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1、人体血液中的缓冲溶液及其作用人体血液,冲律缓冲乍用承德民族师专1993年第3期6人体血液中的缓冲溶液及其作用李维芬Q人体组织细胞必须处在合适的氲离子浓度范围内,才能完成它们的正常生理括动.在生命?活动的组织细胞代谢过程中,体内不可避免地不断生成大量台酸性的代谢产物和少量碱性产物,此外,也有相当数量的酸性物质和碱性物质随食物或药物进入体内.但是,正常人体内含有的酸性物质和碱性物质总是保持着一定的数量和比值,体液(般分为细胞内液,组织问液和血浆)的酸碱性(PH值)总稳定在定范围以内例如,人体内血液的组成成分之一血浆的正常PH值为7.357.45.如果血浆PH值低于7.35,就会出现酸中毒,高于7.
2、d5,就会出现碱中毒,严重的酸中毒(PH<6.9)和碱中毒(PH7.8)都将危及生命.人体是如何维持血浆PH值相对稳定的?原来,缓冲溶液起了重要作用.体液中存在多种酸碱缓冲体系,并且组织问液和细胞内液中的缓冲体系与血浆中的缓冲体系种类相似.,.但是,由予组织问液和细胞内液缓冲体系的缓冲作用较小,所以,体液的缓冲作用以血液(血液是由液态的血浆和具有细胞形态的成分红细胞,自细胞和血小板组成)缓冲体系的缓冲作用最为重要.血液中有五种缓冲体系,其中血浆中有碳酸氢盐缓冲体系,磷酸氢盐缓冲体系和血浆蛋白缓冲体系:NaHCO3Na2HPo一PT-酉NaH.,PO,红细胞中有碳酸氢盐缓冲体系,磷酸氢盐缓
3、冲体系,血红蛋白缓冲体系和氧合血红蛋白缓冲体系=KHCO3K!HPOlK-HbKHbo!而百H-HbO(注:血浆蛋白,血红蛋白和氧合血红蛋白通常用符号Pr,Hb和HbO表示,但当表示它们结合H+的性质时,又常常把未结合H的分别用符号Pr一,Hb一和HbO-表示,结合了H一的用H-Pr,HHb和H-HbO2表示.下同)血浆中以碳酸氢盐缓冲体系为主,红细胞中以血红蛋白缓冲体系和氧合血红蛋白缓冲体系为主.血液中这五种缓冲体系在维持其PH值相对稳定过程中分别发挥各自的作用,但又各有侧重.】,对固定酸的缓冲作用?人体内的糖,脂类和蛋白质在分解代谢过程中产生一类称为固定酸的物质,如Ho,HaPO.,B一羟
4、丁酸,乙酰乙酸,乳酸和尿酸等.当这些固定酸进入血浆时,与血浆缓冲体系中的,抗酸成分主要是碳酸氢盐缓冲体系中的NaHCO发生作用,使固定酸转变为酸性较弱的lICO3:1993年5月i0日收稿6d一HA+NaHCO3一NaA+H2CO3(1J固定酸固定酸钠这样,虽然代谢过程中产生了较多的酸性物质,但由于它们可以转化为较弱的碳酸.所以血浆中H浓度并不会过多地增加血浆中其它缓冲体系对固定酸也负担部分缓冲作用,只是它们在血浆中含量较少.缓冲作用甚微罢了2,对挥发性酸的缓冲作用人体内的糖,脂类和蛋白质在有氧氧化的分解代谢过程中,产生大量CO,当CO:进入血液后,血浆中CO分压随之升高(从动脉血的5333帕
5、增至静脉血的6133).,此时,组成血液的红细胞中的CO分压较低,遂有大量CO:自血浆弥敬进入红细胞进入红细胞中的CO!大部分在碳酸酐酶催化下迅速与HzO结合成H!CO(在血浆中,COz也能与HO慢慢结合生成HCOs,但由于红细胞中有催化CO本化为HCOs的生物催化剂碳酸酐酶,所以在红细胞内CO转化为H2CO3的速度比在血浆中的快13000倍),碳酸是代谢过程中生成的另一种酸挥发性酸.生成的碳酸又可迅速离解出H+CO.+HO;墼墅墼!H.CO.HCOa-H+(2)反应产生的H应及时除去,否则不但会改变血液的PH值,而且H浓度的增加将使上述反应很快达到平衡,妨碍CO.与HO继续结合对H(或HzC
6、Os)的缓冲主要由红细胞中的血红蛋白(Hb一)和氧合血红蛋白(HbO7)来承担,即H+Hb一一HHb(3)H+Hb0HHb+O2(4)氧合血红蛋白(Hb0)缓冲H的同时放出O,释放O.后的还原血红蛋白(Hb一)由于分子构象的改变,结合H+的能力增加了,即还原血红蛋白的碱性增加了,可立即结合H生成HHb,所以,当血液流进组织毛细血管时,氧合血红蛋白转化为血红蛋白,从而增大了缓冲组织细胞中CO所带来的酸性的能力.相反.当血液流经肺泡毛细血管时,结合了H+的还原血红蛋白(HHb)与O舀合生成氧合血红蛋白(HHb)后,其酸性增加了,可离解为HbO_7并释放出H,从而抵消了由肺呼出COz造成的酸性减弱”
7、.血红蛋白缓冲体系的这种缓冲作用可由下图示之.血红蛋白的缓冲作用示意图3,对固定碱的缓冲作用人体通过物质代谢可产生少量碱性物质,摄人体内的蔬菜,瓜果和药物中也含有碱性物质,当碱性物质进入血液后,缓冲体系中的抗碱成分弱酸将与之结合.由于机体代谢过程中不断产生CO并能与HO结合成HzCOa见反应式(2),所以体内H2COs的来源丰富,碳酸氢盐缓冲体系仍然是缓冲固定碱的主要体系,同时血浆中其它缓冲体系也参与一定缓冲作用.例如,当进凡血液的碱性物质是OH一时:65OH一十H2COaH2o+HCo(5)OH一+H2p0一H2o+HPo;(6)OH一十H-PrH2o+Pr一(7)当进入血液中的碱性物质是N
8、aCOa时:Na:CO3+H2Cor一2NaHCo3(8)Na_COa+Nail2PO一NaHCo3+Na2HPO(9),Na2COa+H-PrNaHCo3+Na-Pr(10)综上所述,进入血液的固定酸和固定碱主要被碳酸氢盐缓冲体系所缓冲,挥发性酸主要被血红蛋白缓j中体系所缓冲.碳酸氢盐缓冲体系在缓冲酸和碱中最为重要,它在体内含量最多,缓冲能力最强,是缓冲体系中维持血液PH相对稳定的关键因素.在正常情况下,血浆中NaHCOs的浓度为27毫摩尔/升,H:COa为1.35毫摩尔/升,37”C体温时HCOa的PK为6.1,代入缓冲溶液PH值计算公式PHPK+fg可得血浆的PH值为:79nPH=6.1
9、+如T=6.1+fg一6.1+1.37.4由此可以看出,只要血浆中N,HCOa和Hco拍浓度比保持20/1,血浆的PH值即叮稳定在7.4,或者说只要二者的比值保持在17.8/122.4/1之间,血浆的PH值即可保持在7.357.45这个正常范围之内.但是,如果孤立地看,缓冲过程终究会导致血浆中(NaHCOa/HzCOa比值的改变.例如,由于对固定酸的缓j申,必然缱血浆中NaHCOs3含量减少,H.c含量增多,(NaHCOa3/CHzCO比值下降.相反,对碱缓冲后,结果消耗了HCOs,增加了NaHCO,(NaHCOa7/CH.c0s比值就会升高.然而在正常健康人,实际上这样的改变是轻微的,原目在
10、于体内还配备有维持碳酸氢盐缓j中体系的生理机构,即通过肺的呼吸作用,将体内过量的CO:呼出体外,使(2)式中化学平衡向左移动,从而降低了血浆中H!CO的浓度(参见示意图),过量的NaHCO(或过量的其它盐,如Na-Pr,Na2HPO等)可由肾脏排出体外也就是说,通过呼吸和肾脏的自我调节,可使(NaHCOa3/OH2COa比值保持在17.8/122.4/1范围内,从而使血浆PH保持正常,身体各处的PH值也可以保持正常.参考文献C13张光明主编生理学.第二版,人民卫生出舨社.北京35(1991)2)康健主编.生物化学.第二版.人民卫生出版社.北京.191(1991)3)北京医学院主编.生物化学,人民卫生出版社.北京.369.396(1978)66(作者:承德民族师专化学系讲师)
