电解质广泛参与人体内各项生理活动,常以一定浓度的离子形式广泛存在于人的体液和组织液中,维持体液和组织液的渗透平衡、酸碱平衡及缓冲作用等,也参与神经和肌肉等组织的生理、生化功能等。
体液以细胞膜为界分为细胞内液(intracellular fluid)和细胞外液(extracellular fluid)。各部位体液之间受机体生理机制的调节处于动态平衡。人体重量60%以上是体液。细胞外的体液包括血浆、淋巴、脑脊髓等组织液。体液的酸碱平衡是维持细胞正常代谢的重要条件。体液的酸碱平衡取决于血液的酸碱度。血液的pH为7.38~7.44,平均为7.4,呈弱碱性。此条件下的人体免疫功能最强,各器官组织能发挥正常的生理功能,人处于健康状态。若体内酸碱环境呈酸性化,则人处于亚健康状态或疾病状态。饮食不合理、生活不科学、环境污染等,均可导致人体内酸性物质过度积累,造成酸碱失衡,最终导致体液酸性化。
人体内电解质具有维持体液渗透压的作用,保持着体内液体的正常分布。电解质主要包括阳离子如Na+,K+,Ca2+和Mg2+,阴离子如Cl-,,
,
,有机阴离子如乳酸和蛋白质。血浆中主要电解质有Na+,K+,Cl-等。细胞间液是血浆通过细胞膜的超滤液,其电解质成分和浓度与血浆很相似,不同之处是血浆有较多的蛋白质,而细胞间液仅含少量蛋白质。机体通过膳食及食盐形式摄入氯和钠,一般是摄入体内NaCl的量大于其需要量,所以,一般情况下,人体不会缺钠缺氯。人体中约90%K+是可交换的,大部分存在于细胞内液。体液中细胞外液的Na+浓度高于细胞内液,K+是细胞内液高于细胞外液。Na+和Cl-主要分布于细胞外液,而K+却主要分布在细胞内液,这种分布主要依赖于细胞膜上的钠钾泵的主动转运功能。钠钾泵将Na+从细胞内泵出到细胞外,同时将细胞外的K+收回到细胞内。因此,钠钾泵在维持细胞内外电解质浓度的平衡起着重要的作用。Na+、Cl-主要从肾排出,肾排钠量与食入量保持平衡。肾对保持体内钠的含量起着很重要的作用。当无钠摄入时,肾排钠减少,甚至可以不排钠,而让钠保留于体内,以维持体内钠的平衡。钠的摄入与排出往往伴随有氯的出入,钠与氯还有少部分以出汗形式丢失。
由于测定细胞内电解质含量很困难,所以临床都以细胞外液的血浆或血清的电解质含量作为诊疗的参考依据。细胞内液的电解质浓度是从肌肉活检或红细胞标本中测得,也可以用同位素示踪方法计算。细胞种类不同,其内电解质的种类及含量是有区别的。Donnan平衡学说认为体液中阳离子总数应与阴离子总数相等,并保持电中性。往往是阴离子随阳离子总量的改变而变化,升高或降低阴离子以适应阳离子的改变。
细胞外液中所测的阳离子总数和阴离子总数之差称为阴离子隙(anion gap,AG)。一般是利用血清中的电解质含量进行运算,用mmol/L表示,计算公式:
AG正常参考值为8~16mmol/L,平均为12mmol/L。临床上AG对代谢性酸中毒的病因及类型的鉴别诊断有一定的价值。在疾病过程中,因代谢紊乱,酸性代谢产物增多,导致酸中毒,表现为AG增加。从AG考虑,可将代谢性酸中毒分为高AG代谢性酸中毒及AG正常的代谢性酸中毒,如高血氯性代谢性酸中毒。根据AG水平高低,判断代谢性酸中毒的病因,并可作为治疗的参考依据。临床上AG升高多见于:①肾功能不全导致氮质血症或尿毒症时,引起磷酸盐和硫酸盐的潴留;②严重低氧血症、休克、组织低氧等引起的乳酸堆积;③饥饿时或糖尿病患者,因脂肪动员分解增强,酮体堆积,形成酮血症和酮尿症。
学习指导
本章小结
1.本章主要探讨电解质溶液基本理论——酸碱质子理论,进一步研究电解质溶液特性和变化规律。酸碱质子理论认为,凡是能给出质子的物质都是酸,凡是能与质子结合的物质都是碱。酸碱反应的实质就是两个共轭酸碱对之间的质子传递反应。
2.电解质分为强电解质和弱电解质。强电解质在水溶液中全部或几乎全部离解,而弱电解质在水溶液中只有一小部分离解。电解质溶液进行计算时要考虑盐效应和同离子效应,但同离子效应的影响要比盐效应大得多,所以一般只考虑同离子效应。
实践与思考
1.试用合适的方程式说明下列物质是两性物质:H2O,,
,
,[Al (H2O)4(OH)2]+。
2.比较下列溶液(浓度均为0.10mol/L)的pH,按照pH从大到小的顺序排列,并说出理由(不要求计算):NaAc,NaCN,Na3PO4,H3PO4,(NH4)2SO4,H·COONH4,NH4Ac,H2SO4,HCl,NaOH。
3.说明:①H3PO4溶液中存在着哪几种离子?请按各种离子浓度的大小排除顺序。其中H+浓度是否为浓度的3倍?②NaHCO3和NaH2PO4均为两性物质,但前者的水溶液呈弱碱性,而后者的水溶液呈弱酸性,为什么?
(吴艳玲)
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