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[笔试资源] 酸碱平衡

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发表于 2018-11-13 08:55:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
酸碱稳态是体内细胞外液(ECF)pH的稳态调节。 ECF中酸和碱之间的适当平衡(即pH)对于身体的正常生理和细胞代谢是至关重要的。细胞内液和细胞外液的pH需要保持在恒定水平。

许多细胞外蛋白质如血浆蛋白和身体细胞的膜蛋白对其细胞外pH的三维结构非常敏感。因此存在严格的机制以将pH保持在非常窄的范围内。在可接受的pH范围之外,蛋白质变性(即它们的3-D结构被破坏),导致酶和离子通道(以及其他)发生故障。

在人类和许多其他动物中,通过三道防线涉及的多种机制维持酸碱稳态:

第一道防线是各种化学缓冲液,它们可以最大限度地减少pH值变化,否则这些变化会在不存在时发生它们不会纠正pH偏差,但仅用于减少否则会发生的变化程度。这些缓冲液包括碳酸氢盐缓冲系统,磷酸盐缓冲系统和蛋白质缓冲系统。
ECF的pH的第二道防线包括控制ECF中的碳酸浓度。这是通过呼吸速率和深度的变化(即通过过度通气或通气不足)来实现的,其在血浆中排走或保留二氧化碳(并因此保留碳酸)。
第三道防线是肾脏系统,它可以向ECF或从ECF中添加或去除碳酸氢根离子。碳酸氢盐衍生自代谢二氧化碳,其在肾小管细胞中酶促转化为碳酸。碳酸自发地离解成氢离子和碳酸氢根离子。当ECF中的pH趋于下降(即变得更酸性)时,氢离子被排泄到尿液中,而碳酸氢根离子被分泌到血浆中,导致血浆pH升高(校正初始下降)。如果ECF中的pH趋于上升,则会发生相反的情况:碳酸氢根离子随后排泄到尿液中,氢离子进入血浆。
生理纠正措施构成了第二道和第三道防线。这是因为它们通过改变缓冲液来操作,每个缓冲液由两个组分组成:弱酸及其共轭碱。它是弱酸与其共轭碱的比例浓度,决定了溶液的pH值。因此,通过首先操纵弱酸的浓度,其次是其共轭碱的浓度,可以非常精确地将细胞外液(ECF)的pH调节至正确的值。碳酸氢盐缓冲液,由碳酸(H2CO3)和碳酸氢盐(HCO-)的混合物组成
3)溶液中的盐,是细胞外液中最丰富的缓冲液,也是可以非​​常容易且迅速地改变其酸碱比的缓冲剂。

当酸度高时,酸碱失衡称为酸性血症,酸性低时称为碱性血症。

目录
1 酸碱平衡
2 不平衡
3 参考

酸碱平衡
包括血浆在内的细胞外液的pH通常由化学缓冲液,呼吸系统和肾脏系统在7.32和7.42之间严格调节。

通过吸收过量的氢H +,水性缓冲溶液将与强酸或强碱反应
 离子或氢氧化物OH-
 离子,用弱酸和弱碱取代强酸和强碱。这具有抑制pH变化的影响或减少否则将发生的pH变化的效果。但缓冲液无法纠正溶液中的异常pH值,无论是在试管中还是在细胞外液中。缓冲剂通常由溶液中的一对化合物组成,其中一种是弱酸,另一种是弱碱。 ECF中最丰富的缓冲液由碳酸(H2CO3)和碳酸氢盐(HCO-)溶液组成。
3)盐,通常是钠(Na +)。因此,当OH-过量时
 溶液中的离子碳酸通过形成H2O和碳酸氢盐(HCO-)部分地中和它们
3)离子。类似地,过量的H +离子被缓冲溶液的碳酸氢盐组分部分中和,形成碳酸(H2CO3),由于它是弱酸,因此大部分保持未解离的形式,释放的H +离子比溶液少得多。原来强酸会做的。

缓冲溶液的pH仅取决于弱酸与弱碱的摩尔浓度的比率。溶液中弱酸的浓度越高(与弱碱相比),所得溶液的pH越低。类似地,如果弱碱占优势,则产生的pH越高。

利用该原理来调节细胞外液的pH(而不仅仅是缓冲pH)。对于碳酸 - 碳酸氢盐缓冲液,弱酸与弱碱的摩尔比为1:20,pH值为7.4;反之亦然 - 当细胞外液的pH值为7.4时,该液体中碳酸与碳酸氢根离子的比例为1:20。

因此,存在至少两个负责调节血浆pH的稳态负反馈系统。第一种是二氧化碳的血液分压的稳态控制,其决定了血浆中的碳酸浓度,并且可以在几秒内改变动脉血浆的pH。动脉血中二氧化碳的分压由延髓的中央化学感受器监测,因此是中枢神经系统的一部分。这些化学感受器对脑脊液中的pH和二氧化碳水平敏感。 (外周化学感受器分别位于主动脉弓和颈动脉附近的颈动脉体和颈动脉分叉处。这些化学感受器主要对动脉血中氧分压的变化敏感,并且因此不直接参与pH稳态。)

中央化学感受器将其信息发送到脑干的延髓和脑桥的呼吸中枢。然后呼吸中心确定肺泡的平均通气速率,以保持动脉血中的分压二氧化碳恒定。呼吸中枢通过激活呼吸肌肉(特别是隔膜)的运动神经元来实现。动脉血浆中二氧化碳分压升高到5.3kPa(40mmHg)以上反射导致呼吸速率和深度增加。当二氧化碳的分压恢复到5.3kPa时,恢复正常呼吸。如果二氧化碳的分压低于正常范围,则会发生相反的情况。呼吸可暂时停止,或减慢以使二氧化碳再次在肺和动脉血液中积聚。

用于血浆HCO的传感器 -
3浓度是不确定的。远端回旋小管的肾小管细胞很可能本身对血浆的pH敏感。这些细胞的新陈代谢产生二氧化碳,二氧化碳迅速转化为H +和HCO-
3通过碳酸酐酶的作用。当细胞外液倾向于酸性时,肾小管细胞将H +离子分泌到管状液体中,从那里它们通过尿液离开体内。 HCO-
3种离子同时分泌到血浆中,从而提高血浆中的碳酸氢根离子浓度,降低碳酸/碳酸氢根离子比率,从而提高血浆的pH。当血浆pH值升至正常值以上时,会发生相反的情况:碳酸氢根离子排入尿液,氢离子排入血浆。它们与等离子体中的碳酸氢根离子结合形成碳酸(H + + HCO-
3 = H 2 CO 3),从而提高细胞外液中的碳酸:碳酸氢盐比率,并使其pH值恢复正常。

通常,代谢产生的废酸多于碱。因此尿液通常是酸性的。当谷氨酸和谷氨酰胺(过量,不再需要的氨基)的载体被远端肾小管上皮细胞脱氨时,这种尿酸在一定程度上被氨(NH3)中和,其排泄到尿液中。因此,尿中的一些“酸含量”存在于尿液中所得的铵离子(NH 4 +)含量中,尽管这对细胞外液的pH稳态没有影响。

失调
另见:酸灰假设


人血浆的酸碱组学图,显示当碳酸(二氧化碳分压)或碳酸氢盐过量或缺乏血浆时对血浆pH的影响
当显着的损伤导致血液pH值偏离正常范围(7.32至7.42)时,会发生酸碱失衡。 ECF中异常低的pH称为酸性血症,异常高的pH称为碱性血症。

第二对术语用于酸碱病理生理学:“酸中毒”和“碱中毒”。它们通常用作“酸性血症”和“碱性血症”的同义词,尽管这会引起混淆。 “Acidaemia”明确指代ECF的pH的实际变化,而严格地说,“酸中毒”是指ECF中碳酸量的增加或HCO-量的减少。
ECF中的3个。任何一种改变本身(即如果由碱中毒“未补偿”)会引起酸性血症。类似地,碱中毒是指ECF中碳酸氢盐浓度的升高,或者指二氧化碳分压的降低,其中任何一种都会使ECF的pH值升高到正常值以上。酸中毒和碱中毒这一术语应始终用形容词来表示干扰的原因:“呼吸”(表示二氧化碳分压的变化)或“代谢”(表示碳酸氢盐浓度的变化)。 ECF)。因此存在四种不同的酸碱问题:代谢性酸中毒,呼吸性酸中毒,代谢性碱中毒和呼吸性碱中毒。这些条件中的一种或组合可以同时发生。例如,代谢性酸中毒(如在不受控制的糖尿病中)几乎总是通过呼吸性碱中毒(过度通气)部分地补偿,或者可以通过代谢性碱中毒完全或部分地纠正呼吸性酸中毒。

酸中毒是否导致酸性血症取决于伴随的碱中毒的程度。 如果一个取消另一个(即碳酸与碳酸氢盐的比例返回到1:20),则既没有酸性血症也没有碱性血症。 如果伴随的碱中毒压倒酸中毒,则会导致碱性血症; 而如果酸中毒大于碱中毒,则酸性血症是不可避免的结果。 同样的考虑因素决定了碱中毒是否会导致碱性血症。

胎儿的正常pH值与成人的pH值不同。 在胎儿中,脐静脉pH的pH通常为7.25至7.45,脐动脉的pH通常为7.18至7.38。

另见
Acid ash hypothesis

参考
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