第十二章 水盐代谢、酸碱平衡

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肺通气量改变
(三)肾脏的调节作用
1 肾脏对血浆中碳酸氢钠浓度的调节
碳酸氢盐的重吸收需H+和碳酸酐酶 (Carbonic Anhydrase)
碳酸酐酶的作用 H2CO3 → CO2 + H2O H+——Na+交换
2 肾小管的泌氨作用(排出强酸 H+ )
NH3 + H+ →NH4+ 三种调节协同作用,共同精确调节体内的酸碱平衡
摄入(ml)
排出(ml)
饮水 1000~1300 尿量 1000~1500
食物水 700~900 皮肤蒸发
500
代谢水
300 呼吸蒸发
350
粪便水
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0
合计 2000~2500
2000~2500
加压抗利尿激素作用机理
醛固酮作用机理
醛固酮aldosterone C21H28O5。 11β ,21-二羟-3,20-二氧-4-孕烯-18-醛。
NaPr Hpr
红细胞内
K2HPO4 KH2PO4 KHCO3
H2CO3 KHb(O2) HHb(O2)
缓冲作用的原理
pH = pKa + lg[盐]/[酸]
pH = pKa + lg[HCO3-]/[H2CO3] = 6.1 + lg20/1 = 6.1 + 1.3 = 7.4
H+ + HCO3- → H2CO3 OH- + H2CO3 → HCO3- + H2O H2CO3 → H+ + HCO3-
饮水、饲料中的水和代谢水
1g脂肪氧化产生 10. 7ml水 骆驼
1g糖
6. 0ml
1g蛋白质
4. 1ml
3 水的丢失
尿 + 粪中水 + 皮肤和肺蒸发的水 + 出汗水 + 乳中水 不感觉失水——皮肤和肺蒸发的水 生理需水量—— 粪中水+不感觉失水+最低排尿量
正常人每日水的摄入和排出量
表1 机体内外水的平衡
酸中毒
pH=
碱中毒
HCO3H2CO3
代谢性
酸中毒 碱中毒
酸中毒 呼吸性 碱中毒
第三节 钙磷代谢
一 钙、磷在体内的分布及其生理作用
钙和磷占机体总灰份的70%以上,是体内含量最 丰富的无机元素。在正常成人,钙约占体重1.52.2%,磷占体重0.8-1.2%,其中99%的钙和86%的磷 以羟磷灰石的形式存在于骨和牙齿当中。其余1%分 布于细胞外液中,以溶解状态存在。
(二) 肺呼吸对血浆中碳酸浓度的调节
只能调整碳酸氢根和碳酸的比值, 不能调整碳酸氢根和碳酸的绝对含量

肺的调节----CO2
• 肺来通维过持改血变浆pCHO相2的对排恒出定量调节血浆碳酸调浓节度机,制

CO2
CO2 PaO2 pH

方 式
CCOO2 2
延髓化学R 呼吸中枢
外周化 学R
特点:
呼吸运动 改变
1 由粪排出 内源性粪钙 外源性粪钙
2 由尿排出 甲状旁腺素(parathyroid hormone,PTH) 降钙素(calcitonin,CT)
3 由乳和蛋排出
(三)钙、磷在骨中的沉积和动员 1 骨的组成
骨由无机盐、又称骨盐(bony salts)、有机基质和骨细胞 等组成。骨盐增加骨的硬度,基质决定骨的形状及韧性,骨细 胞在代谢中起主导作用。
H2CO3
1 CA
CO2+H2O
肾小管腔
Na+ Cl-

NH 4
N+H4Cl H
NH3

H
NH
+ 4
三 酸碱平衡的紊乱
1 呼吸性酸中毒(respiratory acidosis)
肺障碍CO2不能及时排出,见于麻醉、肺部疾 患、 胸部外伤等
2 呼吸性碱中毒(respiratory alkalosis)
(4)实验表明,胶原纤维的成熟和骨样组织的正常 是骨盐沉着的重要前提。
3 骨吸收与脱钙
骨在不断的新旧更替之中,原有旧骨的溶解和消 失称为骨的吸收(bone resorption)或溶骨作用 (osteolysis)。溶骨作用包括基质的水解和骨盐的溶 解(脱钙decalcification)。溶骨作用主要由破骨细
破骨细胞的溶酶体释放出多种水解酶类,如胶 原酶可水解胶原纤维,糖苷酶水解氨基多糖。同时, 破骨细胞通过糖原分解代谢产生大量乳酸、丙酮酸 等酸性物质扩散到溶骨区,使局部酸性增加,促使 羟磷灰石从解聚的胶原中释出。破骨细胞产生柠檬 酸能与Ca2+结合形成不解离的柠檬酸钙,降低局部 Ca2+的浓度,从而促进磷酸钙的溶解。因骨的有机 质主要为胶原,血及尿中羟脯氨酸的量作为溶骨程 度的参考指标。
肾脏的调节
• 肾脏通过排酸(H+或固定酸)以及重吸收碱 (HCO3- )对酸碱平衡进行调节
近端肾小管
泌H+


远端肾小管泌H+

重吸收HCO3-

肾小管泌 NH4+ (NH 3 )
近端肾小管泌H+(Na+— H +)
K+
HCO3-
Cl-
Na+
H+ HCO3- H2CO3
CA
Na+CO2+ H2O
毫渗透摩尔浓度:1升溶液中所含该物质的毫渗透摩尔数。
1摩尔任何物质所含粒子的数目是相等的。溶于1升水中, 均产生2.267×106Pa的渗透压,即为1渗量。
(1) 1摩尔任何物质指溶于水时不再解离的粒子,与粒子的 价数无关;
(2) 溶液的渗透压取决于所含粒子的数目是指有效粒子数目, 尤其是对于浓溶液。
HCO 3 -
H+
H2CO3
CA
CO2+ H2O
Na+
H+
HCO3-
H2CO3 CA
CO2 + H2O
NH4+的排出
外周毛细 血管
Na+ HCO3-
Cl-
近端肾小管
CO2+H2O H2CO3

Na
1CA

H
NH4+
HCO3- NH3
谷氨酰胺 1谷氨酸
酶 NH3
ClHCO3-
α-酮戊 二酸

H
集合管
aldosterone是肾上腺皮质激素的一种。醛固酮 是肾上腺皮质球状带所分泌,属于盐皮质激素,其本 质为固醇类。其作用是促进Na+在体内贮留,同时排出 K+。是由肾上腺皮质球状带生成,并受肾脏分泌的血 管紧张肽原酶,即血管紧张肽(renin即angiotensin) 的调节。
第二节 体液的酸碱平衡
体液缓冲系统的调节
• 缓冲系统:由弱酸和其共轭碱构成的具有缓 冲酸或碱能力的混合溶液体系。
H2CO3
弱酸
H ++HCO3-
共轭碱
HCl +NaHCO3 缓 冲 方 式 H2CO3 + NaOH
H2CO3 + NaCl
NaHCO3 +H2O
血浆中 NaHCO3
H2CO3 Na2HPO4 NaH2PO4
2 成骨作用
骨的生长、修复或重建过程,称为成骨作用 (osteogenesis)。成骨过程中,成骨细胞先合成胶 原和蛋白多糖等细胞间质成分,形成所谓“骨样 质”(osteoid),继后骨盐沉积于骨样质中,此过 程称为钙化(calcification)。
(1)电镜下可见成骨细胞表面突起形成很多囊泡。囊 泡膜富含类脂并具有很高的碱性磷酸酶活性,可水解 基质中多种磷酸酯,使无机磷浓度升高。囊泡中富含 丝氨酸磷酯,能与Ca2+紧密结合,故能有效摄取周围 基质中Ca2+。此外,成骨细胞具有钙泵作用,可从周 围间隙中浓集钙。这些因素共同作用,使骨组织钙化 局部Ca2+和HPO42-升高,使[Ca]×[P]积升高, 利于钙盐的沉积。
(一) 钙、磷的吸收
钙和无机磷在小肠前段吸收,有机磷则消化后在小肠后 段吸收,钙是靠主动吸收,磷可能是靠被动吸收。
影响钙、磷吸收的因素: 1 饲料原因——饲料中二者的含量、比值及其他因素 (植酸、草酸等) 2 动物本身的原因——肠道pH值、体内维生素D3的含量、 甲状旁腺激素、动物的年龄。
(二)钙、磷的排出
正常成人,成骨与溶骨作用维持动态平 衡,骨骼发育生长时期,成骨作用大于溶骨 作用。而老年人则骨的吸收明显大于骨的生 成,骨质减少而易发生骨质疏松症 (osteoporosis)。
4 钙磷代谢的调节
1)甲状旁腺素(Parathormone,PTH)
由甲状旁腺主细胞合成和分泌的一种单链多肽激 素,成熟PTH含84个氨基酸残基,分子量约为9500。 是维持血钙恒定的主要激素。 ① 对骨的作用
(2)正常血中存在钙化抑制物,如焦磷酸盐 (pyrophosphate),而成骨细胞囊泡中的磷酸酶可水解 焦磷酸盐,一方面解除其抑制作用,另一方面提供了 充分的无机磷作为骨盐沉着的原料。
(3)基质中的骨连接素可能提供羟磷灰石结晶形成的 “晶核”,促使羟磷石结晶的形成。骨钙素则可直接 结合羟磷灰石,避免羟磷灰石在局部堆积,使之有规
一 体液的酸碱度 血浆pH7.24-7.54 pH6.8 pH7.8分别是极限值
二 体液酸碱平衡的调节 (一) 血液的缓冲体系
1 血浆中 NaHCO3/H2CO3;Na-蛋白质/H-蛋白质; Na2HPO4/NaH2PO4
2 红细胞中KHCO3/H2CO3;KHbO2/HhbO2;KHb/HHb; K2HPO4/KH2PO4
第十二章 水盐代谢与酸碱平衡
第一节 体液
一 体内总水量 动物体内的液体,称体液。占体重的60%-70% 幼畜>成畜,瘦弱者>肥胖者 二 体液的分区 细胞内液 体重50% 细胞外液 体重20%(血浆5% + 组织间液15%)
三 体液各分区的组成
1 体液中所含物质的浓度表示方法
毫摩尔浓度:1升溶液中所含某物质的毫摩尔数。
肺通气过度,见于应激时呼吸增加
3 代谢性酸中毒(metabolic acidosis):体内产酸过多 或丢碱过多
见于酮血症、妊娠毒血症、瘤胃异常、休克、 肠炎、腹泻等 4 代谢性碱中毒(metabolic alkalosis) :酸的丢失造 成
犬呕吐、牛的皱胃变位和十二指肠阻塞
机体的代偿作用
酸碱平衡紊乱的类型
骨骼不仅是身体的支持组织,也是贮存大量钙、 磷、钠、镁的器官,在维持体液电解质浓度的稳定性 上具有重要作用。此外,骨盐中的Ca2+还可与体液中 的H+交换,当体液中[H+]增多(酸中毒)时,由于 Ca2+— H+交换,可致骨盐溶解。
骨基质包括胶原和非胶原化合物,胶原约占90%以 上。非胶原蛋白中含量较多的是骨钙素(osteocalcin) 和骨连接素(osteonectin)。骨钙素为一种依赖维生素 K的小分子酸性蛋白质,分子量约6000,其谷氨酸残基 在γ 位羧化为γ -羧基谷氨酸,与羟磷灰石、Ca2+有很 高亲和力,骨连接素是附着于胶原的一种糖蛋白,易 与羟磷石结合,可能作为骨盐沉积的核心。
骨中的灰分Ca 36% ,P 17% Ca:P = 2:1
(二)血液中的钙和磷
磷主要在红细胞内以有机磷酸酯的形式存在,还有 一部分是无机磷,以HPO42-和H2PO4-形式存在。
(三) 细胞内的钙
存在于线粒体中,肌细胞则存于肌浆网中
二 钙和无机磷的代谢
两个平衡:由饲料摄入的量和体内排出的量 血浆中钙、磷的浓度的正常恒定
骨盐占骨干重的65~70%,其主要成分为磷酸钙,占84%, 其它还有CaCO3占10%,柠檬酸钙占2%,磷酸镁占1%,和Na2HPO4 占2%等。骨盐约有60%以结晶的羟磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2 hydroxyapatite)形式存在,其余40%为无定形的CaHPO4。
体液中其他离子如Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、 HCO3-、F-,柠檬酸根等可吸附在羟磷灰石的晶格之 间。骨晶性质稳定,不易解离,但在其表层进行离子 交换的速度较快。
PTH作用于靶细胞膜上腺苷酸环化酶系统,增加 胞浆内cAMP及焦磷酸盐(PPi)的水平。前者促进线粒 体内Ca2+向胞浆透出,后者则作用于细胞膜外侧,增 加Ca2+ 向细胞内透入,使细胞浆Ca2+浓度升高,于 是细胞膜上的“钙泵”被激活,将Ca2+大量输送到细 胞外液。PTH作用的总效应是升高血钙。
细胞外液中钙离子的作用
1 降低神经肌肉的兴奋性; 2 降低毛细血管和膜的通透性; 3 维持正常的肌肉收缩; 4 维持神经冲动的正常传导; 5 参与血液凝固。
细胞外液中磷的作用
1 构成机体的成分,如生物膜、核酸等; 2 参与体内物质代谢,如一些酶的磷酸化调节; 3 ATP 4 缓冲作用
(一) 骨骼中的钙和磷
0.9% NaCl, 1. 5% NaHCO3 ,5% 葡萄糖
2 细胞外液的组成 Na+ Cl- HCO33 细胞内液的组成 K+ Mg2+ 蛋白质
四 体液在组织个分区间的交流
1 血浆和组织间液的交流 2 组织间液和细胞内液的交流
五 水的代谢
1 水的生理作用
溶剂,参与反应,调节体温
2 水的摄入
体内代谢所产生的H2CO3靠血红蛋白来缓冲
以碳酸和碳酸氢盐的缓冲能力最大,碳酸 氢根的含量称为碱储。但体内产生的碳酸 或CO2主要靠血红蛋白来缓冲。 缓冲系统只能维持碳酸和碳酸氢盐的相对 比值(pH值不变),并不能改变二者的 绝对量,即不能改善血浆的缓冲能力。
局限性:1)pH值仍下降,导致酸中毒或碱中毒 2)缓冲能力不是绝对的
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