第17章水-电解质代谢与酸碱平衡教学内容

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1、生物化学 第十七章水 电解质代谢与酸碱平衡 吉林医药学院李妍 第十七章水 电解质代谢与酸碱平衡 第一节水代谢第二节电解质代谢第三节钙磷代谢第四节微量元素代谢第五节酸碱平衡 水和电解质既是人体的重要组成成分 也是构成体液 bodyfluid 的主要成分 体液是指体内的水分及溶解于水中的无机盐和有机物的总称 体液中的无机盐 某些小分子有机化合物和蛋白质等常以离子状态存在 称为电解质 水和电解质代谢 waterelectrolytemetabolism 又称为水 电解质平衡 waterelectrolytebalance 引言 机体在生命活动过程中不断地从食物中摄取酸性物质和碱性物质 同时自身又不断

2、地产生酸碱物质 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值维持在相对恒定的范围内 这一过程称为酸碱平衡 acid basebalance 正常人血浆的pH值总是维持在7 35 7 45之间 第一节 水的代谢 一 水的生理功能 二 水的平衡 第一节水代谢 一 水的生理功能 一 调节体温 水的比热大 当1g水从15 升至16 需吸收4 2J 1cal 的热量 水能吸收或释放较多的热量而本身的温度却无较大改变 水的蒸发热大 1g水从37 至完全蒸发需吸收2415J 575cal 的热量 故蒸发少量汗液就能散发大量热量 水的流动性大 导热性强 血液循环能使各组织器官代谢

3、产生的热在体内迅速均匀分布并通过体表散发 二 促进并参与物质代谢 三 运输作用 水是体内的良好溶剂 能溶解物质 促进化学反应的发生 水分子还直接参与体内的代谢反应 水解 水化 加水脱氢等 在物质及能量代谢过程中起着重要作用 水的黏度小 流动性大 有利于运输各种营养物质和代谢产物 唾液有利于食物吞咽及咽部湿润 泪液能防止眼球及结膜干燥 关节滑液有助于关节活动 呼吸道与胃肠道黏液 胸腔与腹腔浆液等都是良好的润滑剂 四 润滑作用 五 结合水的作用 结合水是指与蛋白质 核酸和蛋白多糖等物质结合而存在的水 它与自由水不同 无流动性 因而对维持生物大分子构象 保持细胞 组织 器官的形态 硬度和弹性起到一定

4、的作用 一 水的摄入 二 水的平衡 饮水 1200ml 食物水 1000ml 代谢水 300ml 成人每天需水 2500ml 3 消化道排水各种消化腺分泌的消化液 每日约8000ml 其中绝大部分被肠道重吸收 只有150ml左右随粪便排出 二 水的排出 1 肺排水成人每日由肺以水蒸气形式排出水约350ml 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 各种消化液的pH 电解质含量 mmol L 及每天分泌量 ml 正常需水量 2500ml 最低需水量 1200ml 正常尿量 1500ml 最低尿量 500ml 4 肾排水 2 成人由尿排出至少35g d代谢

5、废物 溶解1g需15ml水 故最低尿量为500ml 低于此值称少尿 1 正常人尿量约1500ml d 受饮 排水量影响 第二节 电解质代谢 一 电解质的生理功能 二 体液电解质含量与分布 第二节电解质代谢 三 水和电解质平衡的调节 代谢水正常成人每日体内代谢生成的内生水约300ml 每100g糖氧化分解时约产生55ml水 每100g脂肪氧化分解时约产生107ml水 每100g蛋白质氧化分解时可产生41ml水 在严重创伤 如挤压综合征 时 由于大量组织细胞破坏 体内可迅速生成大量代谢水 每破坏1kg肌肉组织可释放出约850ml代谢水 知识拓展 一 电解质的生理功能 一 维持体液渗透压和酸碱平衡

6、Na Cl 是维持细胞外液渗透压的主要离子 而K HPO42 是维持细胞内液渗透压的主要离子 体液中的电解质 如HCO3 HPO42 等 及其相应的酸类可组成缓冲对 是维持体液酸碱平衡的重要缓冲物质 神经 肌肉兴奋性 心肌兴奋性 四 构成组织细胞成分 二 维持神经 肌肉的兴奋性 三 参与物质代谢 二 体液电解质的含量与分布 一 体液电解质的含量 体液中所含电解质按含量可分为主要电解质和微量元素两类 它们在细胞内 外的分布各不相同 主要电解质包括K Na Ca2 Mg2 Cl HCO3 HPO42 有机酸根和蛋白质负离子等 微量元素含量较少 主要有铁 铜 锌 硒 碘 钴 锰 钼 氟 硅离子等 体

7、液中各种主要电解质的含量 二 体液电解质的分布 1 体液电解质含量以mEq L表示 细胞内外阴 阳离子相等而呈电中性 以mmol L表示无此特点 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 是因为细胞内液含产生的渗透压较小的蛋白质和二价离子较多所致 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 一 神经系统调节 三 水和电解质平衡的调节 下丘脑有口渴中枢 当机体因大量出汗

8、 失水过多等原因引起细胞外液渗透压升高时 口渴中枢的渗透压感受器受刺激 产生兴奋并传至大脑皮层而产生口渴感 而饮水后血浆渗透压回降 因此渴感消失 二 激素调节 1 抗利尿激素 antidiuretichormone ADH ADH可提高肾远曲小管及集合管对水的通透性 促进水的重吸收 从而维持体液渗透压的平衡 其主要作用机制为增强肾小管细胞膜上腺苷酸环化酶 AC 的活性 进而增加环一磷酸腺苷 cAMP 的生成 2 醛固酮 aldosterone 醛固酮的主要作用是促进肾远曲小管和集合管通过K Na 和H Na 交换促进K 和H 的排出及对Na 的主动重吸收 因此醛固酮有排钾 排氢 保钠的作用 同

9、时 随着Na 主动重吸收的增加 Cl 和水的重吸收也增多 因此醛固酮也有保水的作用 3 心房利钠因子 atrialnatriureticfactor ANF 急性的血容量增加可使ANP释放入血 从而引起强大的利钠和利尿作用 反之 限制钠 水摄入或减少静脉回心血量则能减少ANP的释放 ANP对水 电解质代谢的影响主要有 强大的利钠 利尿作用 拮抗肾素 醛固酮系统的作用 显著减轻失水或失血后血浆中ADH水平增高的程度 舒张血管 降低血压的作用 4 其他激素 甲状旁腺激素能促进肾远曲小管对Ca2 的重吸收 抑制近曲小管对磷酸盐的重吸收 抑制近曲小管对Na K 和HCO3 的重吸收 降钙素能抑制肾小管

10、对Na K Mg2 及钙 磷的重吸收 甲状旁腺激素还能促进肾小管对Mg2 的重吸收 雌激素可促进Na 水在体内潴留 胰岛素可促进K 进入细胞 甲状腺激素可引起K 移出细胞并从尿中排出 第三节 钙磷代谢 一 钙磷的含量与分布 二 钙磷的吸收与排泄 第三节钙磷代谢 三 钙磷的生理功能 四 血钙与血磷 五 钙磷代谢的调节 钙占体重1 5 2 2 总量700 1400g 磷占体重0 8 1 2 总量400 800g 一 钙磷的含量与分布 一 钙磷的含量 二 钙磷的分布 钙磷的分布 99 以上的钙和85 以上的磷以羟磷灰石 3Ca3 PO4 2 Ca OH 2 的形式参与构成骨盐 存在于骨及牙齿中 其余

11、则以溶解状态分布于体液和软组织中 二 钙磷的吸收与排泄 一 钙的吸收与排泄 1 钙的吸收 机体的不同生长发育阶段及生理状态对钙的需要量和吸收量有较大差异 且易导致缺乏症 吸收部位 十二指肠及小肠上端 吸收率25 40 影响吸收的因素 1 维生素D是促进小肠对钙吸收的最重要因素 2 酸性环境钙盐易溶解 降低肠道pH值可促进钙的吸收 故常用乳酸钙 葡萄糖酸钙等补钙 3 过多的草酸 植酸 脂肪酸 碱性磷酸盐等可与钙结合形成难溶性钙盐 阻碍钙的吸收 镁盐过多也可抑制钙的吸收 4 钙的吸收率与年龄呈反比 这是老年人易于缺钙而发生骨质疏松的原因之一 2 钙的排泄 人体每日摄入的钙 大约80 从粪便排出 2

12、0 经肾排出 成人每日进出体内的钙量大致相等 多吃多排 少吃少排 维持动态平衡 二 磷的吸收与排泄 1 磷的吸收 磷在食物中广泛分布 可随钙一同吸收 并能在体内保存 因此不易缺乏 磷的每日需要量为800 900mg 主要来自食物中的磷脂 磷蛋白和某些磷酸酯 磷的吸收部位及其影响因素与钙大致相同 食物中的Ca2 Fe2 和Mg2 过多时 可与磷酸根结合形成不溶性的盐而影响其吸收 2 磷的排泄 尿磷排泄量常随食物含磷量的多少而变化 约60 80 的磷由尿排出 其余随粪便排出 当肾功能不全时可引起血浆无机磷升高 磷与血浆钙结合而在组织中沉积 导致某些软组织发生异位钙化 三 钙磷的生理功能 参与构成骨

13、盐 磷的生理功能 组成核苷酸 核酸 磷脂 磷蛋白等 在物质代谢中以其有机化合物的形式参与反应 参与体内能量的生成 贮存及利用 参与物质代谢的调节 酶的磷酸化和脱磷酸化 参与酸碱平衡的调节 血浆中的HPO42 与H2PO4 构成缓冲对 可对体液酸碱平衡进行调节 四 血钙与血磷 正常血钙浓度为2 25 2 75mmol L 9 11mg dl 血浆钙的存在形式有两种 1 结合钙 蛋白结合钙 非扩散性钙 扩散结合钙2 游离钙即钙离子 Ca2 血浆 Ca2 与血液pH值的关系可表示为 K为常数 一 血钙 正常人血浆各种钙的浓度 二 血磷 血磷指血浆中无机磷酸盐的含量 随年龄的增长而下降 新生儿约为1

14、78mmol L 成人为1 0 1 6mmol L 无机磷酸盐 血浆 有机磷酸酯 红细胞 存在形式 三 血浆中钙磷含量的关系 当 Ca P 40 钙 磷以骨盐形式沉积在骨组织中 当 Ca P 35 骨组织钙化障碍 严重可致骨盐溶解脱钙 引起佝偻病 儿童 或软骨病 成人 1 用 Ca 和 P 分别代表正常成人1dl血浆中钙和磷的mg数 二者之间有如下关系式 Ca P 35 40 一 1 25 OH 2 D3的调节 五 钙磷代谢的调节 1 1 25 OH 2 D3在促进Ca2 吸收的同时增加磷的吸收 2 既可加速间叶细胞形成新的破骨细胞 又可增强破骨细胞的活性 从而促进骨的吸收 动员骨质中的钙释放

15、入血 3 直接促进肾近曲小管对钙磷的重吸收 降低尿钙和尿磷浓度 钙磷乘积当钙磷乘积大于40时 钙 磷以骨盐形式沉积于骨组织 而钙磷乘积小于35时 骨组织钙化障碍 严重可致骨盐溶解脱钙 影响正常的成骨作用 在儿童和成人分别引起佝偻病和软骨病 因此该乘积数值可作为佝偻病 软骨病临床诊断和疗效判断的参考指标 临床应用 二 甲状旁腺素 PTH 的作用 三 降钙素 CT 的作用 第四节 微量元素代谢 一 铁的代谢 二 锌的代谢 第四节微量元素代谢 三 铜的代谢 四 碘的代谢 五 硒的代谢 凡含量占人体总重量的万分之一以下 每日需要量在100mg以下的元素均称为微量元素 microelementortra

16、ceelement 目前公认的人体必需微量元素主要有铁 硅 氟 锌 铜 锡 碘 锰 钼 硒 钴 镍 铬 钒等 仅占人体总重量的0 05 左右 微量元素主要来自食物 其作用主要 参与构成酶的活性中心或辅酶 参与体内物质的运输 参与激素和维生素的合成 一 铁 人体含铁 iron 总量为4 5g 女性略低于男性 铁在体内分布很广 其中65 70 的铁存在于血红蛋白 3 存在于肌红蛋白 l 存在于各种含铁酶类 其余25 30 以铁蛋白 含铁血黄素和未知铁化物等形式贮存于肝 脾 骨髓 肌肉和肠黏膜等组织器官中 在血浆中运输的铁仅占0 1 左右 一 含量与分布 胃酸 维生素C 半胱氨酸和谷胱甘肽等还原性物质因可将Fe3 还原为Fe2 从而有利于铁的吸收 某些氨基酸 柠檬酸 苹果酸和胆汁酸等可与铁结合成可溶性鳌合物 促进了铁的吸收 植酸 草酸和鞣酸等可与铁形成不溶性铁盐而阻碍铁的吸收 小肠黏膜细胞中存在铁的特异受体 能根据需要控制铁的摄入量 当体内贮存铁增多时则吸收减少 反之 贮存铁不足时则增加吸收铁增多 主要在十二指肠和空肠上段吸收 二 吸收与排泄 正常人体铁的日排出量为0 95 1 02mg 其

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