生物化学教案-第十二章水和电解质代谢-2学时

授课题目（章、节或主题）： 第八章 生物氧化 授课类型（请打√） 授课方法（请打√） 授课资源（请打√） 教学目的： 1．熟悉钙、磷的吸收与排泄，血钙 2．了解钙、磷的调节， 3．了解水、钠、钾的代谢 教学方法、手段： 板书、多媒体技术辅助教学 教学重点、难点： 熟悉钙、磷的吸收与排泄，血钙 补充内容教学内容及过程设计 和时间分配 讲授新课： 一、体液的含量与分布 （一）体液的含量与分布 细胞内液（占体重的40％）体液（占体重的60％） 细胞外液（占体重的20％）组织间液（占体重的15％） 血浆（占体重的5％）课时安排 授课时间 2 第11周 理论课□√ 研讨课□ 习题课□ 复习课□ 其他□ 讲授□√ 讨论□ 示教□ 自学辅导□ 其他□ 多媒体□√ 模型□ 实物□ 挂图□ 其他□ （25分组织间液还包括淋巴液、渗出液、漏出液、关节滑液、脑脊液和胸、腹膜腔液等。 （二）影响体液含量和分布的因素 体液的含量和分布随年龄、性别和身体胖瘦程度的不同而异。新生儿、婴儿和儿童的体液总量分别占其体重的80％、70％和65％，而老年人的体液总量占其体重的55％以下，可见年龄愈小，体液所占体重的百分比愈大。 不同组织含水量也各不相同：脂肪组织含水量为15％～3O％，而肌肉组织含水量达75％～80％。故女性和肥胖者因脂肪组织较多，体液含量占体重的百分比较小，对失水性疾病的耐受力较差；肌肉发达而脂肪组织较少的男性体液含量占体重的百分比较大，对失水性疾病的耐受力较好。 钟）详细讲解体液的二、体液电解质的组成、含量及其分布特点 （一）体液电解质的含量 体液电解质常按含量分为主要电解质和微量元素两类，前者主要包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、碘、钴、锰、钼、氟、硅等。 （二）体液电解质分布的特点 1．体液电解质的含量若以毫克当量／升(mEq/L)表示，无论细胞外液或细胞内液阴、阳离子总量相等而呈电中性。 2．细胞内、外液中各种电解质的含量差异很大。细胞外液的阳离子以Na+为主，阴离子以Cl-和HCO3-为主；细胞内液的阳离子以K+为主，阴离子以HPO42-和蛋白质负离子为主。 3．以毫克当量／升表示，细胞内液的电解质总量较细胞外液高，但细胞内液与细胞外液的渗透压仍基本相等。这是因为细胞内液含大分子蛋白质和二价离子较多，而这些电解质产生的渗透压较小。 4．血浆与组织间液二者的电解质组成及含量比较接近，但血浆中蛋白质的含量远远大于组织间液，这种差别有利于血浆与组织间液之间水的交换 第二节 水平衡 一、水的生理功能 水是人体含量最多、也最重要的无机物，大部分水与蛋白质、多糖等物质结合，以结合水的形式存在，另一部分水以自由状态存在。水具有很多特殊的理化性质，是维持人体正常代谢活动和生理功能的必需物质之一。 （一）调节体温 水的比热大，1g水从15℃升至16℃时，需吸收4.2J(1cal)热量，比等量固体或其它液体所需的热量多，水分能吸收或释放较多的热量而本身的温度却无明显升降，从而使体温不致因机体产热或外界温度的变化而剧变。水的蒸发热大，1g水在37℃时，完全蒸发需吸收2 415J(575cal)热量，故蒸发少量汗液就能散发大量热量，这在高温环境时尤为重要。水的流动性大，导热性强，循环血液能使代谢产生的热在体内迅速均匀分布并通过体表散发。 （二）促进并参与物质代谢 水是体内的良好溶剂，能使物质溶解，促进化学反应的发生；水分子还直接参与体内物质代谢反应（水解、水化、加水脱氢等），在代谢过程中起着重要作用。 （三）运输作用 水不仅是良好的溶剂，而且粘度小、易流动，有利于运输营养物质和代谢产物。即使是某些难溶或不溶于水的物质（如脂类），也能与亲水性的蛋白质分子结合而分散于水相中通过血液运输。 （四）润滑作用 唾液有利于食物吞咽及咽部湿润，泪液能防止眼球干燥，关节滑液有助于关节活动，胸腔与腹腔浆液、呼吸道与胃肠道粘液都有良好的润滑作用。 （五）结合水的作用 结合水(bound water)是指与蛋白质、核酸和蛋白多糖等物质结合而存在的水。它与自由状态的水不同，无流动性，因而对保持组织、器官的形态、硬度和弹性起到一定的作用。如心肌含水量约为79％，比血液含水量仅少约4％（血液平均含水量为83％），但由于心肌主要含的是结合水，故能维持一定的形态；而血液中主要含的是自由水，故能循环流动。 相关知识 Cl-、HCO3-、HPO42-、有机酸根和蛋白质负离子等，后者含量较少，主要有铁、铜、锌、硒、 二、水平衡——水的摄入与排出 （一）水的摄入 人体每天所需的水量约为2500ml，主要来源有三:一是饮水（包括饮料），饮水量随个人各种食物含水量各不相同，成人每天随食物摄入的水量约1000ml。三是代谢水（内生水），指糖、脂肪和蛋白质等营养物质在氧化过程中生成的水，称为代谢水(metabolism water)。成人每天体内生成的代谢水约300ml。 （二）水的排出 1．肺排水 肺呼吸时可以以水蒸气形式排出水，成人每天由此蒸发的水约350ml。肺排水量的变化取决于呼吸的深度和频率，如高热时呼吸加深、加快，排水量增多。 2．皮肤排水 皮肤排水有两种方式：①非显性出汗 即体表水分的蒸发。成人每天由此蒸发水约500ml，因其中电解质含量甚微，故可将其视为纯水。②显性出汗 为皮肤汗腺活动分泌的汗液，出汗量与环境温度、湿度及活动强度有关。汗液是低渗溶液，其中[Na+]为40～80mmol/L，[Cl-]为35～70mmol/L，[K+]为3～5mmol/L，故高温作业或强体力劳动大量出汗后，除失水外也有Na+、K+、Cl-等电解质的丢失，此时在补充水分的基础上还应注意电解质的补充。 3．消化道排水 各种消化腺分泌进入胃肠道的消化液，平均每天约8 000ml，其中含有大量水分和电解质（见表14-3）。正常情况下，这些消化液绝大部分被肠道重吸收，只有150ml左右随粪便排出。但在呕吐、腹泻、胃肠减压、肠瘘等情况下，消化液大量丢失，导致不同性质的失水、失电解质，故临床补液时应根据丢失消化液的性质决定其应补充的电解质种类。 4．肾排水 正常成人每天尿量约为1500ml，但尿量受饮水量和其它途径排水量的影响较 习惯、气候条件和劳动强度的不同而有较大差别。成人一般每天饮水约1200ml。二是食物水， （30分钟）讲解水平的知识点 大。成人每天约由尿排出至少35g左右的固体代谢废物，每1g固体溶质至少需要15ml水才能 使之溶解，故成人每天至少须排尿50Oml才能将代谢废物排尽，因此500ml称为最低尿量(minimal urine)。尿量少于500ml时称为少尿，此时代谢废物将潴留在体内，造成尿毒症。 正常成人每天水的进出量大致相等，约为2500ml。为满足正常生理需要，成人每天应供给2500ml水（含代谢水3O0ml）以维持水的进出平衡，故2500ml称为生理需水量。但在缺水 情况下，人体每天仍须经肺、皮肤、消化道和肾（按每天最低尿量500ml计）排出水约1500ml， 除300ml代谢水外，成人每天至少应补充1200ml水，才能维持最低限度的水平衡，因此1200ml 称为最低需水量（minimal requirementfor water）。 此外，儿童、孕妇和恢复期病人，需保留部分水作为组织生长、修复的需要，故他们的 摄水量略大于排水量。婴幼儿新陈代谢旺盛，每天水的需要量按公斤体重计算比成人约高2～4倍，但因其神经、内分泌系统发育尚不健全，调节水、电解质平衡的能力较差，所以比成人更容易发生水、电解质平衡失调。 第三节 电解质平衡 一、电解质的生理功能 （一）维持体液渗透压和酸碱平衡 （二）维持神经、肌肉兴奋性 （三）构成组织细胞成分 （四）参与物质代谢 二、钠、氯代谢 （一）含量与分布 人体内钠含量为40～50mmol(0.9～1.1g)／kg体重。其中约40％结合于骨骼的基质，约5O％存在于细胞外液，约10％存在于细胞内液。血清钠浓度平均为142mmol/L。氯主要存在于细胞外液，血清氯浓度平均为103mmol/L。 （二）吸收与排泄 人体的钠与氯主要来自食盐(NaCl)，成人每天NaCl的需要量为4.5～9.0g，其摄入量因 个人饮食习惯不同而差别很大。低盐饮食NaCl每天的摄入量也不应少于0.5～1.0g，NaCl几 乎全部被消化道吸收。 Na+、Cl-主要经肾随尿排出。肾对Na+排出有很强的调控能力，即“多吃多排、少吃少排、不吃不排”。此外，汗液和粪便亦可排出极少量的Na+、Cl-，但如大量出汗或腹泻，丢失的Na+、Cl-也相当可观。 三、钾代谢 （一）含量与分布 人体内钾的含量为31～57mmol(1.2～2.2g)／kg体重。其中约98％分布于细胞内，约2％存在于细胞外液。血清钾浓度为3.5～5.5mmol/L，细胞内液钾浓度为150mmol/L。 K+、Na+在细胞内、外分布极不均匀，主要是由于细胞膜上钠泵的作用。此外，还受物质代谢和酸碱平衡等的影响。 1．糖代谢的影响 每合成1g糖原需要0.15mmolK+进入细胞内；而分解1g糖原又可释放等量的K+到细胞外。因此，当大量补充葡萄糖时，细胞内糖原合成作用增强，钾从细胞外进入细胞内，可引起血浆钾浓度降低，故应注意适当补钾。对于高血钾患者，可采用注射葡萄糖溶液和胰岛素的方法，加速糖原合成，促使K+由细胞外液进入细胞内，以降低血钾。 2．蛋白质代谢的影响 每合成1g蛋白质，需0.45mmolK+进入细胞内；而分解1g蛋白质，又可释放等量的K+到细胞外。因此，在组织生长或创伤恢复期等情况下，蛋白质合成代谢增强，钾进入细胞内，可使血钾浓度降低，此时应注意钾的补充；而在严重创伤、感染、缺氧以及溶血等情况下，蛋白质分解代谢增强，细胞内钾释放到细胞外，如超过肾排钾能力时，则可导致高血钾。 3．细胞外液H+浓度的影响 酸中毒时细胞外液H+浓度增高，部分H+与体细胞和肾小管上皮细胞内的K+进行交换，可以引起高血钾；碱中毒则可以引起低血钾。 （二）吸收与排泄 成人每天钾的需要量为2～3g。体内钾主要来自食物，蔬菜和肉类均含有丰富的钾，故一般食物即可满足钾的生理需要。钾90％被消化道吸收，未被吸收部分随粪便排出体外。 约80％～90％的钾经肾由尿排出，肾对钾的排泄特点是“多吃多排，少吃少排，不吃也排”。禁食或大量输液者常常出现缺钾现象，此时应注意适当补钾。约10％左右的钾由粪便排出，严重腹泻时粪便中钾的丢失量可达正常时的10～20倍之多，故应注意钾的补充。此外，汗液也可排出少量钾。 （三）低血钾与高血钾 1．低血钾 血钾浓度低于3.5mmol/L时，称为低血钾。其原因主要有：①摄入过少，见 于摄食障碍、禁食等；②丢失过多，见于严重腹泻、呕吐和钾利尿剂过多应用等；③细胞内、 外分布异常，见于治疗糖尿病酸中毒时，应用大量葡萄糖和胰岛素，促进血浆K+随葡萄糖进 入细胞内，又未及时补钾。此外，碱中毒也能使钾转入细胞内导致低血钾。 2．高血钾 血钾浓度高于5.5mmol/L时，称为高血钾。其主要原因为：①输入钾过多，如输钾过多过快（错误地静脉推注钾）或输入大量库存血液；②排泄障碍，常见于肾功能衰竭或肾上腺皮质功能低下；③细胞内钾外移，当大面积烧伤或呼吸障碍引起缺氧以及酸中毒时均可导致高血钾。 第四节 钙、磷代谢 一、钙磷在体内的分布与功能 （一）钙磷的体内分布 钙和磷是人体含量最丰富的无机元素。人体内钙约占体重的1.5％～2.2％，总量约700～ 1 400g，磷约占体重的0.8％～1.2％，总量约400～800g。其中99％以上的钙和85％以上的磷以羟磷灰石的形式构成骨盐，存在于骨、牙齿中；其余则以溶解状态分布于体液和软组织中。 血液中的钙、磷含量很少，但它既可反映骨质代谢状况，又能反映肠道、肾对钙、磷的吸收和排泄状况。 （二）钙磷的生理功能 1．构成骨盐 体内绝大部分的钙和磷共同参与构成骨骼组织的无机盐成分，即骨盐。骨盐的化学成分主要为羟磷灰石。骨盐赋以骨骼硬度，使骨骼能作为身体的支架，负荷体重；同时又可作为钙的储存库。 2．钙的功能 虽然软组织和体液中钙含量仅占总钙量的0.3％，但它却与体内多种生理机能和代谢过程密切相关。Ca2+参与血液凝固过程；Ca2+可增强心肌收缩力；Ca2+有降低神经、肌肉兴奋性的作用；Ca2+是许多酶的激活剂或抑制剂；Ca2+参与神经递质的合成与分泌；Ca2+ 降低血管壁通透性等。 3．磷的功能 （1）磷是体内许多重要化合物的组成成分，如核苷酸、核酸、磷蛋白、磷脂等，磷脂是细胞膜的基本组分。 （2）在物质代谢中以其有机化合物的形式参与反应，如磷酸葡萄糖、磷酸甘油和氨基甲酰磷酸等是葡萄糖、脂类和氨基酸代谢的重要中间产物。 （3）参与体内能量生成、储存及利用，如ATP、ADP和磷酸肌酸等，都是含高能磷酸键的化合物。 （4）参与物质代谢的调节，蛋白质磷酸化和脱磷酸化是酶共价修饰调节最重要、最普遍的调节方式，以此改变酶的活性对物质代谢进行调节。 （5）参与酸碱平衡的调节，血浆中的HPO42-与H2PO4-构成缓冲对，调节体液酸碱平衡。 二、钙、磷的吸收与排泄 （一）钙的吸收与排泄 1．钙的吸收 由于机体的生长发育阶段不同，对钙的需要量和吸收量随年龄和生理状态的不同有较大差异，且易导致缺乏症。 十二指肠和空肠上段为钙最有效的吸收部位。钙的吸收率一般为25％～40％，当体内缺 钙或钙需要量增加时，吸收率可随之增加。钙吸收受多种因素影响： (1)维生素D是影响钙吸收的最重要因素。 (2)降低肠道pH值能促进钙的吸收。 (3)食物成分：过多的草酸、植酸、脂肪酸、碱性磷酸盐等可与钙形成难溶性钙盐，阻碍钙的吸收；镁盐过多也可抑制钙的吸收。 (4)与年龄呈反比，年龄越大，吸收率越低。 2．钙的排泄 人体每天摄入的钙，约有80％从粪便排出、20％从肾排出。肠道排出的