当前课程知识点:普通生物学 > 第四章 高等动物体的结构与功能 > 第五节 内环境的控制 > 4.5.11 肾脏对机体酸碱平衡的调节
我们人体体液中氢离子浓度是非常重要的
因为蛋白质
比如说细胞中的酶只有在合适的pH条件下
才能够发挥作用
血液是一个缓冲体系
它的pH值通常维持在7.4左右
其中最重要的缓冲物质
就是碳酸和碳酸氢根离子
这是碳酸生成和解离的反应方程式
通过改变反应的方向
来调节pH值
当血液偏酸性
也就是pH值比较低的时候
碳酸氢根离子就会和氢离子结合
生成碳酸
当血液偏碱性
也就是pH值比较高的时候
碳酸又会解离成碳酸氢根离子和氢离子
以增加血液中的氢离子浓度
使pH值恢复到正常的范围内
在人体内肾脏就是pH的最终调节者
下面我们就来分析一下
肾脏是如何调节酸碱平衡的
在一般膳食情况下
细胞代谢产生的酸性产物要多于碱性产物
机体产生的挥发性酸
也就是二氧化碳
主要是通过呼吸道排出体外
肾脏调节机体的酸碱平衡
主要是通过重吸收碳酸氢根离子
分泌氢离子
以及分泌氨回收碳酸氢根离子
从而对机体的酸碱平衡的维持
起重要的调节作用
首先我们来分析一下碳酸氢根离子的重吸收
与氢离子的分泌是如何进行的
请看这张示意图
在正常情况下
从肾小球滤过的碳酸氢根离子
几乎全部被肾小管和集合管重吸收了
其中
80%的碳酸氢根离子是由近曲小管重吸收的
血液中的碳酸氢根离子
是以钠盐的形式也就是碳酸氢钠的形式存在的
经过肾小球滤过作用进入肾小囊之后
这个钠盐就解离为钠离子和碳酸氢根离子
之前我们已经讲过
在肾小管上皮细胞的游离端
存在着钠离子氢离子交换器
细胞重吸收钠的同时
会将氢离子排到小管液中
进入小管液中的氢离子
就与其中的碳酸氢根离子结合生成碳酸
而碳酸很快又生成二氧化碳和水
这一步反应是由上皮细胞表面的
碳酸酐酶催化的
由于二氧化碳是脂溶性的
它很快就以扩散的方式进入上皮细胞
在上皮细胞内
二氧化碳和水又在碳酸酐酶的催化下
形成碳酸
紧接着
碳酸又很快解离为氢离子和碳酸氢根离子
氢离子可以通过顶端的钠离子氢离子交换器
逆向进入小管液
再次与碳酸氢根离子结合生成碳酸
而上皮细胞内的碳酸氢根离子
又是如何被机体重吸收的呢
细胞内的大部分碳酸氢根离子
与其它离子以联合转运的方式
进入细胞间隙
小部分是通过氯离子碳酸氢根离子逆向转运的方式
进入细胞外液
以上介绍的就是碳酸氢根离子的重吸收
与氢离子的分泌过程
这两种转运方式都需要消耗能量
那么这个能量是来自哪里呢
就来自于上皮细胞基底膜侧的
钠钾ATP酶
从上面的讲述中我们已经知道
近曲小管上皮细胞从滤液中
重吸收碳酸氢根离子是以二氧化碳的形式进行的
碳酸酐酶在碳酸氢根离子的
重吸收过程中发挥了重要作用
细胞内的大部分碳酸氢根离子
与其它离子以联合转运的方式进入细胞间隙
下面我们再来分析
氨的分泌与氢离子
碳酸氢根离子的转运之间的关系
氨的分泌也是肾脏调节酸碱平衡的重要机制之一
氨的分泌主要发生在近曲小管和集合管
在近曲小管
细胞代谢会产生碳酸氢根离子和铵根离子
在细胞内
这个铵根离子与氨和氢离子
会处于一种平衡的状态
其中
铵根离子可以通过钠离子氢离子转运体
在这里铵根离子代替了氢离子
被转运到或者说被分泌到小管液中
与氢离子的分泌是类似的
那么这个氨又是如何转运的呢
由于氨是脂溶性的分子
它可以通过细胞膜单纯扩散进入小管液
也可以通过上皮细胞的基底膜侧
进入细胞间隙
那么细胞代谢产生的碳酸氢根离子就会与钠离子
一同跨膜穿过基底膜侧
进入组织间隙
进一步被血液所重吸收
在集合管部位
上皮细胞膜的特性稍有不同
它只对氨有高的通透性
对铵根离子的通透性比较低
所以
细胞内生成的氨
是通过细胞膜单纯扩散进入小管液
它也可以通过基底膜侧扩散进入细胞间隙
然后
再与分泌进入小管液中的氢离子
结合生成铵根离子
并随着尿液排出体外
刚才我们讲过
氢离子的分泌是伴随着
碳酸氢根离子的重吸收而进行的
所以
在这个反应当中
尿中每排出一个铵根离子
就意味着氨结合了一个氢离子
也就有一个碳酸氢根离子被重吸收
进入了血液当中
从刚才的讲述中我们已经知道
氨的分泌与氢离子的分泌是密切相关的
假如集合管分泌氢离子的功能被抑制了
大家想一想
会发生什么情况呢
生理情况下
肾脏分泌的氢离子
大约50%是由氨所缓冲的
也就是形成了铵根离子
假如没有氢离子
那么
尿中的铵根离子的排出量也会减少
如果发生慢性酸中毒的时候
就会刺激肾小管和集合管上皮细胞
增加氨和铵根离子的排泄
以及碳酸氢根离子的生成
这样就可以将多余的氢离子分泌出去
总结归纳起来
肾脏对血液pH值的调节
就是通过重吸收碳酸氢根离子和分泌氢离子
以及重吸收碳酸氢根离子
分泌氨和氢离子来实现的
当血液呈酸性时
肾脏就会排出铵根离子和氢离子
同时重吸收钠离子和碳酸氢根离子
当血液呈碱性时
就排出比较少的氢离子
同时
也只有很少的钠离子和碳酸氢根离子被重吸收
这样
就使的血液的pH值始终保持在一定的范围之内
也就是pH在7.35到7.45之间
-绪论
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-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第三节 真核细胞的结构
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-第四节 细胞的能量代谢
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-第五节 细胞的分裂与分化
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-第二节 基因的表达调控
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-第三节 生物技术及其应用
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-第四节 人类基因组及其遗传疾病
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-第一节 高等植物体的细胞与组织
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-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
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