生物化學(xué)-水和無機(jī)鹽代謝(修)

第九章水和無機(jī)鹽代謝

第一節(jié)正常人體的體液

一、體液的分布和含量1.體液的分布細(xì)胞內(nèi)液細(xì)胞外液血漿和組織間液

2.體液的含量:人體體液的分布和含量有明顯的個(gè)體差異，主要是受年齡、性別和體形胖瘦的影響

二、體液的電解質(zhì)組成體液的主要成分是水，還有溶質(zhì)，其中無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸等屬于電解質(zhì)類，而葡萄糖、尿素等為非電解質(zhì)。

(二)細(xì)胞內(nèi)外液中電解質(zhì)分布的特點(diǎn)1.體液各部分的陰離子與陽離子平衡血漿、組織間液及細(xì)胞內(nèi)液中陰陽離子的摩爾電荷濃度是相等的。2.細(xì)胞內(nèi)外液的離子分布有差異細(xì)胞外液中的陽離子以Na＋為主，陰離子以C1-及HC03-為主；細(xì)胞內(nèi)液的陽離子以K＋為主，陰離子以磷酸根和蛋白質(zhì)為主。這一濃度差的存在及其維持是完成基本的生命活動(dòng)所不可缺少的條件。3.細(xì)胞內(nèi)外液的滲透壓相等正常人體液的滲透濃度在280～310mOsm／L之間。Na＋占血漿中陽離子總量的90％以上，是決定血漿滲透壓的主要因素，因此在臨床工作中可根據(jù)血漿Na＋的含量來推算血漿的滲透濃度。血漿滲透濃度(mOsm／L)＝[血漿Na+(mmol／L)＋10]×2(加10是代表Na+以外的陽離子含量，乘2是因?yàn)殛庩栯x子以等量看待)。三、體液的交換人體除每天與外界環(huán)境交換水分外，體內(nèi)各部分體液之間的水也不斷地相互交換。

(一)血漿與組織液之間的交換(二)組織間液與細(xì)胞內(nèi)液之間的交換

(一)血漿與組織液之間的交換發(fā)生在毛細(xì)血管壁。在毛細(xì)血管動(dòng)脈端，血管內(nèi)外流體靜壓差大于膠體滲透壓差，故水和可透過性物質(zhì)自血漿流向組織間液，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)由血漿運(yùn)送到組織間液，再進(jìn)入細(xì)胞被利用。在毛細(xì)血管的靜脈端，由于毛細(xì)血管血壓降低，血管內(nèi)外流液體靜水壓差小于血漿有效膠體滲透壓，水和可透過性物質(zhì)自組織間液流回血漿，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物和終產(chǎn)物運(yùn)回血漿。

(二)組織間液與細(xì)胞內(nèi)液之間的交換

發(fā)生在細(xì)胞膜，細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)的透過有高度的選擇性。大分子蛋白質(zhì)，很多無機(jī)離子如Na+、K＋、Ca2＋、Mg2＋等不能隨意透過水能自由通過，葡萄糖、氨基酸、尿素、肌酐、尿酸、CO2、O2、Cl-和HC03-等也可以通過。

決定組織間液與細(xì)胞內(nèi)液轉(zhuǎn)移的主要因素是無機(jī)離子所產(chǎn)生的晶體滲透壓水可以透過細(xì)胞膜，因此，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外液的滲透壓出現(xiàn)壓差時(shí)，主要靠水的移動(dòng)來維持細(xì)胞內(nèi)外液滲透壓的平衡。當(dāng)細(xì)胞外液滲透壓升高時(shí)，水自細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞外，引起細(xì)胞皺縮；當(dāng)細(xì)胞外液滲透壓降低時(shí)，水自細(xì)胞外液轉(zhuǎn)移至細(xì)胞內(nèi)，引起細(xì)胞腫脹。決定細(xì)胞外液滲透壓的主要因素是Na＋的濃度，決定細(xì)胞內(nèi)液滲透壓的主要因素是K＋的濃度。這是由于細(xì)胞膜上具有Na＋／K＋ATP酶的作用，主動(dòng)把細(xì)胞內(nèi)的Na+泵出細(xì)胞外，同時(shí)將細(xì)胞外的K＋泵進(jìn)細(xì)胞內(nèi)，這一過程需要消耗ATP。細(xì)胞內(nèi)液與組織間液之間的相互交換，保證細(xì)胞不斷地從組織間液中攝取營養(yǎng)物質(zhì)，排出細(xì)胞本身的代謝產(chǎn)物。第二節(jié)水和無機(jī)鹽的功用

一、水的功用(一)調(diào)節(jié)體溫(二)促進(jìn)物質(zhì)代謝

(三)潤滑作用

(四)維持組織的形態(tài)與功能

二、無機(jī)鹽的功用

(一)維持體液的容量和滲透壓(二)維持體液的酸堿平衡(三)維持神經(jīng)肌肉的應(yīng)激性(四)維持細(xì)胞正常的新陳代謝①作為酶的輔酶或激活劑影響酶的活性②參與或影響物質(zhì)代謝

第三節(jié)水和鈉、鉀、氯的代謝

一、水的代謝

飲料(茶、湯及其它流質(zhì))(一)水的來源食物水

代謝水(內(nèi)生水)

腎排出(二)水的去路皮膚蒸發(fā)肺呼出

糞便排出

二、鈉、鉀、氯的代謝血漿含量分布吸收排泄Na＋142mmol／L細(xì)胞外液、骨骼胃腸道腎臟K＋3．5～5．4mmol／L肌肉組織胃腸道腎臟Cl－103

mmol／L細(xì)胞外液小腸腎臟體內(nèi)鉀的代謝特點(diǎn)

①細(xì)胞內(nèi)外鉀的分布極不均勻，細(xì)胞內(nèi)液K＋的濃度為158mmol／L，細(xì)胞外液K＋濃度平均為5mmol／L，兩者相差約30倍。

②K＋進(jìn)細(xì)胞非常緩慢，K＋進(jìn)細(xì)胞必須依賴于細(xì)胞膜上的Na＋／K＋-ATP酶的作用，15小時(shí)才能達(dá)到細(xì)胞內(nèi)外的平衡。

③腎臟對(duì)鉀排泄的特點(diǎn)是“多吃多排，少吃少排，不吃也排”。

④K＋的平衡受物質(zhì)代謝的影響，當(dāng)糖原合成、蛋白質(zhì)合成時(shí)鉀進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，反之，糖原分解、蛋白質(zhì)分解時(shí)鉀釋放出細(xì)胞外。

⑤鉀的平衡受血漿H＋濃度的影響。酸中毒可引起高血鉀。堿中毒可引起低血鉀。

神經(jīng)——體液系統(tǒng)對(duì)水和Na＋、K＋、Cl-的調(diào)節(jié)中，主要的調(diào)節(jié)因素有抗利尿激素和腎上腺皮質(zhì)分泌的醛固酮等。各種體液調(diào)節(jié)因素作用的主要靶器官為腎。三、水和鈉、鉀、氯代謝的調(diào)節(jié)

第四節(jié)鈣磷代謝一、鈣磷在體內(nèi)的分布和生理功能(一)體內(nèi)分布：鈣和磷是體內(nèi)含量最多的無機(jī)物。體內(nèi)99％的鈣和86％的磷存在于骨組織中。極少量的鈣和磷分布于體液和軟組織，且以溶解狀態(tài)存在。(二）、血鈣和血磷1.血鈣指血漿中存在游離的鈣離子和與白蛋白結(jié)合的鈣。正常成人血鈣為2．45mmol／L。

游離鈣：游離Ca或小分子（檸檬酸）血鈣結(jié)合鈣結(jié)合鈣：白蛋白結(jié)合鈣可擴(kuò)散鈣：游離Ca或小分子（檸檬血鈣酸）結(jié)合鈣非擴(kuò)散鈣：白蛋白結(jié)合鈣

pH下降結(jié)合鈣游離鈣

pH上升在臨床上堿中毒的患者，可出現(xiàn)低血鈣引起的抽搐現(xiàn)象。血清HP042-或HC03-濃度也可影響血清Ca2＋的濃度

2.血磷：指血漿無機(jī)磷酸鹽中所含的磷。正常成人血磷濃度約1．2mmo1/L。血磷不如血鈣穩(wěn)定，可受生理因素影響而變動(dòng)，如體內(nèi)糖代謝增強(qiáng)時(shí)，血中無機(jī)磷進(jìn)入細(xì)胞，形成磷酸酯，使血磷下降。3.血鈣與血磷的關(guān)系：

正常成人每100ml血漿中Ca的mg數(shù)*P的mg數(shù)=35~40稱為鈣磷乘積。(三)鈣、磷生理功能

1．Ca2＋的作用(1)構(gòu)成骨骼和牙齒的重要組成成分。(2)Ca2+是凝血因子之一，參與血液凝固的過程。(3)增強(qiáng)心肌收縮，與促進(jìn)心肌舒張的K＋相拮抗。(4)降低神經(jīng)骨骼肌興奮性的作用。

(5)降低毛細(xì)血管壁的通透性，減少滲出。

(6)是許多酶的激活劑或抑制劑。

(7)是“第二信使”，參與細(xì)胞信息傳導(dǎo)。2．磷的作用

(1)構(gòu)成骨骼和牙齒的重要組成成分。(2)磷是體內(nèi)許多重要化合物的組成成分，如核苷酸、核酸、磷蛋白、磷脂等，磷脂是細(xì)胞膜的基本組分。(3)在物質(zhì)代謝中以其有機(jī)化合物的形式參與反應(yīng)，如磷酸葡萄糖、磷酸甘油和氨基甲酰磷酸等是葡萄糖、脂類和氨基酸代謝的重要中間產(chǎn)物。(4)參與體內(nèi)能量生成、貯存及利用，如ATP、ADP和磷酸肌酸等，都是含高能磷酸鍵化合物。(5)參與物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)，蛋白質(zhì)磷酸化和脫磷酸化是酶共價(jià)修飾調(diào)節(jié)最重要、最普遍的調(diào)節(jié)方式，以此改變酶的活性對(duì)物質(zhì)代謝進(jìn)行調(diào)節(jié)。(6)參與體液中H＋平衡的調(diào)節(jié)，血漿中的HPO42-與H2P04-構(gòu)成緩沖對(duì)，調(diào)節(jié)體液酸堿平衡。

二、鈣、磷的吸收與排泄（一）鈣、磷的吸收1．鈣需要量:成人每日需鈣量約0．5—1．0g；妊娠婦女和兒童約1．0～1．5g。普通膳食一般能滿足成人每日鈣的需要量。食物中的大部分鈣為復(fù)合物，需在消化道轉(zhuǎn)變成Ca2+才能吸收。吸收部位:十二指腸和空腸。吸收率：對(duì)于成人來說，食物中的鈣吸收率約為20％，隨年齡增長(zhǎng)還會(huì)下降，這是老年人缺鈣導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的原因之一。老年人可適當(dāng)服用鈣劑以防骨質(zhì)疏松癥。而嬰兒和兒童的鈣吸收較好，可分別吸收食物鈣50％和40％以上。影響吸收的因素：

(1)腸道pH的影響：(2)食物成分的影響：(3)血中鈣、磷濃度的影響：(4)維生素D能促進(jìn)腸道鈣和磷的吸收。2．磷需要量:成人每日需磷量約為1．0～1．5g。食物中的大部分磷以磷酸鹽、磷脂和磷蛋白形式存在，易于吸收。因此缺磷患者罕見。吸收部位：小腸，主要在空腸影響吸收的因素：腸道中pH值變化、食物成分可影響磷的吸收。

(二)鈣、磷的排泄

鈣:20％經(jīng)腎排泄，80％經(jīng)腸道排泄。血漿的Ca2+經(jīng)腎小球?yàn)V過，95％被腎小管重吸收，隨尿排出的Ca2+僅為0．5％～5％。腸道排出的鈣主要為食物未吸收的鈣和消化液中的鈣。磷:20％～40％經(jīng)腸道排出，60％一80％則由腎排出。尿磷排出量與血磷濃度、腎小管重吸收有關(guān)。

三、鈣、磷與骨

(一)骨的組成骨組織主要由骨細(xì)胞、骨基質(zhì)和骨鹽組成。1、骨細(xì)胞:包括成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和骨細(xì)胞間葉細(xì)胞破骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞2、骨鹽:骨中無機(jī)鹽主要成分為磷酸鈣，也含有少量碳酸鈣、檸檬酸鈣、磷酸鎂和磷酸氫鈉等。骨鹽約有60％以羥磷灰石結(jié)晶形式存在，40％為無定形的磷酸氫鈣。3、骨基質(zhì):95％為膠原，還有少量其他蛋白質(zhì)和蛋白多糖等。(二)骨的形成：

成骨作用與溶骨作用成骨作用與溶骨作用處于動(dòng)態(tài)平衡中。

1．成骨作用：指骨的生長(zhǎng)、修復(fù)或重建過程。包括骨基質(zhì)的生成和骨鹽沉積。先由成骨細(xì)胞合成分泌骨基質(zhì)(膠原、蛋白多糖等)，然后骨鹽沉積。骨鹽沉積也稱骨的鈣化。焦磷酸鹽化合物能抑制骨鈣化，存在于骨中的堿性磷酸酶可水解磷酸酯類和焦磷酸鹽化合物，使局部磷酸鹽濃度增加，有利于成骨作用。血漿堿性磷酸酶活性的變化，被視為成骨作用的指標(biāo)。在臨床上，患有佝僂病、骨軟化癥、甲狀旁腺機(jī)能亢進(jìn)等疾病的患者，血中堿性磷酸酶活性常升高。2．溶骨作用：

包括骨基質(zhì)的水解和骨鹽的溶解。由破骨細(xì)胞通過釋放膠原酶、糖苷酶等分解膠原纖維和多糖鏈，并促使羥磷灰石從解聚的膠原中釋出，繼而釋出磷酸鈣。骨鹽的溶解稱為脫鈣。處于生長(zhǎng)發(fā)育的嬰幼兒、青少年，成骨作用大于溶骨作用。而老年人則骨的吸收明顯大于骨的生成，常因骨質(zhì)減少導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥。四、鈣磷代謝的調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣和磷二者的代謝調(diào)節(jié)相互關(guān)聯(lián)，密不可分主要受到降鈣素（CT）、甲狀旁腺素（PTH）和1，25—二羥維生素D3的調(diào)節(jié)。與鈣磷的吸收、排泄、儲(chǔ)存調(diào)節(jié)相關(guān)的重要臟器為腸、腎和骨組織。(一)甲狀旁腺素(PTH)甲狀旁腺素是由甲狀旁腺主細(xì)胞合成和分泌的一種單鏈多肽激素。剛合成時(shí)為前甲狀旁腺激素原，經(jīng)在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中切除N端25個(gè)氨基酸的信號(hào)肽，在高爾基體中切除N端6個(gè)氨基酸殘基，成為成熟的含84個(gè)氨基酸的PTH。PTH作用于骨組織：可使間葉細(xì)胞轉(zhuǎn)化成破骨細(xì)胞，并增加破骨細(xì)胞的活性。PTH促進(jìn)溶酶體釋放各種水解酶，增加骨基質(zhì)成分分解，促進(jìn)骨鹽的溶解，使血鈣濃度升高，同時(shí)PTH還抑制破骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化為骨細(xì)胞。PTH作用于腎臟：促進(jìn)遠(yuǎn)曲小管對(duì)鈣的重吸收以增加血鈣。PTH也可促進(jìn)磷排出。PTH間接促進(jìn)腸道對(duì)鈣、磷的吸收：通過激活腎α1—羥化酶，使1，25—二羥維生素D3合成增多。

(二)降鈣素(CT)

CT是由甲狀旁腺濾泡旁細(xì)胞所分泌的一種單鏈多肽類激素，含32個(gè)氨基酸殘基。CT調(diào)節(jié)鈣磷代謝的作用與PTH相反。CT作用于骨組織：抑制破骨細(xì)胞的生成，又加速破骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化為成骨細(xì)胞，因而抑制了骨鹽溶解。CT作用于腎臟：可抑制腎小管鈣、磷的重吸收，促進(jìn)尿鈣、磷排泄。CT間接抑制腸道對(duì)鈣、磷的吸收：通過抑制腎α1—羥化酶，使1，25—二羥維生素D3合成減少。(三)1，25—二羥維生素D3

維生素D3先在肝臟羥化形成25—OH—D3，然后至腎皮質(zhì)，在α1—羥化酶作用下生成1，25—(OH)2—D3。1，25—(OH)2—D3作用于小腸：進(jìn)入小腸粘膜細(xì)胞核，促進(jìn)鈣結(jié)合蛋白基因表達(dá)，從而增加Ca2+的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)。此外1，25—(OH)2—D3還促進(jìn)小腸上皮細(xì)胞無活性的鈣結(jié)合蛋白轉(zhuǎn)化為有活性的鈣結(jié)合蛋白，同時(shí)加強(qiáng)鈣泵的活性，增強(qiáng)鈣的主動(dòng)吸收。

1，25—(OH)2—D3作用于骨組織：兼有溶骨和成骨雙重作用。能刺激破骨細(xì)胞活性而加速破骨細(xì)胞生成，產(chǎn)生溶骨作用，又能通過增強(qiáng)小腸鈣磷吸收而促進(jìn)骨鈣化作用，并刺激成骨細(xì)胞分泌膠原等促進(jìn)成骨作用。1，25—(OH)2—D3作用于腎組織：促進(jìn)腎小管對(duì)鈣、磷的重吸收，但作用較CT為弱。甲狀旁腺素(PTH)降鈣素(CT)1，25—(OH)2—D3骨組織促進(jìn)溶骨，抑制成骨抑制溶骨，促進(jìn)成骨有溶骨和成骨雙重作用腎組織促進(jìn)遠(yuǎn)曲小管對(duì)鈣的重吸收，增加磷排出抑制腎小管鈣、磷的重吸收促進(jìn)腎小管對(duì)鈣、磷的重吸收腸組織間接促進(jìn)腸鈣吸收間接抑制鈣、磷的吸收直接促進(jìn)鈣磷的吸收總效應(yīng)血鈣升高、血磷降低血鈣降低、血磷降低血鈣升高、血磷升高第五節(jié)微量元素

微量元素是指體內(nèi)含量占體重0．01％以下的元素(以mg／kg或μg／kg計(jì))。

必需微量元素

惰性元素異常微量元素

毒性元素

必需微量元素：一類具有特殊生理功能的微量元素，現(xiàn)在已經(jīng)肯定的有鐵、鋅、銅、硒、錳、碘、鈷、鉬、氟、釩、鉻、鎳、鍶和硅；異常微量元素：是沒有特殊生理功能，也不是機(jī)體所必需的。

惰性元素：對(duì)機(jī)體既非必需，也不引起毒性反應(yīng)。

毒性元素：是微量存在就會(huì)引起毒性反應(yīng)的元素。

一、鐵的代謝

(一)鐵在人體內(nèi)的含量與分布鐵是血紅蛋白(Hb)、肌紅蛋白、細(xì)胞色素體系、鐵硫蛋白、過氧化酶以及過氧化氫酶的組成成分，在生物氧化及氧的代謝中起重要作用。正常成年人體內(nèi)含鐵3～5g。人體內(nèi)貯存鐵主要是以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式沉積在肝、脾、骨髓、骨骼肌、腸粘膜、腎等組織中(二)鐵的吸收與排泄1．鐵的吸收(1)鐵的需要量：鐵的食物中鐵來源紅細(xì)胞破壞釋放出的血紅蛋白鐵。成年男性和絕經(jīng)期婦女每日需鐵量約lmg，青春期婦女每日約需2mg，妊娠婦女約為

2.5mg／d，兒童約為lmg／d。(2)鐵的吸收量：每天