第九章水和無機鹽代謝

第一節正常人體的體液

一、體液的分布和含量1.體液的分布細胞內液細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、體液的電解質組成體液的主要成分是水，還有溶質，其中無機鹽、蛋白質、有機酸等屬于電解質類，而葡萄糖、尿素等為非電解質。

(二)細胞內外液中電解質分布的特點1.體液各部分的陰離子與陽離子平衡血漿、組織間液及細胞內液中陰陽離子的摩爾電荷濃度是相等的。2.細胞內外液的離子分布有差異細胞外液中的陽離子以Na＋為主，陰離子以C1-及HC03-為主；細胞內液的陽離子以K＋為主，陰離子以磷酸根和蛋白質為主。這一濃度差的存在及其維持是完成基本的生命活動所不可缺少的條件。3.細胞內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是因為陰陽離子以等量看待)。三、體液的交換人體除每天與外界環境交換水分外，體內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)組織間液與細胞內液之間的交換

(一)血漿與組織液之間的交換發生在毛細血管壁。在毛細血管動脈端，血管內外流體靜壓差大于膠體滲透壓差，故水和可透過性物質自血漿流向組織間液，使營養物質由血漿運送到組織間液，再進入細胞被利用。在毛細血管的靜脈端，由于毛細血管血壓降低，血管內外流液體靜水壓差小于血漿有效膠體滲透壓，水和可透過性物質自組織間液流回血漿，使細胞內物質代謝的中間產物和終產物運回血漿。

(二)組織間液與細胞內液之間的交換

發生在細胞膜，細胞膜對物質的透過有高度的選擇性。大分子蛋白質，很多無機離子如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。

決定組織間液與細胞內液轉移的主要因素是無機離子所產生的晶體滲透壓水可以透過細胞膜，因此，當細胞內外液的滲透壓出現壓差時，主要靠水的移動來維持細胞內外液滲透壓的平衡。當細胞外液滲透壓升高時，水自細胞內轉移至細胞外，引起細胞皺縮；當細胞外液滲透壓降低時，水自細胞外液轉移至細胞內，引起細胞腫脹。決定細胞外液滲透壓的主要因素是Na＋的濃度，決定細胞內液滲透壓的主要因素是K＋的濃度。這是由于細胞膜上具有Na＋／K＋ATP酶的作用，主動把細胞內的Na+泵出細胞外，同時將細胞外的K＋泵進細胞內，這一過程需要消耗ATP。細胞內液與組織間液之間的相互交換，保證細胞不斷地從組織間液中攝取營養物質，排出細胞本身的代謝產物。第二節水和無機鹽的功用

一、水的功用(一)調節體溫(二)促進物質代謝

(三)潤滑作用

(四)維持組織的形態與功能

二、無機鹽的功用

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

第三節水和鈉、鉀、氯的代謝

一、水的代謝

飲料(茶、湯及其它流質)(一)水的來源食物水

代謝水(內生水)

腎排出(二)水的去路皮膚蒸發肺呼出

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細胞外液小腸腎臟體內鉀的代謝特點

①細胞內外鉀的分布極不均勻，細胞內液K＋的濃度為158mmol／L，細胞外液K＋濃度平均為5mmol／L，兩者相差約30倍。

②K＋進細胞非常緩慢，K＋進細胞必須依賴于細胞膜上的Na＋／K＋-ATP酶的作用，15小時才能達到細胞內外的平衡。

③腎臟對鉀排泄的特點是“多吃多排，少吃少排，不吃也排”。

④K＋的平衡受物質代謝的影響，當糖原合成、蛋白質合成時鉀進入細胞內，反之，糖原分解、蛋白質分解時鉀釋放出細胞外。

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——體液系統對水和Na＋、K＋、Cl-的調節中，主要的調節因素有抗利尿激素和腎上腺皮質分泌的醛固酮等。各種體液調節因素作用的主要靶器官為腎。三、水和鈉、鉀、氯代謝的調節

第四節鈣磷代謝一、鈣磷在體內的分布和生理功能(一)體內分布：鈣和磷是體內含量最多的無機物。體內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）血鈣結合鈣結合鈣：白蛋白結合鈣可擴散鈣：游離Ca或小分子（檸檬血鈣酸）結合鈣非擴散鈣：白蛋白結合鈣

pH下降結合鈣游離鈣

pH上升在臨床上堿中毒的患者，可出現低血鈣引起的抽搐現象。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。血磷不如血鈣穩定，可受生理因素影響而變動，如體內糖代謝增強時，血中無機磷進入細胞，形成磷酸酯，使血磷下降。3.血鈣與血磷的關系：

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

1．Ca2＋的作用(1)構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)增強心肌收縮，與促進心肌舒張的K＋相拮抗。(4)降低神經骨骼肌興奮性的作用。

(5)降低毛細血管壁的通透性，減少滲出。

(6)是許多酶的激活劑或抑制劑。

(7)是“第二信使”，參與細胞信息傳導。2．磷的作用

(1)構成骨骼和牙齒的重要組成成分。(2)磷是體內許多重要化合物的組成成分，如核苷酸、核酸、磷蛋白、磷脂等，磷脂是細胞膜的基本組分。(3)在物質代謝中以其有機化合物的形式參與反應，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物。(4)參與體內能量生成、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)參與物質代謝的調節，蛋白質磷酸化和脫磷酸化是酶共價修飾調節最重要、最普遍的調節方式，以此改變酶的活性對物質代謝進行調節。(6)參與體液中H＋平衡的調節，血漿中的HPO42-與H2P04-構成緩沖對，調節體液酸堿平衡。

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合物，需在消化道轉變成Ca2+才能吸收。吸收部位:十二指腸和空腸。吸收率：對于成人來說，食物中的鈣吸收率約為20％，隨年齡增長還會下降，這是老年人缺鈣導致骨質疏松的原因之一。老年人可適當服用鈣劑以防骨質疏松癥。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％經腎排泄，80％經腸道排泄。血漿的Ca2+經腎小球濾過，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。

三、鈣、磷與骨

(一)骨的組成骨組織主要由骨細胞、骨基質和骨鹽組成。1、骨細胞:包括成骨細胞、破骨細胞和骨細胞間葉細胞破骨細胞、成骨細胞、骨細胞2、骨鹽:骨中無機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％以羥磷灰石結晶形式存在，40％為無定形的磷酸氫鈣。3、骨基質:95％為膠原，還有少量其他蛋白質和蛋白多糖等。(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態平衡中。

1．成骨作用：指骨的生長、修復或重建過程。包括骨基質的生成和骨鹽沉積。先由成骨細胞合成分泌骨基質(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。在臨床上，患有佝僂病、骨軟化癥、甲狀旁腺機能亢進等疾病的患者，血中堿性磷酸酶活性常升高。2．溶骨作用：

包括骨基質的水解和骨鹽的溶解。由破骨細胞通過釋放膠原酶、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。處于生長發育的嬰幼兒、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，常因骨質減少導致骨質疏松癥。四、鈣磷代謝的調節體內鈣和磷二者的代謝調節相互關聯，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的調節。與鈣磷的吸收、排泄、儲存調節相關的重要臟器為腸、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胞合成和分泌的一種單鏈多肽激素。剛合成時為前甲狀旁腺激素原，經在粗面內質網中切除N端25個氨基酸的信號肽，在高爾基體中切除N端6個氨基酸殘基，成為成熟的含84個氨基酸的PTH。PTH作用于骨組織：可使間葉細胞轉化成破骨細胞，并增加破骨細胞的活性。PTH促進溶酶體釋放各種水解酶，增加骨基質成分分解，促進骨鹽的溶解，使血鈣濃度升高，同時PTH還抑制破骨細胞轉化為骨細胞。PTH作用于腎臟：促進遠曲小管對鈣的重吸收以增加血鈣。PTH也可促進磷排出。PTH間接促進腸道對鈣、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胞所分泌的一種單鏈多肽類激素，含32個氨基酸殘基。CT調節鈣磷代謝的作用與PTH相反。CT作用于骨組織：抑制破骨細胞的生成，又加速破骨細胞轉化為成骨細胞，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，促進尿鈣、磷排泄。CT間接抑制腸道對鈣、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，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：進入小腸粘膜細胞核，促進鈣結合蛋白基因表達，從而增加Ca2+的吸收轉運。此外1，25—(OH)2—D3還促進小腸上皮細胞無活性的鈣結合蛋白轉化為有活性的鈣結合蛋白，同時加強鈣泵的活性，增強鈣的主動吸收。

1，25—(OH)2—D3作用于骨組織：兼有溶骨和成骨雙重作用。能刺激破骨細胞活性而加速破骨細胞生成，產生溶骨作用，又能通過增強小腸鈣磷吸收而促進骨鈣化作用，并刺激成骨細胞分泌膠原等促進成骨作用。1，25—(OH)2—D3作用于腎組織：促進腎小管對鈣、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骨組織促進溶骨，抑制成骨抑制溶骨，促進成骨有溶骨和成骨雙重作用腎組織促進遠曲小管對鈣的重吸收，增加磷排出抑制腎小管鈣、磷的重吸收促進腎小管對鈣、磷的重吸收腸組織間接促進腸鈣吸收間接抑制鈣、磷的吸收直接促進鈣磷的吸收總效應血鈣升高、血磷降低血鈣降低、血磷降低血鈣升高、血磷升高第五節微量元素

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

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，現在已經肯定的有鐵、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，也不是機體所必需的。

惰性元素：對機體既非必需，也不引起毒性反應。

毒性元素：是微量存在就會引起毒性反應的元素。

一、鐵的代謝

(一)鐵在人體內的含量與分布鐵是血紅蛋白(Hb)、肌紅蛋白、細胞色素體系、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。正常成年人體內含鐵3～5g。人體內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胞破壞釋放出的血紅蛋白鐵。成年男性和絕經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