)细胞内外液中电解质分布的特点1.体液各部分的阴离子与阳离子平衡血浆、组织间液及细胞内液中阴阳离子的摩尔电荷浓度是相等的。2.细胞内外液的离子分布有差异细胞外液中的阳离子以Na＋为主，阴离子以C1-及HC03-为主；细胞内液的阳离子以K＋为主，阴离子以磷酸根和蛋白质为主。这一浓度差的存在及其维持是完成基本的生命活动所不可缺少的条件。3.细胞内外液的渗透压相等正常人体液的渗透浓度在280～310mOsm／L之间。Na＋占血浆中阳离子总量的90％以上，是决定血浆渗透压的主要因素，因此在临床工作中可根据血浆Na＋的含量来推算血浆的渗透浓度。血浆渗透浓度(mOsm／L)＝[血浆Na+(mmol／L)＋10]×2(加10是代表Na+以外的阳离子含量，乘2是因为阴阳离子以等量看待)。三、体液的交换人体除每天与外界环境交换水分外，体内各部分体液之间的水也不断地相互交换。

(一)血浆与组织液之间的交换(二)组织间液与细胞内液之间的交换

(一)血浆与组织液之间的交换发生在毛细血管壁。在毛细血管动脉端，血管内外流体静压差大于胶体渗透压差，故水和可透过性物质自血浆流向组织间液，使营养物质由血浆运送到组织间液，再进入细胞被利用。在毛细血管的静脉端，由于毛细血管血压降低，血管内外流液体静水压差小于血浆有效胶体渗透压，水和可透过性物质自组织间液流回血浆，使细胞内物质代谢的中间产物和终产物运回血浆。

(二)组织间液与细胞内液之间的交换

发生在细胞膜，细胞膜对物质的透过有高度的选择性。大分子蛋白质，很多无机离子如Na+、K＋、Ca2＋、Mg2＋等不能随意透过水能自由通过，葡萄糖、氨基酸、尿素、肌酐、尿酸、CO2、O2、Cl-和HC03-等也可以通过。

决定组织间液与细胞内液转移的主要因素是无机离子所产生的晶体渗透压水可以透过细胞膜，因此，当细胞内外液的渗透压出现压差时，主要靠水的移动来维持细胞内外液渗透压的平衡。当细胞外液渗透压升高时，水自细胞内转移至细胞外，引起细胞皱缩；当细胞外液渗透压降低时，水自细胞外液转移至细胞内，引起细胞肿胀。决定细胞外液渗透压的主要因素是Na＋的浓度，决定细胞内液渗透压的主要因素是K＋的浓度。这是由于细胞膜上具有Na＋／K＋ATP酶的作用，主动把细胞内的Na+泵出细胞外，同时将细胞外的K＋泵进细胞内，这一过程需要消耗ATP。细胞内液与组织间液之间的相互交换，保证细胞不断地从组织间液中摄取营养物质，排出细胞本身的代谢产物。第二节水和无机盐的功用

一、水的功用(一)调节体温(二)促进物质代谢

(三)润滑作用

(四)维持组织的形态与功能

二、无机盐的功用

(一)维持体液的容量和渗透压(二)维持体液的酸碱平衡(三)维持神经肌肉的应激性(四)维持细胞正常的新陈代谢①作为酶的辅酶或激活剂影响酶的活性②参与或影响物质代谢

第三节水和钠、钾、氯的代谢

一、水的代谢

饮料(茶、汤及其它流质)(一)水的来源食物水

代谢水(内生水)

肾排出(二)水的去路皮肤蒸发肺呼出

粪便排出

二、钠、钾、氯的代谢血浆含量分布吸收排泄Na＋142mmol／L细胞外液、骨骼胃肠道肾脏K＋3．5～5．4mmol／L肌肉组织胃肠道肾脏Cl－103

mmol／L细胞外液小肠肾脏体内钾的代谢特点

①细胞内外钾的分布极不均匀，细胞内液K＋的浓度为158mmol／L，细胞外液K＋浓度平均为5mmol／L，两者相差约30倍。

②K＋进细胞非常缓慢，K＋进细胞必须依赖于细胞膜上的Na＋／K＋-ATP酶的作用，15小时才能达到细胞内外的平衡。

③肾脏对钾排泄的特点是“多吃多排，少吃少排，不吃也排”。

④K＋的平衡受物质代谢的影响，当糖原合成、蛋白质合成时钾进入细胞内，反之，糖原分解、蛋白质分解时钾释放出细胞外。

⑤钾的平衡受血浆H＋浓度的影响。酸中毒可引起高血钾。碱中毒可引起低血钾。

神经——体液系统对水和Na＋、K＋、Cl-的调节中，主要的调节因素有抗利尿激素和肾上腺皮质分泌的醛固酮等。各种体液调节因素作用的主要靶器官为肾。三、水和钠、钾、氯代谢的调节

第四节钙磷代谢一、钙磷在体内的分布和生理功能(一)体内分布：钙和磷是体内含量最多的无机物。体内99％的钙和86％的磷存在于骨组织中。极少量的钙和磷分布于体液和软组织，且以溶解状态存在。(二）、血钙和血磷1.血钙指血浆中存在游离的钙离子和与白蛋白结合的钙。正常成人血钙为2．45mmol／L。

游离钙：游离Ca或小分子（柠檬酸）血钙结合钙结合钙：白蛋白结合钙可扩散钙：游离Ca或小分子（柠檬血钙酸）结合钙非扩散钙：白蛋白结合钙

pH下降结合钙游离钙

pH上升在临床上碱中毒的患者，可出现低血钙引起的抽搐现象。血清HP042-或HC03-浓度也可影响血清Ca2＋的浓度

2.血磷：指血浆无机磷酸盐中所含的磷。正常成人血磷浓度约1．2mmo1/L。血磷不如血钙稳定，可受生理因素影响而变动，如体内糖代谢增强时，血中无机磷进入细胞，形成磷酸酯，使血磷下降。3.血钙与血磷的关系：

正常成人每100ml血浆中Ca的mg数*P的mg数=35~40称为钙磷乘积。(三)钙、磷生理功能

1．Ca2＋的作用(1)构成骨骼和牙齿的重要组成成分。(2)Ca2+是凝血因子之一，参与血液凝固的过程。(3)增强心肌收缩，与促进心肌舒张的K＋相拮抗。(4)降低神经骨骼肌兴奋性的作用。

(5)降低毛细血管壁的通透性，减少渗出。

(6)是许多酶的激活剂或抑制剂。

(7)是“第二信使”，参与细胞信息传导。2．磷的作用

(1)构成骨骼和牙齿的重要组成成分。(2)磷是体内许多重要化合物的组成成分，如核苷酸、核酸、磷蛋白、磷脂等，磷脂是细胞膜的基本组分。(3)在物质代谢中以其有机化合物的形式参与反应，如磷酸葡萄糖、磷酸甘油和氨基甲酰磷酸等是葡萄糖、脂类和氨基酸代谢的重要中间产物。(4)参与体内能量生成、贮存及利用，如ATP、ADP和磷酸肌酸等，都是含高能磷酸键化合物。(5)参与物质代谢的调节，蛋白质磷酸化和脱磷酸化是酶共价修饰调节最重要、最普遍的调节方式，以此改变酶的活性对物质代谢进行调节。(6)参与体液中H＋平衡的调节，血浆中的HPO42-与H2P04-构成缓冲对，调节体液酸碱平衡。

二、钙、磷的吸收与排泄（一）钙、磷的吸收1．钙需要量:成人每日需钙量约0．5—1．0g；妊娠妇女和儿童约1．0～1．5g。普通膳食一般能满足成人每日钙的需要量。食物中的大部分钙为复合物，需在消化道转变成Ca2+才能吸收。吸收部位:十二指肠和空肠。吸收率：对于成人来说，食物中的钙吸收率约为20％，随年龄增长还会下降，这是老年人缺钙导致骨质疏松的原因之一。老年人可适当服用钙剂以防骨质疏松症。而婴儿和儿童的钙吸收较好，可分别吸收食物钙50％和40％以上。影响吸收的因素：

(1)肠道pH的影响：(2)食物成分的影响：(3)血中钙、磷浓度的影响：(4)维生素D能促进肠道钙和磷的吸收。2．磷需要量:成人每日需磷量约为1．0～1．5g。食物中的大部分磷以磷酸盐、磷脂和磷蛋白形式存在，易于吸收。因此缺磷患者罕见。吸收部位：小肠，主要在空肠影响吸收的因素：肠道中pH值变化、食物成分可影响磷的吸收。

(二)钙、磷的排泄

钙:20％经肾排泄，80％经肠道排泄。血浆的Ca2+经肾小球滤过，95％被肾小管重吸收，随尿排出的Ca2+仅为0．5％～5％。肠道排出的钙主要为食物未吸收的钙和消化液中的钙。磷:20％～40％经肠道排出，60％一80％则由肾排出。尿磷排出量与血磷浓度、肾小管重吸收有关。

三、钙、磷与骨

(一)骨的组成骨组织主要由骨细胞、骨基质和骨盐组成。1、骨细胞:包括成骨细胞、破骨细胞和骨细胞间叶细胞破骨细胞、成骨细胞、骨细胞2、骨盐:骨中无机盐主要成分为磷酸钙，也含有少量碳酸钙、柠檬酸钙、磷酸镁和磷酸氢钠等。骨盐约有60％以羟磷灰石结晶形式存在，40％为无定形的磷酸氢钙。3、骨基质:95％为胶原，还有少量其他蛋白质和蛋白多糖等。(二)骨的形成：

成骨作用与溶骨作用成骨作用与溶骨作用处于动态平衡中。

1．成骨作用：指骨的生长、修复或重建过程。包括骨基质的生成和骨盐沉积。先由成骨细胞合成分泌骨基质(胶原、蛋白多糖等)，然后骨盐沉积。骨盐沉积也称骨的钙化。焦磷酸盐化合物能抑制骨钙化，存在于骨中的碱性磷酸酶可水解磷酸酯类和焦磷酸盐化合物，使局部磷酸盐浓度增加，有利于成骨作用。血浆碱性磷酸酶活性的变化，被视为成骨作用的指标。在临床上，患有佝偻病、骨软化症、甲状旁腺机能亢进等疾病的患者，血中碱性磷酸酶活性常升高。2．溶骨作用：

包括骨基质的水解和骨盐的溶解。由破骨细胞通过释放胶原酶、糖苷酶等分解胶原纤维和多糖链，并促使羟磷灰石从解聚的胶原中释出，继而释出磷酸钙。骨盐的溶解称为脱钙。处于生长发育的婴幼儿、青少年，成骨作用大于溶骨作用。而老年人则骨的吸收明显大于骨的生成，常因骨质减少导致骨质疏松症。四、钙磷代谢的调节体内钙和磷二者的代谢调节相互关联，密不可分主要受到降钙素（CT）、甲状旁腺素（PTH）和1，25—二羟维生素D3的调节。与钙磷的吸收、排泄、储存调节相关的重要脏器为肠、肾和骨组织。(一)甲状旁腺素(PTH)甲状旁腺素是由甲状旁腺主细胞合成和分泌的一种单链多肽激素。刚合成时为前甲状旁腺激素原，经在粗面内质网中切除N端25个氨基酸的信号肽，在高尔基体中切除N端6个氨基酸残基，成为成熟的含84个氨基酸的PTH。PTH作用于骨组织：可使间叶细胞转化成破骨细胞，并增加破骨细胞的活性。PTH促进溶酶体释放各种水解酶，增加骨基质成分分解，促进骨盐的溶解，使血钙浓度升高，同时PTH还抑制破骨细胞转化为骨细胞。PTH作用于肾脏：促进远曲小管对钙的重吸收以增加血钙。PTH也可促进磷排出。PTH间接促进肠道对钙、磷的吸收：通过激活肾α1—羟化酶，使1，25—二羟维生素D3合成增多。

(二)降钙素(CT)

CT是由甲状旁腺滤泡旁细胞所分泌的一种单链多肽类激素，含32个氨基酸残基。CT调节钙磷代谢的作用与PTH相反。CT作用于骨组织：抑制破骨细胞的生成，又加速破骨细胞转化为成骨细胞，因而抑制了骨盐溶解。CT作用于肾脏：可抑制肾小管钙、磷的重吸收，促进尿钙、磷排泄。CT间接抑制肠道对钙、磷的吸收：通过抑制肾α1—羟化酶，使1，25—二羟维生素D3合成减少。(三)1，25—二羟维生素D3

维生素D3先在肝脏羟化形成25—OH—D3，然后至肾皮质，在α1—羟化酶作用下生成1，25—(OH)2—D3。1，25—(OH)2—D3作用于小肠：进入小肠粘膜细胞核，促进钙结合蛋白基因表达，从而增加Ca2+的吸收转运。此外1，25—(OH)2—D3还促进小肠上皮细胞无活性的钙结合蛋白转化为有活性的钙结合蛋白，同时加强钙泵的活性，增强钙的主动吸收。

1，25—(OH)2—D3作用于骨组织：兼有溶骨和成骨双重作用。能刺激破骨细胞活性而加速破骨细胞生成，产生溶骨作用，又能通过增强小肠钙磷吸收而促进骨钙化作用，并刺激成骨细胞分泌胶原等促进成骨作用。1，25—(OH)2—D3作用于肾组织：促进肾小管对钙、磷的重吸收，但作用较CT为弱。甲状旁腺素(PTH)降钙素(CT)1，25—(OH)2—D3骨组织促进溶骨，抑制成骨抑制溶骨，促进成骨有溶骨和成骨双重作用肾组织促进远曲小管对钙的重吸收，增加磷排出抑制肾小管钙、磷的重吸收促进肾小管对钙、磷的重吸收肠组织间接促进肠钙吸收间接抑制钙、磷的吸收直接促进钙磷的吸收总效应血钙升高、血磷降低血钙降低、血磷降低血钙升高、血磷升高第五节微量元素

微量元素是指体内含量占体重0．01％以下的元素(以mg／kg或μg／kg计)。

必需微量元素

惰性元素异常微量元素

毒性元素

必需微量元素：一类具有特殊生理功能的微量元素，现在已经肯定的有铁、锌、铜、硒、锰、碘、钴、钼、氟、钒、铬、镍、锶和硅；异常微量元素：是没有特殊生理功能，也不是机体所必需的。

惰性元素：对机体既非必需，也不引起毒性反应。

毒性元素：是微量存在就会引起毒性反应的元素。

一、铁的代谢

(一)铁在人体内的含量与分布铁是血红蛋白(Hb)、肌红蛋白、细胞色素体系、铁硫蛋白、过氧化酶以及过氧化氢酶的组成成分，在生物氧化及氧的代谢中起重要作用。正常成年人体内含铁3～5g。人体内贮存铁主要是以铁蛋白和含铁血黄素的形式沉积在肝、脾、骨髓、骨骼肌、肠粘膜、肾等组织中(二)铁的吸收与排泄1．铁的吸收(1)铁的需要量：铁的食物中铁来源红细胞破坏释放出的血红蛋白铁。成年男性和绝经期妇女每日需铁量约lmg，青春期妇女每日约需2mg，妊娠妇女约为

2.5mg／d，儿童约为lmg／d。(2)铁的吸收量：每天