《生物化学》教学课件-第二十一章 酸碱平衡

1 (Acid-base Balance)第二十一章第二十一章 酸碱平衡酸碱平衡2 物质代谢、膳食物质代谢、膳食 酸性、碱性物质酸性、碱性物质 正常情况下，血液正常情况下，血液pHpH能够保持恒定。能够保持恒定。原因原因？机体具有较强的处理酸、碱的能力机体具有较强的处理酸、碱的能力 能及时排除多余的酸、碱物质，使血液酸碱能及时排除多余的酸、碱物质，使血液酸碱度保持在恒定范围，度保持在恒定范围，这一过程被称为这一过程被称为酸碱平衡酸碱平衡。3 酸碱物质的来源酸碱物质的来源 酸碱平衡的调节酸碱平衡的调节 酸碱平衡的紊乱酸碱平衡的紊乱 本章教学内容本章教学内容 4 第一节第一节 体内酸性或碱性物质的来源体内酸性或碱性物质的来源5一、酸性物质的来源一、酸性物质的来源非挥发性酸非挥发性酸（乳酸、乙酰乙酸等）（乳酸、乙酰乙酸等）酸性物质酸性物质挥发性酸（挥发性酸（H2CO3）6 1.挥发性酸挥发性酸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、蛋白质糖、脂肪、蛋白质 的彻底氧化的彻底氧化72.非挥发性酸非挥发性酸固定酸固定酸 n葡萄糖葡萄糖 丙酮酸、乳酸丙酮酸、乳酸n脂肪酸脂肪酸 酮体（乙酰乙酸、酮体（乙酰乙酸、-羟丁酸）羟丁酸）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调味品调味品 醋酸等醋酸等n酸性药物酸性药物 氯化铵、阿司匹林等氯化铵、阿司匹林等 均不能形成均不能形成H2CO3、以、以CO2形式从肺呼出，称为形式从肺呼出，称为非挥发性酸非挥发性酸糖、脂肪、蛋白质糖、脂肪、蛋白质成酸性食物成酸性食物8二、碱性物质的来源二、碱性物质的来源n蔬菜、水果蔬菜、水果有机酸有机酸K+盐、盐、Na+盐等盐等 K+、Na+体液中的体液中的 HCO3 n药物、饮料药物、饮料NaHCO3 氨基酸分解氨基酸分解NH3NaHCO39第二节酸碱平衡的调节第二节酸碱平衡的调节1 1.血液缓冲作用血液缓冲作用2 2.肺脏呼吸控制肺脏呼吸控制COCO2 2的排出量的排出量3 3.肾脏排泄与重吸收肾脏排泄与重吸收NaHCONaHCO3 3 (三大机制三大机制)10一、血液缓冲系统的调节一、血液缓冲系统的调节n缓冲作用：缓冲作用：对抗外来少量酸或碱的影响，保持溶液对抗外来少量酸或碱的影响，保持溶液pHpH值不变的作用。值不变的作用。n缓冲溶液：缓冲溶液：（血液、细胞内液血液、细胞内液）n缓冲对：缓冲对：弱酸弱酸/对应的盐对应的盐11（一）缓冲溶液的组成（一）缓冲溶液的组成 血浆中缓冲对：血浆中缓冲对：红细胞中缓冲对：红细胞中缓冲对：NaHCONaHCO3 3 Na Na2 2HPOHPO4 4 Na-Na-蛋白质蛋白质 H H2 2COCO3 3 NaH NaH2 2POPO4 4 H-H-蛋白质蛋白质 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血浆中：血浆中：NaHCONaHCO3 3 H H2 2COCO3 3缓冲对的缓冲能力最强缓冲对的缓冲能力最强 NaHCO NaHCO3 3 =24mmol/L24mmol/L HH2 2COCO3 3 =1.2mmol/L1.2mmol/L pKH2co3=6.1，两者比值两者比值 20：1将上述数据代入将上述数据代入Henderson-方程式方程式13碳酸氢盐缓冲对碳酸氢盐缓冲对与与血液血液pHpH值值的关系的关系=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维持在维持在7.4pH=pKa+lg盐盐（NaHCO3）酸酸（H2CO3）血液血液pH值主要依赖值主要依赖碳酸氢盐缓冲对碳酸氢盐缓冲对的调节作用的调节作用14（二）缓冲系统的作用（二）缓冲系统的作用1 1.对固定酸的缓冲对固定酸的缓冲 主要由碳酸氢盐主要由碳酸氢盐(NaHCO(NaHCO3 3)缓冲缓冲 血中酮体血中酮体以以严重糖尿病并发酮症酸中毒严重糖尿病并发酮症酸中毒为例为例 （乙酰乙酸、（乙酰乙酸、-羟丁酸羟丁酸）15CH3COCH2COOH NaHCO3 CO2+H2O NaHCO3：是缓冲固定酸的主要成分，代表了血浆缓冲固定是缓冲固定酸的主要成分，代表了血浆缓冲固定酸的能力，称此为酸的能力，称此为 碱储的碱储的多少用多少用二氧化碳结合力（二氧化碳结合力（CO2.CP）表示。表示。CH3COCH2COONa H2CO3 （酸性较强）（酸性较强）（酸性较弱）（酸性较弱）16二氧化碳结合力（二氧化碳结合力（CO2.CP）：在标准状况下，每升血浆中以在标准状况下，每升血浆中以HCO3-形式所能释放形式所能释放的的CO2mmol/L数。即代表血浆中数。即代表血浆中NaHCO3的量。的量。酮症酸中毒时，消耗较多的酮症酸中毒时，消耗较多的NaHCO3与之中和，与之中和，使使CO2.CPCO2.CP 代谢性酸中毒代谢性酸中毒 CO2.CP 代谢性碱中毒代谢性碱中毒172 2.对挥发性酸的缓冲作用对挥发性酸的缓冲作用 A.A.血液流经组织血液流经组织B.B.血液流经肺部血液流经肺部（由（由KHb/HHb 和和 KHbO2/HHbO2 缓冲缓冲H2CO3）183 3.对碱的缓冲作用对碱的缓冲作用（主要由主要由H H2 2COCO3 3 来缓冲）来缓冲）Na2CO3+NaH2PO4 Na2CO3+H2CO3 2NaHCO3 CO2+H2O（补充）（补充）Na2CO3+H-蛋白质蛋白质NaHCO3+Na2HPO4NaHCO3+Na-蛋白质蛋白质19 血液缓冲的局限性血液缓冲的局限性缓冲固定酸时：缓冲固定酸时：NaHCO3 H2CO3缓冲碱时：缓冲碱时：单靠单靠血液缓冲对，作用有限，需进一步通过血液缓冲对，作用有限，需进一步通过肺肺和和肾肾的协同调节，共同维持的协同调节，共同维持pH在正常范围。在正常范围。NaHCO3 H2CO3 两者比值有可能下降两者比值有可能下降 两者比值有可能升高两者比值有可能升高20二、肺脏对酸碱平衡的调节二、肺脏对酸碱平衡的调节 主要作用：主要作用：通过呼吸，控制通过呼吸，控制COCO2 2排出量，影响血中排出量，影响血中H H2 2COCO3 3的浓度。的浓度。21当固定酸产生过多，当固定酸产生过多，NaHCONaHCO3 3与之中和产生大量与之中和产生大量H H2 2COCO3 3时：时：PCOPCO2 2、pHpH 呼吸中枢兴奋呼吸中枢兴奋 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 恢复正常；恢复正常；当碱性物质过多，当碱性物质过多，H2CO3与之中和时：与之中和时：PCO2、pH 呼吸中枢兴奋性减弱呼吸中枢兴奋性减弱 呼吸变浅呼吸变浅变慢变慢 CO2呼出呼出 保留血中保留血中H2CO3。（临床应注意病人的呼吸频率和深浅）（临床应注意病人的呼吸频率和深浅）22三、肾脏对酸碱平衡的调节三、肾脏对酸碱平衡的调节主要作用：主要作用：排出固定酸，保留并维持排出固定酸，保留并维持血中血中，以调节血液以调节血液pHpH值的恒定。值的恒定。H H+-Na-Na+交换交换 NH NH4 4+-Na-Na+交换交换 K K+-Na-Na+交换交换主要机制主要机制23（一）一）H H+-Na-Na+交换交换1.1.碳酸氢盐重吸收碳酸氢盐重吸收2.2.磷酸氢盐的酸化磷酸氢盐的酸化241.1.碳酸氢盐重吸收碳酸氢盐重吸收(300g)(排出排出0.3g)通过通过H+-Na+交换方式，可将滤入管腔液内的交换方式，可将滤入管腔液内的NaHCO3几乎全部重吸收入血。几乎全部重吸收入血。25Na2HPO4 4NaH2PO4 1 乳酸乳酸Na+酮体酮体Na+原尿原尿 pH=7.4Na2HPO4 1NaH2PO4 99 乳酸乳酸 酮体酮体 终尿终尿 pH=4.8 通过通过H+-Na+交换，使磷酸氢盐得交换，使磷酸氢盐得到酸化，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.磷酸氢盐的酸化磷酸氢盐的酸化26 NaCl Na2SO4 通过通过NH4+-Na+交换，将管腔液中强酸盐的交换，将管腔液中强酸盐的Na+换回，重换回，重新生成新生成NaHCO3，并使强酸根以，并使强酸根以铵盐铵盐形式排出体外，避免形形式排出体外，避免形成强酸而损害组织。成强酸而损害组织。（二）二）NHNH4 4+-Na-Na+交换交换Gln 27（三）三）K K+-Na-Na+交换交换 （与（与H H+-Na-Na+交换相对）交换相对）高血钾：高血钾：H H+-Na-Na+交换交换K K+-Na-Na+交换交换酸中毒酸中毒低血钾：低血钾：K K+-Na-Na+交换交换H H+-Na-Na+交换交换碱中毒碱中毒（K K+-Na-Na+交换与交换与H H+-Na-Na+交换相互竞争、相互制约）交换相互竞争、相互制约）28 第三节第三节 酸碱平衡紊乱酸碱平衡紊乱 体液酸碱度经过体液酸碱度经过血液缓冲、肺的呼吸、肾的调节血液缓冲、肺的呼吸、肾的调节，一般能维持在恒定范围（一般能维持在恒定范围（pH7.35 pH7.45）当酸性或碱性物质来源过多、或肺、肾的调节当酸性或碱性物质来源过多、或肺、肾的调节 功能发生障碍时，即可导致功能发生障碍时，即可导致酸碱平衡紊乱酸碱平衡紊乱 29失调初期失调初期 使使NaHCO3 和和H2CO3 作相对调整，作相对调整，两者比值维持在两者比值维持在20：1，pH 可以不变，可以不变，称为称为代偿性代偿性酸中毒或碱中毒酸中毒或碱中毒；严重发展严重发展 使使NaHCO3 和和H2CO3 两者比值不能维持在两者比值不能维持在20：1，pH 7.35 或或 7.45，称为称为失失代偿性代偿性酸中毒或碱中毒。酸中毒或碱中毒。30呼吸性碱中毒呼吸性碱中毒 NaHCONaHCO3 3 /HH2 2COCO3 3,呼吸性酸中毒呼吸性酸中毒 NaHCONaHCO3 3异常异常NaHCONaHCO3 3 /HH2 2COCO3 3,H H2 2COCO3 3异常异常代谢性酸中毒代谢性酸中毒代谢性碱中毒代谢性碱中毒NaHCONaHCO3 3 /HH2 2COCO3 3,NaHCONaHCO3 3 /HH2 2COCO3 3,31(一）代谢性酸中毒一）代谢性酸中毒1 1.基本原因基本原因 （1 1）固定酸产生过多）固定酸产生过多（如酮症酸中毒，乳酸酸中毒，（如酮症酸中毒，乳酸酸中毒，服用过多酸性药物等）服用过多酸性药物等）（2 2）NaHCONaHCO3 3丢失过多丢失过多（严重腹泻，肠瘘等）（严重腹泻，肠瘘等）（3 3）固定酸排出障碍）固定酸排出障碍（肾病，肾功能衰竭等）（肾病，肾功能衰竭等）以上原因可使血浆以上原因可使血浆NaHCO3原发性减少原发性减少 代谢性酸中毒。代谢性酸中毒。32 2 2.代偿机理代偿机理（以（以严重糖尿病并发酮症酸中毒为例严重糖尿病并发酮症酸中毒为例）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+呼吸中枢兴奋呼吸中枢兴奋 呼吸加深加快呼吸加深加快 COCO2 2呼出呼出 血浆血浆H2CO3 肾肾：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 经上述代偿：经上述代偿：NaHCONaHCO3 3 /H/H2 2COCO3 320/1,pH20/1,pH正常，正常，代偿性代谢性酸中毒；代偿性代谢性酸中毒；NaHCONaHCO3 3 /H/H2 2COCO3 3 20/1,20/1,血浆血浆pH pH ，失代偿性代谢性酸中毒失代偿性代谢性酸中毒34：NaHCONaHCO3 3原发性原发性，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、铵盐排出、铵盐排出 3 3.基本特征基本特征 血液血液pH变化变化代偿性代偿性pH正常正常,失代偿性失代偿性pH下降下降。酸中毒酸中毒 高血钾高血钾354.4.代谢性酸中毒治疗原则代谢性酸中毒治疗原则n治疗原发病治疗原发病n给予碱性药物给予碱性药物n36（二）（二）代谢性碱中毒代谢性碱中毒 1 1.基本原因基本原因 （1 1）固定酸丢失过多）固定酸丢失过多（严重呕吐，胃液引流）（严重呕吐，胃液引流）（2 2）服用过多碱性药物）服用过多碱性药物（服用大量（服用大量NaHCONaHCO3 3）（3 3）低血钾）低血钾(引起碱中毒引起碱中毒)以上原因可使血浆以上原因可使血浆NaHCO3原发性增加原发性增加 代谢性碱中毒代谢性碱中毒37 2 2.代偿机理代偿机理（以（以剧烈呕吐为例）剧烈呕吐为例）血液：血液：NaHCONaHCO3 3 肺：肺：pHpH HH+呼吸中枢兴奋呼吸中枢兴奋 呼吸变浅变慢呼吸变浅变慢 COCO2 2呼出呼出 血浆血浆H2CO3 肾：肾：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经上述代偿：经上述代偿：NaHCONaHCO3 3 /H/H2 2COCO3 3 20/1,pH 20/1,pH正常，正常，代偿性代谢性碱中毒；代偿性代谢性碱中毒；NaHCONaHCO3 3 /H/H2 2COCO3 3 20/1,20/1,血浆血浆pH pH ，失代偿性代谢性碱中毒失代偿性代谢性碱中毒393.3.代谢性碱中毒基本特征代谢性碱中毒基本特征：NaHCONaHCO3 3原发性原发性 ，血，血COCO2 2.CP.CP ：呼吸变浅、变慢呼吸变浅、变慢 ：尿液酸度尿液酸度 、铵盐排出、铵盐排出 碱中毒碱中毒血血Ca2+手足抽搐手足抽搐低血钾低血钾血液血液pH变化变化代偿性代偿性pH正常正常,失代偿性失代偿性pH增高。增高。404.4.代谢性碱中毒治疗原则代谢性碱中毒治疗原则n治疗原发病治疗原发病n补充生理盐水补充生理盐水n给予酸性药物给予酸性药物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 呼吸功能障碍呼吸功能障碍 COCO2 2排出排出 使血中使血中H H2 2COCO3 3原发性增加原发性增加 （如（如脑膜炎、脑膜炎、喉头水肿、喉头水肿、异物堵塞气管、异物堵塞气管、溺水溺水、慢性肺气肿、支气管哮喘等、慢性肺气肿、支气管哮喘等）呼吸性酸中毒呼吸性酸中毒422 2.代偿机理代偿机理：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 呈代偿性呈代偿性 尿液酸度尿液酸度 43经肾代偿：经肾代偿：NaHCONaHCO3 3 /H/H2 2COCO3 3 20/1,pH 20/1,pH正常正常,代偿性呼吸性酸中毒代偿性呼吸性酸中毒;NaHCONaHCO3 3/H/H2 2COCO3 3 20/1,20/1,血浆血浆pH pH ，失代偿性呼吸性碱中毒失代偿性呼吸性碱中毒 493 3.呼吸性碱中毒基本特征呼吸性碱中毒基本特征血液：血液：H H2 2COCO3 3 原发性原发性，P PCOCO2 2 肾：肾：尿液酸度尿液酸度 、铵盐排出、铵盐排出 碱中毒碱中毒 血血 CaCa2+2+手足抽搐手足抽搐 504.4.治疗原则治疗原则n消除引起呼吸过度原因消除引起呼吸过度原因51酸碱平衡紊乱的小结酸碱平衡紊乱的小结失调初期失调初期:使使NaHCONaHCO3 3 和和H H2 2COCO3 3 作相对调整，作相对调整，两者比值两者比值维持在维持在2020：1 1，pH pH 可以不变可以不变,称为称为代偿性酸中毒或碱中毒代偿性酸中毒或碱中毒52酸碱平衡紊乱的小结酸碱平衡紊乱的小结严重发展严重发展:使使NaHCONaHCO3 3 和和H H2 2COCO3 3 两者比值不能维持在两者比值不能维持在2020：1 1，pH pH 7.35 7.35 或或 7.457.45,称为称为 失代偿性酸中毒或碱中毒失代偿性酸中毒或碱中毒。53酸碱平衡紊乱的小结酸碱平衡紊乱的小结呼吸性碱中毒（呼吸性碱中毒（H H2 2COCO3 3 ）呼吸性酸中毒（呼吸性酸中毒（H H2 2COCO3 3 ）H H2 2COCO3 3异常异常代谢性碱中毒（代谢性碱中毒（NaHCONaHCO3 3 ）NaHCONaHCO3 3异常异常代谢性酸中毒（代谢性酸中毒（NaHCONaHCO3 3 ）(需密切注意各类型之间的相互转化需密切注意各类型之间的相互转化)