10.水、无机盐代谢与酸碱平衡.ppt

1、水、无机盐代谢与酸碱平衡制作人：李利民,生物化学 南漳县职业教育中心,案例1：29岁的郝先生5日晚与朋友一起踢足球赛。他司职前锋，在90多分钟里一直满场飞奔。比赛结束后，汗如雨下的郝先生拿起矿泉水一顿猛灌，一连喝下5瓶。不料十余分钟后，他开始出现头晕、呕吐、心跳不平稳等症状，被队友急送到协和医院。经诊断，郝先生为水中毒。,案例导入,案例2：李某，男，72岁，退休干部。主述腰背部疼痛，四肢无力并时常有麻木感，行动不便，夜间经常抽筋，精神倦怠，食欲不振，记忆力减退。其它情况良好，无服药史。实验室检查：Cr (molL) 87；Urea (mmolL) 5.3；Na+ (mmolL) 141； K+

2、 (mmo1L) 4.1；Cl- (mmolL) 101；Ca2 (mmolL) 2.2；pi (mmolL) 0.49；Alb (gL) 44；ALP (UL) 214。X线报告：盆骨具有粗糙小梁形成和骨密度减低的改变。骨扫描报告：多区域活性增加。诊断：骨软化症（维生素D和钙缺乏）。,1、为什么郝先生猛灌5瓶矿泉水可导致水中毒？正常人每天水的摄入量是多少？ 2、水的功能有哪些？水的来源与去路有哪些？ 3、为什么缺乏维生素D和钙会导致骨软化症 ？ 4、K+、Na+、Cl-、钙、磷代谢有何功能？在体内如何代谢？,案例分析1,体液：是体内水分及溶于水中无机盐和有机物的总称。 电解质：体液中以离子状

3、态存在的无机盐、某些小分子有机物和蛋白质，主要是无机盐。 细胞的正常代谢和功能与体内水、电解质的含量、分布、组成保持相对稳定密切相关。环境变化和某些疾病等，可导致水、电解质平衡失调，引起严重后果，甚至危及生命。,一、体液,目标学习,体液:,成人约占体重60%,体液,细胞内液(40%),细胞外液(20%),血浆(5%),组织间液(15%),（一）体液的含量和分布,细胞内液：提供大部分生化反应场所,血浆：沟通了各组织、器官之间的联系,组织间液：构成内环境，是细胞摄取营养物质 和排出代谢产物的渠道,（二）体液电解质的含量及其分布特点,1、体液电解质的含量,2、体液电解质分布的特点,（1）体液电解质含

4、量以mEq/L表示，细胞内外阴、阳离子相等而呈电中性。 （2）细胞外液阳离子以Na+为主，阴离子以Cl-和HCO3-为主；细胞内液阳离子以K+为主，阴离子以HPO42-和蛋白质负离子为主。 （3）以mEq/L表示，电解质总量细胞内液较外液高，但渗透压基本相等。 （4）血浆与组织间液的电解质组成及含量较接近，但血浆中蛋白质含量远大于组织间液，此差别有利于血浆与组织间液之间水的交换。,1、血浆与组织间液之间的交换,血浆,组织液,毛细血管压,组织液胶体渗透压,血浆胶体渗透压,组织间液静水压,正常时，流出与回流量基本相等,水肿,水肿,（三）体液的交换,2、细胞内液与组织间液之间的交换,“水向高处流”,

5、（四）水的功能,1、调节体温,1g水从15升至16时，需吸收4.2J热量；1g水在37时，完全蒸发需吸收2 415J热量。水的流动性大，导热性强，有利于热量散发。,2、 促进、参与物质代谢及运输作用,水是体内的良好溶剂；水直接参与水解、水化、加水脱氢等代谢反应；运输营养物质和代谢产物。,3、润滑作用,4、结合水的作用,有良好的润滑作用。,与生物大分子结合，保持组织、器官的形态。,1、水的摄入,（五）水的摄入与排出,饮水(1 200ml),食物水 (1 000ml),代谢水(300ml),成人每天需水 (2500ml),2、水的排出,（1）肺排水 成人每天由肺以水蒸气形式排出水约350ml。 （

6、2）皮肤排水 成人每天非显性出汗 500ml；显性出汗量与环境温度、湿度及活动强度有关。,汗液是低渗溶液，大量出汗可导致Na+、K + 和Cl-等电解质的丢失。,各种消化液的pH、电解质含量(mmol / L)及每天分泌量(ml),（3）消化道排水 每天分泌消化液约8000ml，绝大部分被肠道重吸收，只有150ml左右随粪便排出。,在呕吐、腹泻、胃肠减压、肠瘘等时，导致不同性质的失水、失电解质，故补液时应根据丢失消化液的性质决定其应补充的电解质种类。,正常需水量 2 500ml；最低需水量 1 500ml。,正常尿量 1 500ml；最低尿量 500ml。,（4）肾排水,成人由尿排出至少35g

7、/d代谢废物，溶解1g需15ml水，故最低尿量500ml。低于400ml称少尿。,正常人尿量约1 500ml/d，受饮、排水量影响。,二、电解质代谢,体内的电解质主要为各种无机盐，主要的阳离子为K+、Na+、Ca2+和Mg2+，主要的阴离子为Cl-、HCO3-和HPO42-等。,（一）电解质的功能,1、维持体液渗透压和酸碱平衡,（1）Na+、Cl-主要维持细胞外液的渗透压；K+、 HPO42- 主要维持细胞内液的渗透压。,（2） 体液中的HCO3-、HPO42-等及相应的酸类可形成缓冲对；K+可与H+和Na+进行交换，维持和调节体液酸碱平衡。,4、 参与物质代谢,2、维持神经、肌肉的兴奋性,3

8、、构成组织细胞成分,所有组织细胞都含电解质，如钙、磷和镁是骨、牙组织中的主要成分；含硫酸根的蛋白多糖参与构成软骨、皮肤等。,构成多种酶类的激活剂或辅助因子，Ca2+还参与凝血过程等。,1、含量与分布,（二）钠、氯代谢,（1）体内钠含量为4050mmol/kg体重。其中约40结合于骨基质，约50存在细胞外液，10存在细胞内液。故血清钠浓度平均为142mmol/L。 （2） 氯主要存在于细胞外液，血清氯浓度平均为103mmol/L。,2、吸收与排泄,（1）人体所摄入的钠与氯主要来自食盐，需要量为4.59.0g/d，几乎全部被消化道吸收。,（2） Na+、Cl-主要由尿伴行排出，尤对Na+排出有很强

9、的调控能力，即“多吃多排、少吃少排、不吃不排”。肾钠阈为110130 mmol/L。汗液亦可排出少量的Na+、Cl-，故大汗后应适当补钠。,Na+是细胞外液的主要阳离子，对保持细胞外液容量、酸碱度、渗透压和细胞生理功能起着重要作用。细胞外液Na+浓度改变可由水、Na+任一含量的变化引起，故Na+平衡紊乱常伴有水平衡紊乱。,3、钠、氯与体液平衡紊乱,水肿：高渗性、等渗性、低渗性,低钠血症：血浆中Na+130mmol/L 高钠血症：血浆中Na+150 mmol/L,脱水：高渗性、等渗性、低渗性,1、含量与分布,（三）钾代谢,（1）体内钾的含量为3157mmol/kg体重。,（3）K+、Na+在细胞

10、内外分布极不均匀，除细胞膜上钠泵的主要作用外，还受物质代谢等影响。 合成或分解1g糖原，约有0.15mmol的K+进出细胞。高血钾时可用葡萄糖和胰岛素降低血钾浓度。 合成或分解1g 蛋白质，约有0.45mmol的K+进出细胞。创伤、感染、缺氧时，蛋白质分解增强，创伤恢复期，蛋白质合成增强，应注意血钾变化。 酸中毒可引起高血钾；碱中毒可引起低血钾。,（2） 约98的钾存于细胞内，浓度约150 mmol/L ，而血清钾浓度仅为3.55.5mmol/L。,2、吸收与排泄,（1）食物钾90消化道吸收，成人每天需钾23g。 （2） 8090的钾由尿排出，特点是“多吃多 排，少吃少排，不吃也排” 。禁钾1

11、2周尿钾仍可达510 mmol/d。腹泻、呕吐、大汗时应适当补钾。,3、低血钾与高血钾,（1）低血钾 血钾低于3.5mmol/L称低血钾。,原因：摄入过少；丢失过多；细胞内外分布异常。 主要表现：软弱无力、倦怠、腹胀、尿潴留和呼吸困难等。 K+对心肌有抑制作用，补钾以口服为好，静脉补钾应注意“四不宜”原则：不宜过早(见尿补钾)、不宜过多、不宜过浓(切忌10%KCl静脉推注!)不宜过快(注意滴速)。,（2）高血钾 血钾高于5.5mmol/L称为高血钾。 原因：钾输入过多；排泄障碍；细胞内钾外移。 主要表现：极度疲乏、肌肉酸痛、肢体湿冷、面色苍白、嗜睡和心动过缓等，严重时心跳可停止于舒张状态。 临

12、床上对高血钾的处理：高血钾对心肌有严重毒性作用，应采取紧急措施降低血钾。除限制钾的进入量外，可注射大量葡萄糖及胰岛素促进K+向细胞内转移以降低血钾，或用葡萄糖酸钙及乳酸钠对抗K+的毒性作用。,低血钾 碱中毒 排酸性尿,高血钾 酸中毒 排碱性尿,酸中毒 高血钾 排酸性尿,碱中毒 低血钾 排碱性尿,四、钙磷代谢,钙占体重1.5%2.2%，总量7001400g。 磷占体重0.8%1.2%，总量400800g。,（一）钙磷的分布与功能,1、钙磷的分布,钙磷的分布,2、钙磷的功能,(3)磷的功能,(1)构成以羟磷灰石为主要成分的骨盐。,组成核酸、磷脂、磷蛋白等 参与物质代谢的磷酸化反应 参与能量代谢 参

13、与磷酸化和脱磷酸化的代谢调节 构成缓冲对参与酸碱平衡调节,(二)钙磷的需要量、吸收与排泄,(1)钙的需要量与年龄和生理状态有关。,(2)磷的需要量,磷主要来自食物的磷脂、磷蛋白和某些磷酸酯。需要量为800900mg/d。,(3)钙磷吸收与排泄,(4)钙、磷吸收的影响因素 ：,钙,磷,肠道中1，25-（OH）2-Vit.D3的影响； 肠道的PH； 食物中二价金属离子的影响； 体内钙的利用情况。,肠道中1，25-（OH）2-Vit.D3的影响； 肠道的PH，酸性食物促进吸收； 年龄的影响（反比）； 食物中构成成分的影响，Ca:P=2:1。,（三）血钙与血磷,1、血钙 成人：2.252.75mmol

14、/L(911mg/dl) 儿童：2. 53.0mmol/L(1012mg/dl),（1）血钙,扩散结合钙:可扩散钙，如柠檬酸钙(约5%) 。,蛋白结合钙:不可扩散钙(约45%) 。,游离钙:即离子钙，直接发挥功能的钙(约50%) 。,（2）离子钙与结合钙 的动态平衡,（3） Ca2+与血液pH的关系,2、血磷,(2) 血磷通常指血浆中的无机磷，以HPO42-和H2PO4-的形式存在，前者占80，后者占20。成人血磷为0.961.62 mmol/l （3 5mg/dl ）， 婴儿为1.452.10 mmol/l （4.56.5mg/dl ），,无机磷酸盐(血浆),有机磷酸酯(红细胞),(1)存在

15、形式,3、钙磷浓度积,当血浆磷、钙浓度以“ mg/dl ” 表示时，正常人 Ca P = 35 40 。乘积大于40 时，磷、钙以骨盐形式沉积于骨组织中，小于 35时，可发生骨盐溶解而产生佝偻病或软骨病。,维生素D缺乏性佝偻病,维生素D缺乏性佝偻病,缺乏,D,维生素,甲状旁腺,肠道钙、磷吸收减少,血钙降低,骨钙化障碍,佝偻病,PTH分泌不足,手足搐搦症,发病机制,枕 秃,环 秃,方 颅 骨样组织堆积致额骨和顶骨双侧成对称性隆起,肋 骨 串 珠,漏 斗 胸,鸡 胸,腕踝畸形,多见于6个月以上小儿，,在手腕、脚踝处可扪及甚,至看到肥厚的骨骺，形成,钝圆形环状隆起，称为佝,偻病手镯或脚镯,X 型 腿

16、,O 型 腿,1、1,25-(OH)2-D3的调节,（四）钙磷代谢的调节,（1）促进钙结合蛋白和Ca2+-ATP酶合成，增强肠黏膜细胞对Ca2+的通透性，有利于钙、磷吸收。,（2） 促进骨质中的钙磷释放入血，骨钙化区的钙化增强，有利于骨骼的生长和钙化。,（3） 促进肾近曲小管对钙、磷的重吸收，从而降低尿钙、尿磷。严重肝或肾病时，可导致 VitD3 羟化障碍，造成佝偻病或软骨病，用普通VitD治疗无效，须用1,25-(OH)2-D3治疗方能有效。,2、甲状旁腺素(PTH)的作用,3、降钙素(CT)的作用,升高血钙 降低血磷,使破骨细胞数量增多，活性增强。,促进肾远曲小管对钙的重吸收。,促进肾Vi

17、tD3的羟化。,促进骨盐沉积，抑制骨盐溶解。 抑制肾近曲小管对钙、磷的重吸收。 抑制肾VitD3的羟化。,降低血钙 降低血磷,1,25-(OH)2-D3、PTH、CT对钙、磷代谢的影响,案例导入2,案例：男，65岁，因呼吸困难、昏迷入院。病人30年抽烟史，有慢性支气管炎，近五年病情逐渐加剧。实验室检验：血pH=7.24，PaCO2=8.6k Pa，PaO2=6.0 kPa，BE=3.0 mmol/L，HCO3-=38 mmol/L，AG=18mmolL，K+、Na+和Cl-分别为3.8、138和85 mmol/L，血乳酸8.5 mmol/L，肾功能正常，尿液偏碱性。诊断：呼吸性酸中毒。,1、体

18、内酸碱物质的来源有哪些？ 2、何谓酸碱平衡？机体如何调节？ 3、酸碱平衡紊乱有哪些类型？如何判断酸碱平衡紊乱类型？,案例分析2,目标学习,酸碱平衡,酸碱平衡是指机体通过一系列的调节作用，最后将多余的酸性或碱性物质排出体外，使体液pH值维持在相对恒定范围内的过程。,调节方式,体液的缓冲作用 肺对CO2呼出的调节 肾对H+或NH4+排出的调节,（一）体内酸碱物质的来源,在化学反应中，凡能释放出H+的化学物质称为酸，如HCl、H2SO4、H2CO3、NH4+等；反之，凡能接受H+的化学物质称为碱，如OH-、NH3、 HCO3-等。,1、酸性物质的来源,（1）挥发性酸(碳酸),成人每天可产生约350L

19、 (约15mol) 的CO2 ，可在红细胞内生成碳酸，是体内酸的主要来源。,成人每天产生乳酸、丙酮酸、 -羟丁酸、乙酰乙酸、磷酸和硫酸等固定酸约50100 mmol。食物、药物如醋酸、阿司匹林等也呈酸性。,（2）非挥发性酸(固定酸),2、碱性物质的来源,碱性物质主要来源于食物，如柠檬酸和苹果酸的钾盐或钠盐等，故蔬菜和水果称为成碱食物。 体内酸性物质的来源多于碱性物质，故对酸碱平衡的调节以对酸的调节为主。,（二）酸碱平衡的调节,1、血液的缓冲作用,（1） 血液的缓冲体系,全血各缓冲体系的比较,（2）血液的缓冲机制,血浆pH值取决与血浆中NaHCO3/H2CO3比值。正常条件下，血浆NaHCO3为

20、24mmol/L ; H2CO31.2mmol/L，比值：24/1.220/1。,根据亨-哈（Henderson-Hassalbach）方程式计算血浆pH值为：,pKa是H2CO3解离常数的负对数, 37时6.1,酸碱平衡的调节就是调节NaHCO3与H2CO3比值来维持血浆pH值相对恒定。,对固定酸的缓冲作用,对碱性物质的缓冲作用,碱性较强的Na2CO3转变为较弱的NaHCO3，H2CO3是对固定碱进行缓冲的主要成分。,各组织细胞在代谢过程中产生的CO2在通过肺呼出之前主要经红细胞中的血红蛋白缓冲体系缓冲。,对挥发性酸的缓冲作用,CO2 + H2O H2CO3,HbO2 Hb- + O2,Hb

21、- + H+ HHb,H2CO3 HCO3-+ H+,红细胞,2、肺对酸碱平衡的调节作用,（1）通过呼出CO2 以维持NaHCO3/H2CO3的比值。,（2）动脉血PCO2 增高或pH值及PO2 降低时，呼吸中枢兴奋，呼吸加深加快，CO2呼出增多。,3、肾对酸碱平衡的调节作用,（1）H+-Na+交换,NaHCO3的重吸收,血浆NaHCO3低于28 mmol/L时，原尿中NaHCO3可完全被重吸收。当超过此值时，则不能完全吸收，多余部分随尿排出体外。,尿液的酸化,正常Na2HPO4/NaH2PO44:1。原尿保持此比值，终尿排出NaH2PO4增加而比值变小，尿液pH值降低的过程称为尿液的酸化。,

22、（2）NH4+ - Na+交换,严重酸中毒时NH4+ 排出增加，肾小管泌NH3与泌H+可相互促进。尿液酸性愈强，NH3分泌愈多；尿液呈碱性时，NH3的分泌减少甚至停止。,（3）K+-Na+交换,肾远曲小管具有K+-Na+交换作用， K+-Na+交换与H+-Na+交换有竞争性抑制作用，高血钾时常伴有酸中毒；低血钾时常伴有碱中毒 。,3、其他组织细胞对酸碱平衡的调节,（1）细胞内外的离子交换,酸中毒时，肌肉、骨骼每3个H+入胞内伴有1个K+和2个Na+出胞外而导致高血钾。,（2）骨组织对酸碱平衡的调节作用,长期代谢性酸中毒时，体液H+增加，使骨细胞钙盐溶解增加，Ca3(PO4)2从骨组织进入血浆，并与H2CO3发生反应