酸堿度的調(diào)節(jié)

1、酸鹼度的調(diào)節(jié)酸鹼度的調(diào)節(jié)主講主講 ：國歡企業(yè)有限公司：國歡企業(yè)有限公司 彭麟翔彭麟翔血液中氫離子（血液中氫離子（H）的濃度的濃度,以酸鹼（以酸鹼（pH）表表示，是體液中需要精密調(diào)控的一個(gè)數(shù)值。因?yàn)槭?，是體液中需要精密調(diào)控的一個(gè)數(shù)值。因?yàn)樗苡绊懙鞍踪|(zhì)（包括所有酵素）之性質(zhì)，從它能影響蛋白質(zhì)（包括所有酵素）之性質(zhì)，從而影響體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的速率，及新陳代謝的活而影響體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的速率，及新陳代謝的活性；它也會(huì)影響細(xì)胞膜及細(xì)胞之結(jié)構(gòu)，所以可性；它也會(huì)影響細(xì)胞膜及細(xì)胞之結(jié)構(gòu)，所以可以說其影響面非常廣。以說其影響面非常廣。酸鹼度與緩衝系統(tǒng)酸鹼度與緩衝系統(tǒng) （一）（一）強(qiáng)酸因?yàn)榻怆x度高，而能在溶液中產(chǎn)強(qiáng)酸因

2、為解離度高，而能在溶液中產(chǎn)生大量氫離子造成生大量氫離子造成 pH值偏低，相同濃值偏低，相同濃度的弱酸則不會(huì)如此大量改變度的弱酸則不會(huì)如此大量改變 pH值。值。如圖示如圖示液液 體體pH 值值酸酸類類0.1 M 鹽酸（鹽酸（HCl）0.01 M 鹽酸鹽酸0.001 M 鹽酸鹽酸0.1 M 醋酸（醋酸（acetic acid）1.02.03.02.9鹼鹼類類0.1 M 碳酸氫鈉（碳酸氫鈉（NaHCO3）0.1 M 氨（氨（NH3）0.1 M 氫氧化鈉（氫氧化鈉（NaOH）8.411.113液液 體體pH 值值體體液液胃酸胃酸尿液尿液膽汁膽汁口水口水細(xì)胞內(nèi)液細(xì)胞內(nèi)液靜脈血靜脈血?jiǎng)用}血?jiǎng)用}血0.73.

3、84.58.05.68.05.87.17.07.357.40飲飲料料檸檬汁檸檬汁橘子水橘子水咖啡咖啡牛奶牛奶茶茶2.33.75.06.76.9 血液中之血液中之pH值維持在值維持在7.35 7.45間，靜脈血較酸，是間，靜脈血較酸，是因?yàn)槎趸嫁D(zhuǎn)為碳酸較多的緣故。因?yàn)槎趸嫁D(zhuǎn)為碳酸較多的緣故。 調(diào)控血液中調(diào)控血液中 pH值主要由緩衝系統(tǒng)（值主要由緩衝系統(tǒng)（buffer system），），呼吸及腎臟系統(tǒng)達(dá)成。呼吸及腎臟系統(tǒng)達(dá)成。 先說緩衝系統(tǒng)：所謂緩衝系統(tǒng)就是只可以吸收或釋出氫先說緩衝系統(tǒng)：所謂緩衝系統(tǒng)就是只可以吸收或釋出氫離子之溶質(zhì)。達(dá)到減少周遭環(huán)境中因加強(qiáng)酸或強(qiáng)鹼而引起離子之溶質(zhì)。達(dá)到

4、減少周遭環(huán)境中因加強(qiáng)酸或強(qiáng)鹼而引起pH值值劇烈的改變。其作用非常迅速，可以暫時(shí)有效的將劇烈的改變。其作用非常迅速，可以暫時(shí)有效的將pH值控制在值控制在某一範(fàn)圍內(nèi)。某一範(fàn)圍內(nèi)。 體內(nèi)較重要的緩衝系統(tǒng)一、碳酸重碳酸鹽系統(tǒng)一、碳酸重碳酸鹽系統(tǒng)二、磷酸鹽系統(tǒng)二、磷酸鹽系統(tǒng)三、蛋白質(zhì)緩衝系統(tǒng)三、蛋白質(zhì)緩衝系統(tǒng)四、血紅素氧基血紅素四、血紅素氧基血紅素一、碳酸重碳酸鹽系統(tǒng)一、碳酸重碳酸鹽系統(tǒng) 碳酸重碳酸鹽系（碳酸重碳酸鹽系（carbonic acidbicarbonate system）是調(diào)解在血液是調(diào)解在血液pH值的重要緩衝系統(tǒng)，由弱酸（值的重要緩衝系統(tǒng)，由弱酸（H2CO3）及及弱鹼（弱鹼（NaHCO3）

5、組成。如果加入了強(qiáng)酸組成。如果加入了強(qiáng)酸（HCl），），則下列則下列反應(yīng)可以將此強(qiáng)酸轉(zhuǎn)為弱酸，如此而減低了氫離子（反應(yīng)可以將此強(qiáng)酸轉(zhuǎn)為弱酸，如此而減低了氫離子（H）之濃度。之濃度。 HCl NaHCO3 NaCl H2CO3 相同的，如果血中加入了強(qiáng)鹼（如相同的，如果血中加入了強(qiáng)鹼（如NaOH），），則下列緩則下列緩衝作用會(huì)發(fā)生：衝作用會(huì)發(fā)生： NaOH H2CO3 H2O NaHCO3將加入之強(qiáng)鹼取代為弱鹼，減少原本（無緩衝時(shí)）可能造將加入之強(qiáng)鹼取代為弱鹼，減少原本（無緩衝時(shí)）可能造成的大幅度成的大幅度pH值上升。值上升。二、磷酸鹽系統(tǒng)二、磷酸鹽系統(tǒng) 磷酸鹽系統(tǒng)（磷酸鹽系統(tǒng)（phosphat

6、e buffer system）在細(xì)胞外液中扮在細(xì)胞外液中扮演一個(gè)支持碳酸重碳酸鹽的角色。它運(yùn)作的原理也與前演一個(gè)支持碳酸重碳酸鹽的角色。它運(yùn)作的原理也與前者類似：如果血中加入強(qiáng)鹼，者類似：如果血中加入強(qiáng)鹼， NaOH NaH2PO4 H2O Na2HPO4 其中強(qiáng)鹼（其中強(qiáng)鹼（NaOH）被弱酸（酸性磷酸鹽被弱酸（酸性磷酸鹽NaH2PO4）取代取代為弱鹼（鹼性磷酸鹽為弱鹼（鹼性磷酸鹽Na2HPO4）；）；相同的，如果血中加入了相同的，如果血中加入了強(qiáng)酸（強(qiáng)酸（HCl），），則下列緩衝作用會(huì)發(fā)生而將強(qiáng)酸取代為弱酸則下列緩衝作用會(huì)發(fā)生而將強(qiáng)酸取代為弱酸（NaH2PO4）：）： HCl Na2HPO

7、4 NaCl NaH2PO4 由於細(xì)胞內(nèi)磷酸根離子濃度頗高，這個(gè)系統(tǒng)對細(xì)胞內(nèi)由於細(xì)胞內(nèi)磷酸根離子濃度頗高，這個(gè)系統(tǒng)對細(xì)胞內(nèi)pH值的緩衝也有貢獻(xiàn)。值的緩衝也有貢獻(xiàn)。三、蛋白質(zhì)緩衝系統(tǒng)三、蛋白質(zhì)緩衝系統(tǒng) 蛋白質(zhì)是體內(nèi)最大的緩衝系統(tǒng)，在血蛋白質(zhì)是體內(nèi)最大的緩衝系統(tǒng)，在血中，如血清蛋白及球蛋白，都含有多種中，如血清蛋白及球蛋白，都含有多種可游離化的部位（可游離化的部位（ionizableionizable groups groups）可可以接受或釋出以接受或釋出H H達(dá)到緩衝的目的達(dá)到緩衝的目的四、血紅素氧基血紅素四、血紅素氧基血紅素 在紅血球中運(yùn)作，當(dāng)血中在紅血球中運(yùn)作，當(dāng)血中CO2突然升高時(shí)，紅血

8、球突然升高時(shí)，紅血球內(nèi)的碳酸酐脢（內(nèi)的碳酸酐脢（CA）即可將即可將CO2轉(zhuǎn)為碳酸，隨即再解離轉(zhuǎn)為碳酸，隨即再解離為為HCO3與與H；前者與胞外前者與胞外Cl交換而進(jìn)入血漿，後者交換而進(jìn)入血漿，後者即與還原血紅素（即與還原血紅素（Hb）達(dá)到緩衝的作用。同時(shí)，原來達(dá)到緩衝的作用。同時(shí)，原來帶氧之氧基血紅素（帶氧之氧基血紅素（HbO2）在還原中釋出氧分子，而在還原中釋出氧分子，而氧則依濃度差擴(kuò)散到需要氧的細(xì)胞組織中。所以當(dāng)身體氧則依濃度差擴(kuò)散到需要氧的細(xì)胞組織中。所以當(dāng)身體組織中活動(dòng)增加產(chǎn)生較多之組織中活動(dòng)增加產(chǎn)生較多之CO2時(shí)，時(shí)，CO2自該組織細(xì)胞擴(kuò)自該組織細(xì)胞擴(kuò)散進(jìn)入紅血球，增加血紅素氧基血紅

9、素系統(tǒng)之作用。散進(jìn)入紅血球，增加血紅素氧基血紅素系統(tǒng)之作用。在肺中，上述的一系列反應(yīng)就會(huì)反序進(jìn)行。在肺中，上述的一系列反應(yīng)就會(huì)反序進(jìn)行。血紅素緩衝系統(tǒng)在週邊細(xì)胞的作用血紅素緩衝系統(tǒng)在週邊細(xì)胞的作用組織細(xì)胞組織細(xì)胞血漿血漿紅血球紅血球CO2 H2O H2CO3 H HCO3CO2O2O2ClCAHHbHbO2-呼吸系統(tǒng)對體液酸鹼度的調(diào)節(jié)（呼吸系統(tǒng)對體液酸鹼度的調(diào)節(jié)（1）體內(nèi)體內(nèi)CO2可以考慮成是酸的一種（產(chǎn)生碳酸），可以考慮成是酸的一種（產(chǎn)生碳酸），而呼吸系統(tǒng)經(jīng)由控制血中而呼吸系統(tǒng)經(jīng)由控制血中CO2 之分壓（濃度）可之分壓（濃度）可以影響血中以影響血中pH值。由肺中呼出值。由肺中呼出CO2 等於

10、降低血等於降低血中碳酸含量，換句話說，肺中之紅血球會(huì)自體中碳酸含量，換句話說，肺中之紅血球會(huì)自體液取得液取得HCO3將其與還原血紅素釋出之將其與還原血紅素釋出之H結(jié)合，結(jié)合，形成碳酸繼續(xù)轉(zhuǎn)化為形成碳酸繼續(xù)轉(zhuǎn)化為CO2 自肺中排出。自肺中排出。 H HCO3 H2CO3 H2O CO2呼吸系統(tǒng)對體液酸鹼度的調(diào)節(jié)（呼吸系統(tǒng)對體液酸鹼度的調(diào)節(jié)（2）所以呼吸速率的變化經(jīng)由改變所以呼吸速率的變化經(jīng)由改變CO2分壓（碳酸）而改變血分壓（碳酸）而改變血中之中之pH值。如呼吸加速，則較多之值。如呼吸加速，則較多之CO2被呼出，則血中之被呼出，則血中之pH值會(huì)升高；如呼吸減慢，呼出之值會(huì)升高；如呼吸減慢，呼出之

11、CO2較少，留下的碳酸較少，留下的碳酸較多，則血中的值會(huì)降低。較多，則血中的值會(huì)降低。 血中血中H濃度（濃度（pH值）亦會(huì)影響呼吸速率。頸動(dòng)脈和主動(dòng)值）亦會(huì)影響呼吸速率。頸動(dòng)脈和主動(dòng)脈上的化學(xué)感受器（脈上的化學(xué)感受器（Chemoreceptor）對血中的對血中的CO2濃度敏濃度敏感，故當(dāng)感，故當(dāng)pH值上昇時(shí)，反向的變化會(huì)產(chǎn)生；呼吸速率減緩，值上昇時(shí)，反向的變化會(huì)產(chǎn)生；呼吸速率減緩，多留下一些多留下一些CO2 ，形成較多之碳酸來降低，形成較多之碳酸來降低 pH值。值。呼吸系統(tǒng)對酸鹼度變化的緩衝作用很快（幾分鐘內(nèi)），在呼吸系統(tǒng)對酸鹼度變化的緩衝作用很快（幾分鐘內(nèi)），在1224hrs內(nèi)即達(dá)到最大功能

12、；但是無法排出因碳酸以外的內(nèi)即達(dá)到最大功能；但是無法排出因碳酸以外的酸所造成之酸所造成之pH值下降。腎臟系統(tǒng)雖然作用較慢，但能排出值下降。腎臟系統(tǒng)雖然作用較慢，但能排出所有的酸而完全恢復(fù)正常所有的酸而完全恢復(fù)正常pH值。值。腎臟對體液酸鹼度之調(diào)節(jié) 不論是不論是H，CO2，HCO3或其他弱酸或弱鹼均能通過腎或其他弱酸或弱鹼均能通過腎 小球過濾膜進(jìn)入腎小管內(nèi)。腎小管細(xì)胞或分泌氫離子而再吸小球過濾膜進(jìn)入腎小管內(nèi)。腎小管細(xì)胞或分泌氫離子而再吸收重碳酸離子。收重碳酸離子。以排除體內(nèi)新陳代謝產(chǎn)出來的酸。在正常生理情況下，身體以排除體內(nèi)新陳代謝產(chǎn)出來的酸。在正常生理情況下，身體每日產(chǎn)生的有機(jī)酸（如乳酸）、磷酸及硫酸（氨基酸，核酸每日產(chǎn)生的有機(jī)酸（如乳酸）、磷酸及硫酸（氨基酸，核酸之代謝物）等可達(dá)之代謝物）等可達(dá)100 mM之之H，相當(dāng)於這麼多的酸必須由相當(dāng)於這麼多的酸必須由腎臟排出。腎小管排出氫離子有其限度，當(dāng)尿液（或管腔內(nèi)腎臟排出。腎小管排出氫離子有其限度，當(dāng)尿液（或管腔內(nèi)之液體）之之液體）之pH值低過值低過4.5 時(shí)，即無法再分泌時(shí)，即無法再分泌H。腎小管細(xì)胞腎小管細(xì)胞分泌氫離子時(shí)同時(shí)也再吸收重碳酸離子，所以一方面排出酸