专科(生物化学)第13章 酸碱平衡

缓冲的结果使碱性较强的BOH转变成碱性
较弱的BHCO3，因而血液的pH值不致发生明
显的升高。
3.对挥发性酸（ H2CO3 ）的缓冲

（l）在组织： 血液流经组织时，组织中的CO2扩散入红细胞，经碳 酸酐酶（CA）催化与 H2O化合成H2CO3。 H2CO3主要被血红蛋白缓冲体系中的KHb缓冲，生成 KHCO3和酸性较H2CO3更弱的HHb，故使血液PH不致过 度下降： CO2＋H2O H2CO3
内的HCO3－一起转运至血液形成NaHCO3。

经尿液酸化和泌氨作用的方式转运入血 的NaHCO3与肾小管滤液中的“重吸收” 不同，它是由肾小管细胞重新生成的，
故称为NaHCO3的再生。

通过上述过程可排出过多的酸性物质，
又可补充消耗的NaHCO3，故可有效地调
节酸碱平衡。
（３）肾小管K+及Na+的重吸收 （ K+－Na+交换） K+－Na+交换和 H+ －Na+可以相 互竞争，故 能影响体内的酸碱平衡。
一、血液的缓冲作用

较强的酸性或碱性物质进入血液后，被 血液稀释以及缓冲体系所缓冲，转变成
为较弱的酸性或碱性物质，使血液PH值
不致发生明显的改变。
（－）血液的缓冲体系

1．血液中缓冲体系的组成 血液是一种复杂的缓冲溶液，含有多种 由弱酸及相应的弱酸盐组成的缓冲对。 血液缓冲体系根据存在部位不同分为血 浆缓冲体系和红细胞缓冲体系。

血浆的缓冲体系含有下列缓冲对：

NaHCO３ Na2HPO4 Na－Pr （Pr：血浆蛋白） H2CO３ NaH2PO4 H－Pr
红细胞的缓冲体系含有下列缓冲对：
KHCO3
H2CO3
K2HPO4
KH2PO4
KHb
HHb
KHbO2 (Hb：血红蛋白）
HHbO2

血浆中主要的阳离子为Na＋，故弱酸盐为钠盐；

（二）非挥发性酸（固定酸）

物质代谢还不断产生一些酸性物质，如丙酮 酸、乳酸、β－羟丁酸、乙酰乙酸、尿酸等 有机酸以及磷酸、硫酸等无机酸，这些酸性 物质不能由肺呼出，过量时主要经肾排泄， 所以称为非挥发性酸或固定酸。

成人每日产生的固定酸约相当于50～90mmol 的 H ＋。
2．食物或药物

第三节 酸碱平衡失常

一、酸碱平衡失常的基本类型
NaHCO3
代谢性因素 呼吸性因素
（一）呼吸性酸中毒 （二）呼吸性碱中毒 （三） 代谢性酸中毒 （四） 代谢性碱中毒
H2CO3
代偿性 失代偿性

体内酸、碱过多或肺、肾的调节功能发生
障碍，均可使血浆中NaHCO3和H2CO3的浓度
血浆的PH取决于碳酸氢盐缓冲对中两种成分的 浓度比值而不是取决于它们的绝对浓度。
只要 NaHCO3与 H2CO3浓度之比为 20/1，血浆 的 pH即为 7.4； 如若一方浓度改变，而另一方作相应增减，使 比值仍维持在20/1，则血浆PH仍7.4 当此比值发生改变时，血浆PH值也随之而改变。



（ 2）泌氨作用 （ NH4+—Na+交换）

肾小管细胞不但能分泌H+还能分泌（ NH3由
谷氨酰胺水解或其他氨基酸脱氨基产生），
并且泌H+和泌NH3有相互加强作用。

分泌入管腔液中的 H+和 NH3结合成NH4+，后
者与原尿中 NaCl的Na+进行交换，所生成的
NH4Cl随尿排出，Na+被重吸收与肾小管细胞


但肺不能调节NaHCO3的浓度，NaHCO3浓度 的恢复还需要肾进行调节。
三、肾对酸碱平衡的调节

肾通过重吸收与再生NaHCO3以及排出过多 的碱来调节血中NaHCO3浓度，以维持 ［NaHCO3］／［ H2CO3］的正常比值。
这种调节作用是：由肾小管细胞的
泌氢、泌氨、泌钾及重吸收钠作用来完 成的。

正常情况下，人体每天从肾小球滤过的 NaHCO3约有 300g，但从尿中排出的仅 为 0. 3g，是滤过量的 0．1％，说明肾 脏重吸收NaHCO3的能力很强。

在肾小管细胞中含有碳酸酐酶（CA），该
酶催化CO2和H2O化合成H2CO3，后者解离成
H+和HCO3－ ， H+被分泌至管腔与原尿中
NaHCO3的Na+进行交换。回收的Na+和肾小
（－）NaHCO3的重吸收与再生

成人每天约有40－60mmol/L的H +进入
血液，这些H+可被NaHCO3缓冲而引起血
浆NaHCO3的浓度下降。

肾通过H+一Na+交换和NH4+一Na+交换的形
式重吸收和再生NaHCO3，以维持体液的
酸碱平衡。
1． NaHCO3的重吸收 （H+一Na + 交换）
管细胞内的 HCO3－一起转运入血液形成
NaHCO3。

可见，NaHCO3的重吸收是和H+－Na+交换紧
密联系在一起的。

肾对NaHCO3的重吸收有一定的阈值，约为
28mmol/L。当血中NaHCO3的浓度超过肾阈
时，肾小管细胞对NaHCO3的重吸收减少，
随尿排出的NaHCO3增多。 相反，如血中 NaHCO3浓度低于23 mmol/L

血浆中的NaHCO3主要用于缓冲固定酸，
其含量多少在一定程度上可以代表机体
对固定酸的缓冲能力。

故习惯上把血浆中NaHCO3的含量称为机
体的“碱储”，临床常用二氧化碳结合
力（CO2－CP）来表示碱储的多少。
2.对碱性物质的缓冲作用

碱性物质（BOH）进入血液后，主要被 H2CO3缓冲： BOH＋H2CO3 BHCO3＋H2O

H2CO3
H2O＋ CO2（肺呼出）
外流

血液缓冲体系在缓冲酸和碱中起重要作用， 但如果孤立地看，缓冲固定酸会使NaHCO3 含量减少而H2CO3含量增加，缓冲碱则使 H2CO3含量减少而NaHCO3含量增加，终究会 导致［NaHCO3］／［H2CO3］比值的改变。 然而在正常人，这样的改变是轻微的，原 因是机体还能通过肺和肾的进一步调节作 用，维持体液的酸碱平衡。


结果：终尿的［Na2HPO4］/［ NaH2PO4］
的比值降至l／99，PH也降至4．8。

除磷酸盐外，机体代谢所产生的固定酸
（如乳酸、乙酰乙酸、β－羟丁酸等）
经缓冲作用生成的固定酸钠也以同样方
式进行H+－Na+交换，Na+进入肾小管细
胞与HCO3－一起转运入血液形成
NaHCO3，固定酸则随尿排出。
血浆通过肾小球滤过而产生的原尿其 pH未变，仍 为7．4左右，［Na2HPO4］／［ NaH2PO4］的比值
也与血浆相同，为4／l。

当原尿流经肾小管时，肾小管细胞分泌出 的 H+与 Na2HPO4中的 Na+进行交换， Na2HPO4转变成 NaH2PO4随尿排出。 被重吸收的Na+则与肾小管细胞内的HCO3－ 一起转运入血液形成NaHCO3。

糖、脂肪和蛋白质彻底氧化的终产物是二氧化碳和 水，两者化合生成碳酸（CO2＋ H2O→ H2CO３ ）。

由于 HCO３ 通过肺部时能重新分解出 CO2呼出体 外，故将H2CO３称为挥发性酸。
成人每日约产生CO2300～400L，如全部生成H2CO３ , 再折算成H＋的量约相当于15mol的H＋ ，是体内产 生量最多的酸性物质。

红细胞中主要的阳离子为K＋，故弱酸盐为钾盐。 血浆中以碳酸氢盐缓冲体系最为重要，是缓冲固 定酸和碱的主要成分；
红细胞中以血红蛋白缓冲体系最为重要，是缓冲 挥发性酸的主要成分。


2．血浆的缓冲机制

血浆PH值主要取决于〔NaHCO3／H2CO3〕的比值。
正常人血浆NaHCO3浓度为24mmol/L，H2CO3浓度为1.2 mmol/L ，两者比值为20／l。
CO2的排出 血液中碱
呼吸加深加快， NaHCO3 PH H2CO3
呼吸中枢兴奋性 （＋） PCO2
H2CO3
CO2的排出 呼吸变浅变慢
呼吸中枢兴奋性 （－）
临床需密切观察病人的呼吸频率和呼吸深度

当血液对固定酸和碱进行缓冲后，血浆中 NaHCO3和H2CO3浓度会发生升高或降低。 通过肺的调节功能，可使H2CO3浓度恢复 或接近正常。
血浆PH值可按亨德森一哈塞巴方程式计算： [ NaHCO3] PH＝pKa＋lg [ H2CO3] 式中的 pKa是H2CO3解离常数的负对数，在 37℃时为 6．l，将此值与[NaHCO3]／[H2CO3]的比值代入上式． pH＝6．l＋lg 20／l＝6．l＋1．3＝7．4


第十八章 酸碱平衡

机体各种代谢反应及生理活动的正常进行有赖 于体液恒定的酸碱度（通常以PH值表示）。

正常人体各种体液的PH略有差异，细胞内液的
PH为7．0，细胞外液的PH稍高，血浆的PH为
7.35～7.45。

机体维持体液PH值在恒定范围内的过程称酸碱
平衡。
第一节
体内酸碱物质的来源

人体内酸性和碱性物质部分来自物质

二、肺对酸碱平衡的调节

肺可通过CO2排出量的增减来调节血中H2CO3的 浓度，以维持［NaHCO3］／［H2CO3］的正常 比值。 肺的呼吸作用受呼吸中枢的控制，而呼吸中 枢的兴奋性又与血液的二氧化碳分压（P CO2） 及PH有关。

PH 血液中酸 NaHCO3 H2CO3 H2CO3 PCO2
NaHCO3、KHCO3，使碱性的碳酸氢盐增多。

所以，水果、蔬菜是成碱食物，为体内碱性物质的
主要来源。

2．体内代谢产生如氨基酸分解代谢产 生的NH3、胺类等，但量少。 3．药物如小苏打（NaHCO3）、氢氧化 铝、苯妥英钠、乳酸钠等。

第二节
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酸碱平衡的调节
机体对酸碱平衡的调节，主要通过 血液的缓冲作用 协同作用 肺的呼吸功能 肾脏的重吸收和排泄功能
时，原尿中的NaHCO3几乎全部重吸收，以

保留体内的NaHCO3。

通过NaHCO3的重吸收，可免除NaHCO3的
丢失而稳定其在血中的浓度，但仍未进
行直接排酸和补充血液缓冲固定酸所消
耗的NaHCO3。 而排酸和补充NaHCO3则需要通过肾再生

NaHCO3的方式来解决。
2．NaHCO3的再生
（1）尿液酸化（ H+一Na + 交换）
酸碱平衡的调节过程



血液、肺、肾需共同参与缺一不可。 血液作为“先锋”反应迅速，但缓冲能力有限 且会导致NaHCO3和H2CO3浓度的改变。 肺虽也能快速调节，但只限于调节H2CO3的浓 度。 肾发挥作用较慢但强而持久，可排出多余的酸 和碱，还可调节NaHCO3浓度，因而是酸碱平 衡调节的最后一道重要防线。
人体酸碱平衡调节的实质，就在于调整血浆中 NaHCO3和H2CO3的含量，使二者的比值保持在 20/1。
1.对固定酸的缓冲

固定酸（HA）进入血液后，主要被NaHCO3 缓冲：


HA ＋ NaHCO3
缓冲的结果：
NaA ＋ H2CO3

使酸性较强的固定酸转变成固定酸钠，并 生成酸性较弱的H2CO3， H2CO3进一步分解 成H2O 及CO2， CO2可经肺呼出体外从而不 致使血液的PH值发生明显的下降。




KHb＋H2CO3
Hb02
KHCO3＋HHb
Hb＋ 02
血浆
组织液
内流

（2）在肺部：
血液运行至肺部时。HHb与02结合成HHb02，后者 与KHCO3作用生成KHbO2和H2CO3，H2CO3再分解成CO2 呼出： HHb＋ 02
HHb02＋KHCO3


HHb02
KHbO2＋ H2CO3

血钾浓度升高时，K+－Na+交换增强而H+－ Na+交换减弱，H+排出减少易堆积产生酸中毒。 当酸中毒时，则H+－Na+交换增强而K+ －Na+ 交换减弱，K+排出减少易堆积导致高血钾。 由此可见，高血钾和酸中毒可以互为因果。 同理， 低血钾和碱中毒也可以互为因果。

四、其它组织细胞对酸碱平衡的调节 （略）
的分解代谢，部分来自食物、药物及饮
料等。正常膳食情况下体内产生的酸性
物质多于碱性物质。
一、酸性物质的来源


l．体内物质代谢产生
体内的组织蛋白、脂肪、糖、核酸进 行分解代谢以及成酸食物（以糖、脂肪、 蛋白质为主要成分的食物）在体内的氧 化过程产生大量酸性物质。 可分为挥发性酸和固定酸两类：

（一）挥发性酸（碳酸）
机体从饮食中可直接摄入一些酸性物质， 如调味用的醋酸、饮料中的柠檬酸等。

某些药物如氯化铵（NH4Cl）、阿司匹林等
在体内也可产生酸，但这些外源性酸性物
质数量较少。
二、碱性物质的来源

l．成碱食物

水果、蔬菜中含丰富的有机酸盐（如苹果酸、柠檬
酸的钠盐和钾盐），其有机酸部分在体内可彻底氧
化成CO2和H2O，余下的Na＋、K＋可与HCO3－组成