《生物化學》教學課件-第二十一章 酸堿平衡

1 (Acid-base Balance)第二十一章第二十一章 酸堿平衡酸堿平衡2 物質(zhì)代謝、膳食物質(zhì)代謝、膳食 酸性、堿性物質(zhì)酸性、堿性物質(zhì) 正常情況下，血液正常情況下，血液pHpH能夠保持恒定。能夠保持恒定。原因原因？機體具有較強的處理酸、堿的能力機體具有較強的處理酸、堿的能力 能及時排除多余的酸、堿物質(zhì)，使血液酸堿能及時排除多余的酸、堿物質(zhì)，使血液酸堿度保持在恒定范圍，度保持在恒定范圍，這一過程被稱為這一過程被稱為酸堿平衡酸堿平衡。3 酸堿物質(zhì)的來源酸堿物質(zhì)的來源 酸堿平衡的調(diào)節(jié)酸堿平衡的調(diào)節(jié) 酸堿平衡的紊亂酸堿平衡的紊亂 本章教學內(nèi)容本章教學內(nèi)容 4 第一節(jié)第一節(jié) 體內(nèi)酸性或堿性物質(zhì)的來源體內(nèi)酸性或堿性物質(zhì)的來源5一、酸性物質(zhì)的來源一、酸性物質(zhì)的來源非揮發(fā)性酸非揮發(fā)性酸（乳酸、乙酰乙酸等）（乳酸、乙酰乙酸等）酸性物質(zhì)酸性物質(zhì)揮發(fā)性酸（揮發(fā)性酸（H2CO3）6 1.揮發(fā)性酸揮發(fā)性酸H2CO3 CO CO2 2+H+H2 2O OCACAH H2 2COCO3 3肺肺COCO2 2 H H2 2O O(呼出呼出)糖、脂肪、蛋白質(zhì)糖、脂肪、蛋白質(zhì) 的徹底氧化的徹底氧化72.非揮發(fā)性酸非揮發(fā)性酸固定酸固定酸 n葡萄糖葡萄糖 丙酮酸、乳酸丙酮酸、乳酸n脂肪酸脂肪酸 酮體（乙酰乙酸、酮體（乙酰乙酸、-羥丁酸）羥丁酸）n含硫氨基酸含硫氨基酸 硫酸硫酸n核苷酸核苷酸 磷酸、尿酸磷酸、尿酸n調(diào)味品調(diào)味品 醋酸等醋酸等n酸性藥物酸性藥物 氯化銨、阿司匹林等氯化銨、阿司匹林等 均不能形成均不能形成H2CO3、以、以CO2形式從肺呼出，稱為形式從肺呼出，稱為非揮發(fā)性酸非揮發(fā)性酸糖、脂肪、蛋白質(zhì)糖、脂肪、蛋白質(zhì)成酸性食物成酸性食物8二、堿性物質(zhì)的來源二、堿性物質(zhì)的來源n蔬菜、水果蔬菜、水果有機酸有機酸K+鹽、鹽、Na+鹽等鹽等 K+、Na+體液中的體液中的 HCO3 n藥物、飲料藥物、飲料NaHCO3 氨基酸分解氨基酸分解NH3NaHCO39第二節(jié)酸堿平衡的調(diào)節(jié)第二節(jié)酸堿平衡的調(diào)節(jié)1 1.血液緩沖作用血液緩沖作用2 2.肺臟呼吸控制肺臟呼吸控制COCO2 2的排出量的排出量3 3.腎臟排泄與重吸收腎臟排泄與重吸收NaHCONaHCO3 3 (三大機制三大機制)10一、血液緩沖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)一、血液緩沖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)n緩沖作用：緩沖作用：對抗外來少量酸或堿的影響，保持溶液對抗外來少量酸或堿的影響，保持溶液pHpH值不變的作用。值不變的作用。n緩沖溶液：緩沖溶液：（血液、細胞內(nèi)液血液、細胞內(nèi)液）n緩沖對：緩沖對：弱酸弱酸/對應的鹽對應的鹽11（一）緩沖溶液的組成（一）緩沖溶液的組成 血漿中緩沖對：血漿中緩沖對：紅細胞中緩沖對：紅細胞中緩沖對：NaHCONaHCO3 3 Na Na2 2HPOHPO4 4 Na-Na-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) H H2 2COCO3 3 NaH NaH2 2POPO4 4 H-H-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) KHCOKHCO3 3 K K2 2HPOHPO4 4 KHbKHb KHbO KHbO2 2 H H2 2COCO3 3 KH KH2 2POPO4 4 HHbHHb HHbO HHbO2 2(64%)(28%)12血漿中：血漿中：NaHCONaHCO3 3 H H2 2COCO3 3緩沖對的緩沖能力最強緩沖對的緩沖能力最強 NaHCO NaHCO3 3 =24mmol/L24mmol/L HH2 2COCO3 3 =1.2mmol/L1.2mmol/L pKH2co3=6.1，兩者比值兩者比值 20：1將上述數(shù)據(jù)代入將上述數(shù)據(jù)代入Henderson-方程式方程式13碳酸氫鹽緩沖對碳酸氫鹽緩沖對與與血液血液pHpH值值的關系的關系=6.1+lg 24（20）1.2（1）=6.1+1.3 =7.4保持保持NaHCO3/H2CO3=20/1，就可使血液，就可使血液pH維持在維持在7.4pH=pKa+lg鹽鹽（NaHCO3）酸酸（H2CO3）血液血液pH值主要依賴值主要依賴碳酸氫鹽緩沖對碳酸氫鹽緩沖對的調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)作用14（二）緩沖系統(tǒng)的作用（二）緩沖系統(tǒng)的作用1 1.對固定酸的緩沖對固定酸的緩沖 主要由碳酸氫鹽主要由碳酸氫鹽(NaHCO(NaHCO3 3)緩沖緩沖 血中酮體血中酮體以以嚴重糖尿病并發(fā)酮癥酸中毒嚴重糖尿病并發(fā)酮癥酸中毒為例為例 （乙酰乙酸、（乙酰乙酸、-羥丁酸羥丁酸）15CH3COCH2COOH NaHCO3 CO2+H2O NaHCO3：是緩沖固定酸的主要成分，代表了血漿緩沖固定是緩沖固定酸的主要成分，代表了血漿緩沖固定酸的能力，稱此為酸的能力，稱此為 堿儲的堿儲的多少用多少用二氧化碳結合力（二氧化碳結合力（CO2.CP）表示。表示。CH3COCH2COONa H2CO3 （酸性較強）（酸性較強）（酸性較弱）（酸性較弱）16二氧化碳結合力（二氧化碳結合力（CO2.CP）：在標準狀況下，每升血漿中以在標準狀況下，每升血漿中以HCO3-形式所能釋放形式所能釋放的的CO2mmol/L數(shù)。即代表血漿中數(shù)。即代表血漿中NaHCO3的量。的量。酮癥酸中毒時，消耗較多的酮癥酸中毒時，消耗較多的NaHCO3與之中和，與之中和，使使CO2.CPCO2.CP 代謝性酸中毒代謝性酸中毒 CO2.CP 代謝性堿中毒代謝性堿中毒172 2.對揮發(fā)性酸的緩沖作用對揮發(fā)性酸的緩沖作用 A.A.血液流經(jīng)組織血液流經(jīng)組織B.B.血液流經(jīng)肺部血液流經(jīng)肺部（由（由KHb/HHb 和和 KHbO2/HHbO2 緩沖緩沖H2CO3）183 3.對堿的緩沖作用對堿的緩沖作用（主要由主要由H H2 2COCO3 3 來緩沖）來緩沖）Na2CO3+NaH2PO4 Na2CO3+H2CO3 2NaHCO3 CO2+H2O（補充）（補充）Na2CO3+H-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)NaHCO3+Na2HPO4NaHCO3+Na-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)19 血液緩沖的局限性血液緩沖的局限性緩沖固定酸時：緩沖固定酸時：NaHCO3 H2CO3緩沖堿時：緩沖堿時：單靠單靠血液緩沖對，作用有限，需進一步通過血液緩沖對，作用有限，需進一步通過肺肺和和腎腎的協(xié)同調(diào)節(jié)，共同維持的協(xié)同調(diào)節(jié)，共同維持pH在正常范圍。在正常范圍。NaHCO3 H2CO3 兩者比值有可能下降兩者比值有可能下降 兩者比值有可能升高兩者比值有可能升高20二、肺臟對酸堿平衡的調(diào)節(jié)二、肺臟對酸堿平衡的調(diào)節(jié) 主要作用：主要作用：通過呼吸，控制通過呼吸，控制COCO2 2排出量，影響血中排出量，影響血中H H2 2COCO3 3的濃度。的濃度。21當固定酸產(chǎn)生過多，當固定酸產(chǎn)生過多，NaHCONaHCO3 3與之中和產(chǎn)生大量與之中和產(chǎn)生大量H H2 2COCO3 3時：時：PCOPCO2 2、pHpH 呼吸中樞興奮呼吸中樞興奮 呼吸加深加快呼吸加深加快 COCO2 2呼出呼出 使血中使血中HH2 2COCO3 3 恢復正常；恢復正常；當堿性物質(zhì)過多，當堿性物質(zhì)過多，H2CO3與之中和時：與之中和時：PCO2、pH 呼吸中樞興奮性減弱呼吸中樞興奮性減弱 呼吸變淺呼吸變淺變慢變慢 CO2呼出呼出 保留血中保留血中H2CO3。（臨床應注意病人的呼吸頻率和深淺）（臨床應注意病人的呼吸頻率和深淺）22三、腎臟對酸堿平衡的調(diào)節(jié)三、腎臟對酸堿平衡的調(diào)節(jié)主要作用：主要作用：排出固定酸，保留并維持排出固定酸，保留并維持血中血中，以調(diào)節(jié)血液以調(diào)節(jié)血液pHpH值的恒定。值的恒定。H H+-Na-Na+交換交換 NH NH4 4+-Na-Na+交換交換 K K+-Na-Na+交換交換主要機制主要機制23（一）一）H H+-Na-Na+交換交換1.1.碳酸氫鹽重吸收碳酸氫鹽重吸收2.2.磷酸氫鹽的酸化磷酸氫鹽的酸化241.1.碳酸氫鹽重吸收碳酸氫鹽重吸收(300g)(排出排出0.3g)通過通過H+-Na+交換方式，可將濾入管腔液內(nèi)的交換方式，可將濾入管腔液內(nèi)的NaHCO3幾乎全部重吸收入血。幾乎全部重吸收入血。25Na2HPO4 4NaH2PO4 1 乳酸乳酸Na+酮體酮體Na+原尿原尿 pH=7.4Na2HPO4 1NaH2PO4 99 乳酸乳酸 酮體酮體 終尿終尿 pH=4.8 通過通過H+-Na+交換，使磷酸氫鹽得交換，使磷酸氫鹽得到酸化，以重新生成到酸化，以重新生成NaHCO3,并且排并且排出固定酸出固定酸,使尿液得到酸化。使尿液得到酸化。2.2.磷酸氫鹽的酸化磷酸氫鹽的酸化26 NaCl Na2SO4 通過通過NH4+-Na+交換，將管腔液中強酸鹽的交換，將管腔液中強酸鹽的Na+換回，重換回，重新生成新生成NaHCO3，并使強酸根以，并使強酸根以銨鹽銨鹽形式排出體外，避免形形式排出體外，避免形成強酸而損害組織。成強酸而損害組織。（二）二）NHNH4 4+-Na-Na+交換交換Gln 27（三）三）K K+-Na-Na+交換交換 （與（與H H+-Na-Na+交換相對）交換相對）高血鉀：高血鉀：H H+-Na-Na+交換交換K K+-Na-Na+交換交換酸中毒酸中毒低血鉀：低血鉀：K K+-Na-Na+交換交換H H+-Na-Na+交換交換堿中毒堿中毒（K K+-Na-Na+交換與交換與H H+-Na-Na+交換相互競爭、相互制約）交換相互競爭、相互制約）28 第三節(jié)第三節(jié) 酸堿平衡紊亂酸堿平衡紊亂 體液酸堿度經(jīng)過體液酸堿度經(jīng)過血液緩沖、肺的呼吸、腎的調(diào)節(jié)血液緩沖、肺的呼吸、腎的調(diào)節(jié)，一般能維持在恒定范圍（一般能維持在恒定范圍（pH7.35 pH7.45）當酸性或堿性物質(zhì)來源過多、或肺、腎的調(diào)節(jié)當酸性或堿性物質(zhì)來源過多、或肺、腎的調(diào)節(jié) 功能發(fā)生障礙時，即可導致功能發(fā)生障礙時，即可導致酸堿平衡紊亂酸堿平衡紊亂 29失調(diào)初期失調(diào)初期 使使NaHCO3 和和H2CO3 作相對調(diào)整，作相對調(diào)整，兩者比值維持在兩者比值維持在20：1，pH 可以不變，可以不變，稱為稱為代償性代償性酸中毒或堿中毒酸中毒或堿中毒；嚴重發(fā)展嚴重發(fā)展 使使NaHCO3 和和H2CO3 兩者比值不能維持在兩者比值不能維持在20：1，pH 7.35 或或 7.45，稱為稱為失失代償性代償性酸中毒或堿中毒。酸中毒或堿中毒。30呼吸性堿中毒呼吸性堿中毒 NaHCONaHCO3 3 /HH2 2COCO3 3,呼吸性酸中毒呼吸性酸中毒 NaHCONaHCO3 3異常異常NaHCONaHCO3 3 /HH2 2COCO3 3,H H2 2COCO3 3異常異常代謝性酸中毒代謝性酸中毒代謝性堿中毒代謝性堿中毒NaHCONaHCO3 3 /HH2 2COCO3 3,NaHCONaHCO3 3 /HH2 2COCO3 3,31(一）代謝性酸中毒一）代謝性酸中毒1 1.基本原因基本原因 （1 1）固定酸產(chǎn)生過多）固定酸產(chǎn)生過多（如酮癥酸中毒，乳酸酸中毒，（如酮癥酸中毒，乳酸酸中毒，服用過多酸性藥物等）服用過多酸性藥物等）（2 2）NaHCONaHCO3 3丟失過多丟失過多（嚴重腹瀉，腸瘺等）（嚴重腹瀉，腸瘺等）（3 3）固定酸排出障礙）固定酸排出障礙（腎病，腎功能衰竭等）（腎病，腎功能衰竭等）以上原因可使血漿以上原因可使血漿NaHCO3原發(fā)性減少原發(fā)性減少 代謝性酸中毒。代謝性酸中毒。32 2 2.代償機理代償機理（以（以嚴重糖尿病并發(fā)酮癥酸中毒為例嚴重糖尿病并發(fā)酮癥酸中毒為例）血液血液：乙酰乙酸乙酰乙酸+NaHCONaHCO3 3 乙酰乙酸乙酰乙酸-Na+HNa+H2 2COCO3 3 肺肺：pHpH HH+呼吸中樞興奮呼吸中樞興奮 呼吸加深加快呼吸加深加快 COCO2 2呼出呼出 血漿血漿H2CO3 腎腎：泌泌H H+、泌泌NHNH3 3 NaHCONaHCO3 3重吸收重吸收 固定酸排出固定酸排出 尿液酸度尿液酸度 33 經(jīng)上述代償：經(jīng)上述代償：NaHCONaHCO3 3 /H/H2 2COCO3 320/1,pH20/1,pH正常，正常，代償性代謝性酸中毒；代償性代謝性酸中毒；NaHCONaHCO3 3 /H/H2 2COCO3 3 20/1,20/1,血漿血漿pH pH ，失代償性代謝性酸中毒失代償性代謝性酸中毒34：NaHCONaHCO3 3原發(fā)性原發(fā)性，血血COCO2 2.CP.CP ：呼吸加深、加快呼吸加深、加快：尿液酸度尿液酸度、銨鹽排出、銨鹽排出 3 3.基本特征基本特征 血液血液pH變化變化代償性代償性pH正常正常,失代償性失代償性pH下降下降。酸中毒酸中毒 高血鉀高血鉀354.4.代謝性酸中毒治療原則代謝性酸中毒治療原則n治療原發(fā)病治療原發(fā)病n給予堿性藥物給予堿性藥物n36（二）（二）代謝性堿中毒代謝性堿中毒 1 1.基本原因基本原因 （1 1）固定酸丟失過多）固定酸丟失過多（嚴重嘔吐，胃液引流）（嚴重嘔吐，胃液引流）（2 2）服用過多堿性藥物）服用過多堿性藥物（服用大量（服用大量NaHCONaHCO3 3）（3 3）低血鉀）低血鉀(引起堿中毒引起堿中毒)以上原因可使血漿以上原因可使血漿NaHCO3原發(fā)性增加原發(fā)性增加 代謝性堿中毒代謝性堿中毒37 2 2.代償機理代償機理（以（以劇烈嘔吐為例）劇烈嘔吐為例）血液：血液：NaHCONaHCO3 3 肺：肺：pHpH HH+呼吸中樞興奮呼吸中樞興奮 呼吸變淺變慢呼吸變淺變慢 COCO2 2呼出呼出 血漿血漿H2CO3 腎：腎：泌泌H H+、泌泌NHNH3 3 NaHCONaHCO3 3重吸收重吸收 固定酸排出固定酸排出 尿液酸度尿液酸度 38經(jīng)上述代償：經(jīng)上述代償：NaHCONaHCO3 3 /H/H2 2COCO3 3 20/1,pH 20/1,pH正常，正常，代償性代謝性堿中毒；代償性代謝性堿中毒；NaHCONaHCO3 3 /H/H2 2COCO3 3 20/1,20/1,血漿血漿pH pH ，失代償性代謝性堿中毒失代償性代謝性堿中毒393.3.代謝性堿中毒基本特征代謝性堿中毒基本特征：NaHCONaHCO3 3原發(fā)性原發(fā)性 ，血，血COCO2 2.CP.CP ：呼吸變淺、變慢呼吸變淺、變慢 ：尿液酸度尿液酸度 、銨鹽排出、銨鹽排出 堿中毒堿中毒血血Ca2+手足抽搐手足抽搐低血鉀低血鉀血液血液pH變化變化代償性代償性pH正常正常,失代償性失代償性pH增高。增高。404.4.代謝性堿中毒治療原則代謝性堿中毒治療原則n治療原發(fā)病治療原發(fā)病n補充生理鹽水補充生理鹽水n給予酸性藥物給予酸性藥物41（三）（三）呼吸性酸中毒呼吸性酸中毒 1 1.基本原因基本原因 呼吸功能障礙呼吸功能障礙 COCO2 2排出排出 使血中使血中H H2 2COCO3 3原發(fā)性增加原發(fā)性增加 （如（如腦膜炎、腦膜炎、喉頭水腫、喉頭水腫、異物堵塞氣管、異物堵塞氣管、溺水溺水、慢性肺氣腫、支氣管哮喘等、慢性肺氣腫、支氣管哮喘等）呼吸性酸中毒呼吸性酸中毒422 2.代償機理代償機理：H H2 2COCO3 3 PCO PCO2 2 、pHpH：泌泌H H+、泌泌NHNH3 3 NaHCO NaHCO3 3重吸收重吸收 血中血中 NaHCONaHCO3 3 呈代償性呈代償性 尿液酸度尿液酸度 43經(jīng)腎代償：經(jīng)腎代償：NaHCONaHCO3 3 /H/H2 2COCO3 3 20/1,pH 20/1,pH正常正常,代償性呼吸性酸中毒代償性呼吸性酸中毒;NaHCONaHCO3 3/H/H2 2COCO3 3 20/1,20/1,血漿血漿pH pH ，失代償性呼吸性堿中毒失代償性呼吸性堿中毒 493 3.呼吸性堿中毒基本特征呼吸性堿中毒基本特征血液：血液：H H2 2COCO3 3 原發(fā)性原發(fā)性，P PCOCO2 2 腎：腎：尿液酸度尿液酸度 、銨鹽排出、銨鹽排出 堿中毒堿中毒 血血 CaCa2+2+手足抽搐手足抽搐 504.4.治療原則治療原則n消除引起呼吸過度原因消除引起呼吸過度原因51酸堿平衡紊亂的小結酸堿平衡紊亂的小結失調(diào)初期失調(diào)初期:使使NaHCONaHCO3 3 和和H H2 2COCO3 3 作相對調(diào)整，作相對調(diào)整，兩者比值兩者比值維持在維持在2020：1 1，pH pH 可以不變可以不變,稱為稱為代償性酸中毒或堿中毒代償性酸中毒或堿中毒52酸堿平衡紊亂的小結酸堿平衡紊亂的小結嚴重發(fā)展嚴重發(fā)展:使使NaHCONaHCO3 3 和和H H2 2COCO3 3 兩者比值不能維持在兩者比值不能維持在2020：1 1，pH pH 7.35 7.35 或或 7.457.45,稱為稱為 失代償性酸中毒或堿中毒失代償性酸中毒或堿中毒。53酸堿平衡紊亂的小結酸堿平衡紊亂的小結呼吸性堿中毒（呼吸性堿中毒（H H2 2COCO3 3 ）呼吸性酸中毒（呼吸性酸中毒（H H2 2COCO3 3 ）H H2 2COCO3 3異常異常代謝性堿中毒（代謝性堿中毒（NaHCONaHCO3 3 ）NaHCONaHCO3 3異常異常代謝性酸中毒（代謝性酸中毒（NaHCONaHCO3 3 ）(需密切注意各類型之間的相互轉化需密切注意各類型之間的相互轉化)