生物化学概率课件第10章水、无机盐代谢及酸碱平衡.ppt

1、第十章 水、无机盐代谢及酸碱平衡 学习要点学习要点 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23.370144.75 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.细胞内外的渗透压相等4.血浆和细胞间液的

3、蛋白质含量相差较大K+HPO42-Na+Cl-细胞内液细胞内液 外液外液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，失水过多严重呕吐、腹泻等丧失消化液，严重大面积

4、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 HMgKOHCaNaHMgCaOHKNa2222心肌细胞应激性神经肌肉应激性 K+Ca2+神经肌肉应激性手

5、足抽搐或碱中毒 K+Ca2+-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 HMgKOHCaNaHMgCaOHKNa2222心肌细胞应激性神经肌肉应激性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

6、总量（约60g）10在细胞内 40在骨骼组织 血钠：135145mmol/L 氯总量（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.

7、5mmol/L）总K+量1.含量与分布2.吸收与排泄 植物性食物 蔬菜、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

8、：低血钾 血钾5.5mmol/L：高血钾高血钾原因（1）摄入过多 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

9、分泌 肾排K+剧烈呕吐严重腹泻（3）分布异常 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

10、肌收缩 参与腺体分泌 第二信使作用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=3540C

11、a、PCa、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

12、类是必需微量元素，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（ADS）

13、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 CO2CO2糖、

14、脂、蛋白质 CO2 H2O H2CO3 H2O CO2肺肺【O】呼出呼出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柠檬酸或苹果酸继续被氧化利用继续被氧化利用 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1.血液的缓冲作用2.肺对酸碱平衡的调节作用3.

15、肾对酸碱平衡的调节作用 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/L

16、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。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血红蛋白缓冲对碳酸的缓冲作用（3）对碱

17、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

18、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 乳酸乳酸Na+酮体酮体Na+原尿原尿 pH=7.4 Na2HPO4 1 NaH2PO4 99 乳酸乳酸 酮体酮体 终尿终尿 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

19、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 作相对调整，两者比值维持在20：1，pH 可以不变，称为代偿性酸中毒或碱中毒。严重发展 使NaHCO3 和H2CO3 两者比值不能维持在20：1，pH 7.35 或 7.45，称为 失代偿性酸中毒或碱中毒。三、酸碱平衡失调的基本类型（一）代谢性酸中毒基本原因：1.固定酸产生过

20、多：糖尿病并发酮症酸中毒，乳酸酸中 毒，服用过多酸性药物。2.体内NaHCO3丢失过多：严重腹泻、肠瘘等。3.酸性代谢产物排出障碍：肾病、肾功能衰竭等。以上原因可使血浆NaHCO3原发性减少，导致代谢性酸中毒。（二）代谢性碱中毒基本原因：1.固定酸丢失过多 剧烈呕吐 胃液引流2.碱性药物摄入过多：胃溃疡患者服用大量NaHCO3。3.低血钾 碱中毒 丢失大量胃酸 使原来用于中和胃酸的NaHCO3 重吸收入血 血NaHCO3 代谢性碱中毒（三）呼吸性酸中毒 基本原因：各种原因致呼吸功能障碍 CO2排出血 H2CO3。如,脑膜炎、喉头水肿、堵塞 气管、溺水、慢性肺气肿、支气管哮喘等。（四）呼吸性碱中毒基本原因：各种原因致呼吸过快 CO2呼出 血 H2CO3。如，脑肿瘤、婴儿啼哭不停、癔病性换气过度，高热、甲亢等。四、酸碱平衡失调的主要生化指标及临床意义1.血液pH值：正常人血液pH保持在7.357.45。2.血液CO2分压(PCO2)：正常血液PCO2为4.56.0kPa（3545mmHg）。3.血浆二氧化碳结合力（CO2CP）：碱储备