Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.1: Кислотно-лужний баланс

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    67952

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Кожен день завжди відбувається вироблення кислоти обмінними процесами організму і для підтримки рівноваги ці кислоти повинні виводитися або метаболізуватися. Різні кислоти, що виробляються організмом, класифікуються як дихальні (або летючі) кислоти та як метаболічні (або фіксовані) кислоти. Організм зазвичай може дуже ефективно реагувати на збурень у виробництві кислоти або основи.

    Дихальна кислота

    Кислота є більш правильною вугільною кислотою (H 2 CO 3), але термін «дихальна кислота» зазвичай використовується для позначення вуглекислого газу. Але сам по собі СО 2 не є кислотою в системі Бронстеда-Лоурі, оскільки вона не містить водню, тому не може бути донором протонів. Однак CO 2 замість цього можна розглядати як потенціал для створення еквівалентної кількості вугільної кислоти. Вуглекислий газ є кінцевим продуктом повного окислення вуглеводів і жирних кислот. Це називається летючою кислотою, що означає, що в цьому контексті вона може виводитися через легені. При необхідності, враховуючи суми, що беруть участь, повинна бути ефективна система для швидкого виведення CO 2.

    Кількість CO 2, що виробляється щодня, величезна в порівнянні з кількістю вироблення фіксованих кислот. Виробництво базального CO 2, як правило, котирується на рівні від 12 000 до 13 000 ммоль/день.

    Базальний вуглекислий газ Виробництво

    Розглянемо дорослого, що відпочиває зі споживанням кисню 250 мл/хв та виробництвом CO 2 200 мл/хв (дихальний коефіцієнт 0,8):

    Щоденне виробництво CO 2

    \( = \frac {0.2 \times 60 \times 24 \text {litres/day}} {22.4 \text {litres/mole}} \)
    \(= 12,857 \text {mmoles/day} \)

    Підвищений рівень активності збільшить споживання кисню та виробництво вуглекислого газу, так що фактичне щоденне виробництво CO 2 зазвичай значно більше, ніж часто котирується базальний рівень. [Різні тексти цитують різні цифри, як правило, в діапазоні від 12,000 до 24000 ммоль/день, але фактична цифра просто залежить від рівня метаболічної активності і від того, цитуєте ви базальні або типові цифри.]

    Щоденне виробництво CO 2 також може бути розраховане на основі щоденного метаболічного виробництва води. Повне окислення глюкози виробляє рівні кількості СО 2 і Н 2 0. Повне окислення жиру виробляє приблизно рівні кількості СО 2 і Н 2 О також. Ці два процеси припадають на все виробництво CO 2 організму. Зазвичай ця метаболічна вода становить близько 400 мл на добу, що становить 22,2 молі (тобто 400/18) води. Щоденне типове виробництво CO 2 також повинно становити близько 22,200 ммоль.

    Метаболічні кислоти

    Цей термін охоплює всі кислоти, які виробляє організм, які є нелеткими. Оскільки вони не виводяться легенями, вони, як кажуть, фіксуються в організмі і, отже, альтернативний термін фіксовані кислоти. Всі кислоти, крім H 2 CO 3, є фіксованими кислотами.

    Ці кислоти зазвичай називають їх аніон (наприклад, лактат, фосфат, сульфат, ацетоацетат або b-гідроксибутират). Спочатку це здається дивним, тому що аніон - це, врешті-решт, основа, а не сама кислота. Це використання є прийнятним у більшості обставин, оскільки дисоціація кислоти повинна виробляти один іон водню для кожного аніону, тому кількість присутніх аніонів точно відображає кількість Н +, яка повинна була бути вироблена в початковій дисоціації.

    Іншим потенційно заплутаним аспектом є те, що вуглекислий газ виробляється як кінцевий продукт метаболізму, але не є метаболічною кислотою відповідно до звичайного визначення. Ця невідповідність викликає деяку плутанину: найпростіше усвідомлювати це і прийняти встановлену конвенцію.

    Чисте виробництво фіксованих кислот становить приблизно від 1 до 1,5 ммоль Н + на кілограм на добу: приблизно від 70 до 100 ммоль Н + на добу у дорослої людини. Ця нелетюча кислотне навантаження виводиться ниркою. Фіксовані кислоти виробляються внаслідок неповного метаболізму вуглеводів (наприклад, лактату), жирів (наприклад, кетонів) і білка (наприклад, сульфату, фосфату).

    Вищевказана загальна кількість чистого виробництва фіксованої кислоти виключає лактат, що виробляється організмом щодня, оскільки більшість виробленого лактату метаболізується і не виводиться, тому немає чистого лактату, що вимагає виведення з організму.

    Для кислотно-лужного балансу кількість кислоти, що виділяється за добу, має дорівнювати кількості виробленої за добу.

    Шляхами виведення є легені (для СО 2) і нирки (для фіксованих кислот). Кожна молекула СО 2, що виділяється через легені, є результатом реакції однієї молекули бікарбонату з однією молекулою Н +. H + залишається в організмі як H 2 O.

    Реакція на кислотно-лужне збудження

    Реакція організму 1 на зміну кислотно-лужного статусу має три складові:

    Слово «захист» використовується, оскільки це три способи, якими організм «захищає» себе від кислотно-лужних порушень. Це не повна картина, оскільки вона нехтує деякими метаболічними реакціями (наприклад, змінами метаболічних шляхів), які відбуваються.

    Цю відповідь можна розглянути, дивлячись на те, як компоненти впливають на\( \frac {[HCO_{3}^{-}} {pCO_{2}} \) співвідношення в рівнянні Гендерсона-Хассельбальха. Нижче наведено 3 компоненти відповіді.

    Негайна відповідь: буферизація

    Буферизація - швидке фізико-хімічне явище. Корпус має велику буферну ємність. Буферизація фіксованих кислот бікарбонатом змінює чисельник [HCO 3 -] в співвідношенні (в рівнянні Гендерсона-Хассельбальха).

    Дихальна відповідь: зміна вентиляції

    Регулювання знаменника pCo 2 (в рівнянні Гендерсона-Хассельбальха) змінами в вентиляції відбувається відносно швидко (хвилини до годин). Підвищена екскреція СО 2 внаслідок гіпервентиляції призведе до одного з трьох кислотно-лужних результатів:

    • корекція респіраторного ацидозу
    • вироблення респіраторного алкалозу
    • компенсація метаболічного ацидозу.

    Яка з цих трьох обставин присутня, неможливо вивести лише із спостереження за наявністю гіпервентиляції у пацієнта.

    Ця респіраторна реакція особливо корисна фізіологічно через її вплив на внутрішньоклітинний рН, а також позаклітинний рН. Вуглекислий газ легко перетинає клітинні мембрани, тому зміни pCO2 впливають на внутрішньоклітинний рН швидко і в передбачуваному напрямку.

    Система повинна бути в змозі швидко реагувати і мати високу здатність через величезну кількість дихальної кислоти, що виводиться.

    Ниркова відповідь: зміна екскреції бікарбонату

    Цей набагато повільніший процес (кілька днів для досягнення максимальної потужності) передбачає коригування екскреції бікарбонату ниркою. Ця система відповідає за виведення фіксованих кислот і за компенсаторні зміни в плазмі [HCO 3 -] при наявності дихальних кислотно-лужних порушень.

    Баланс: Внутрішній і зовнішній

    Це стосується різниці між оборотом іонів водню в організмі (або внутрішнім балансом) проти чистого H + виробництва та виведення, що вимагають виведення з організму (тобто зовнішній баланс)

    Більшість дискусій щодо іонного балансу водню стосується чистого виробництва (що вимагає виведення з організму для підтримки стабільного рН тіла), а не до обороту іонів водню (де Н + виробляються та споживаються в хімічних реакціях без будь-якого чистого виробництва). Чиста продукція в базальних умовах дає 12 моль СО 2 і 0,1 моль фіксованих кислот.

    Більшість фіксованих кислот виробляються з білків (сульфату з трьох сірчаних амінокислот; фосфату з фосфопротеїнів) з меншим внеском метаболізму інших фосфатних сполук (наприклад, фосфоліпідів).

    Ключовий факт: Оборот іонів водню в організмі величезний і дуже значно більший, ніж виведення чистої кислоти.

    Оборот 2 включає в себе:

    • 1,5 моль/добу від обороту молочної кислоти
    • 80 моль/день від обороту аденін-динуклеотидів
    • 120 моль/добу з обороту АТП
    • Принаймні ще 360 моль/день беруть участь у рухах мітохондріальної мембрани H+ (Johnston & Alberti).

    Порівняно із загальною кількістю цих величезних показників обороту, 12 моль/день виробленого CO 2 виглядає невеликим, а 0,1 моль/день чистого виробництва фіксованої кислоти виглядає позитивно дрібним. (Зовнішній вигляд, звичайно, може бути оманливим). Оскільки з оборотом ці Н + виробляються та споживаються без будь-якого чистого виробництва, що вимагає виведення, вони менш актуальні для цієї дискусії, де акцент робиться на зовнішньому кислотно-лужному балансі.

    За визначенням, для кислотно-лужної рівноваги вироблення чистої кислоти організмом повинна виводитися з організму. Це обговорення зовнішнього кислотно-лужного балансу також включає будь-які кислоти або підстави, що потрапляють або вливаються в організм. Кислотно-лужний баланс означає, що чисте виробництво кислоти виводиться з організму щодня (тобто «зовнішній баланс»). Внутрішній оборот Н + значною мірою ігнорується (крім молочної кислоти) в іншій частині цієї книги.

    Посилання

    1. Афрог HE і Адрог HJ. Кислотно-лужна фізіологія. Догляд за диханням 2001 Квітень; 46 (4) 328-41. Паб Мед
    2. Джонстон ДГ і Альберті КГ. Кислотно-лужний баланс в метаболічних ацидозах. Клініна Ендокринол Метаб 1983 Липень; 12 (2) 267-85.pubmed