运动生理学9.ppt

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1、第九章第九章 酸碱平衡酸碱平衡学习目标：本章提要：酸碱平衡:机体通过血液缓冲系统、肺、肾来调节体内酸性和碱性物质的含量及比例，维持体液pH值恒定的作用。第一节 酸碱物质的来源一、酸、碱与pH值二、体内酸性物质的来源1、碳酸：2、固定酸：三、体内碱性物质的来源：食物当中。正常人血浆的pH值约为值约为7.35-7.45，平均值为7.4。人体生命活动所能耐受的最大pH值变化范围为6.9-7.8。 第二节第二节 酸碱平衡的调节酸碱平衡的调节一、缓冲体系与缓冲作用一、缓冲体系与缓冲作用缓冲体系：缓冲体系：由弱酸以及弱酸与强碱生成的盐按一定比例组合成的溶液。缓冲作用：缓冲作用：缓冲体系具有缓冲酸、碱和保持

2、pH值相对恒定的作用。当酸进入血液：当酸进入血液：当碱性物质(主要来自食物)进入血浆后与弱酸发生作用，形成弱酸盐，降低碱度。 二、血液缓冲体系及其调节作用二、血液缓冲体系及其调节作用（一）血浆缓冲体系NaHCO3/H2CO3；蛋白质钠盐/蛋白质 ；Na2HPO4/NaH2PO4 。（二）红细胞缓冲体系（二）红细胞缓冲体系： KHCO3/H2CO3；血红蛋白钾盐/血红蛋白； 氧合血红蛋白钾盐/氧合血红蛋白； K2HPO4/KH2PO4。 三、肺对酸碱平衡的调节作用肺通过CO2排出量的增减，控制体内H2CO3浓度，以维持NaHCO3/H2CO3的正常比值来调节体内酸碱平衡。机体通过肺排泄CO2对酸

3、碱平衡的作用约为全身化学缓冲作用的2倍。四、肾脏排泄及调节酸碱平衡和水平衡的作用四、肾脏排泄及调节酸碱平衡和水平衡的作用肾单位结构示意图肾单位结构示意图 肾单位肾单位肾肾小小体体肾小球肾小球肾小囊肾小囊肾肾小小管管近球小管近球小管近球小管近球小管近球小管近球小管袢升细段袢升细段袢升粗段袢升粗段远曲小管远曲小管袢降粗段袢降粗段近曲小管近曲小管袢降细段袢降细段肾小球毛细血管网和肾小管周围毛细血管网肾小球毛细血管网和肾小管周围毛细血管网肾血液供给特点肾血液供给特点肾脏的血液循环特征，肾脏的血液来源于腹主动脉分支肾脏的血液循环特征，肾脏的血液来源于腹主动脉分支的肾动脉。的肾动脉。 a.血液供应丰富血液

4、供应丰富 b.肾皮质血流量最多肾皮质血流量最多 c.具有两套毛细血管网具有两套毛细血管网 肾小球毛细血管（第一套毛细血管网）：肾小球毛细血管（第一套毛细血管网）： 血压较高，有利于肾小球的滤过；形成滤液（原尿）。血压较高，有利于肾小球的滤过；形成滤液（原尿）。 肾小管周围毛细血管网（第二套毛细血管网）：肾小管周围毛细血管网（第二套毛细血管网）： 血压较低，血浆胶体渗透压高，有利于肾小管和集合管血压较低，血浆胶体渗透压高，有利于肾小管和集合管内滤液的内滤液的重吸收。重吸收。（一）肾脏排泄功能（一）肾脏排泄功能排泄排泄（ excretion ） ：机体将新陈代谢的最终产物、进入机体内环境的异物和有

5、害物质以及摄入的过剩的物质通过血液循环运送到排泄器官途径排出体外的过程。人体的排泄器官有肺、皮肤和肾脏。肾脏是主要排泄器官。 肺：CO2和水分。 消化道：胆色素(尿胆素和粪胆素)和无机盐。 皮肤：水分、尿素和盐类。 肾脏：排泄种类最多，量大。排泄途径：肾脏的泌尿过程（尿的生成）：肾脏的泌尿过程（尿的生成）：肾小球滤过肾小球滤过；肾小管和集合管的重吸收肾小管和集合管的重吸收；肾小肾小管和集合管的分泌与排泄示意图管和集合管的分泌与排泄示意图1、肾脏的滤过作用（原尿的生成）、肾脏的滤过作用（原尿的生成）概念：概念：血液流经肾小球毛细血管时，血浆中的水分和小血液流经肾小球毛细血管时，血浆中的水分和小分

6、子溶质，从毛细血管滤入肾小囊囊腔的过程。分子溶质，从毛细血管滤入肾小囊囊腔的过程。滤过：滤过：指血液流过指血液流过肾小球时肾小球时, ,血浆中水分血浆中水分和小分子物和小分子物质通过滤过质通过滤过膜进入肾小膜进入肾小囊形成原尿囊形成原尿的过程。一的过程。一个人个人2424小时小时可产生原尿可产生原尿180180升。升。肾小球滤过示意图肾小球滤过示意图肾小球滤过作用的动力：有效滤过压（肾小球滤过作用的动力：有效滤过压（EEP）有效滤过压有效滤过压= =毛细血管压毛细血管压- -（血浆胶体渗透压（血浆胶体渗透压+ +囊内压）囊内压） 入球端有效滤过压有效滤过压=6.0 (2.67+1.33) =2

7、.0kPa(15mmHg)0 0有滤液生成有滤液生成 出球端 有效滤过压有效滤过压 =6.0 (4.67+1.33) = 0kPa(0mmHg) 0无滤液生成无滤液生成说明原尿主要在入球端形成。滤过膜的通透性和滤过面积滤过膜的通透性和滤过面积滤过膜结构示意图滤过膜结构示意图滤过膜的通透性：滤过膜的通透性：滤过膜的通透性约比身体其他部位的毛细血管管壁的通透性大25倍，而且滤过膜的通透性比较稳定，血液中血细胞、球蛋白、纤维蛋白原等大分子物质不能通过外，各种无机盐、小分子有机物以及相对分子质量较小的白蛋白等均可通过滤过膜。有效滤过面积：有效滤过面积：约为1.5m2 以上。肾血流量：肾血流量：单位时间

8、内流经肾小球毛细血管的血浆量。约为600-700ml/min。 肾小球滤过率是相对稳定的。但在进行剧烈运动、重体力劳动或在高温环境下活动，导致机体产生了血液的重新分配，使肾血流量大为下降；严重缺氧或二氧化碳浓度增加或交感神经紧张性增加时，都会引起肾血流量显著减少，而引起肾小球滤过率下降，滤液减少，尿液也会减少。2、肾小管与集合管的重吸收、肾小管与集合管的重吸收重吸收重吸收：滤液中的成份经过肾小管上皮细胞重新回到血液中的过程。重吸收示意图重吸收示意图重吸收的方式重吸收的方式 被动被动： 渗透作用渗透作用 易化扩散易化扩散主动主动：(原发主动、原发主动、继发主动继发主动) 泵泵 协同转运协同转运渗

9、透作用渗透作用渗透作用渗透作用 滤液量24小时为180L，而排出的尿液为1.5-2L,有99%的滤液被重吸收回到血液中去。血浆、原尿和终尿成分比较（血浆、原尿和终尿成分比较（g/L） 在滤液中的葡萄糖全部被重吸收到血液中；滤液中的水分和电解质也大部分被重吸收；尿素等代谢尾产物仅仅小部分被重吸收；肌酐则完全不被重吸收。所以，肾脏的重吸收是一种选择性重吸收。不同部位的重吸收能力：不同部位的重吸收能力：近球小管：重吸收主要部位，60%-70%的滤液在此部位被重吸收；髓袢：重吸收率为10%； 远球小管：重吸收率为10%；集合管：重吸收率为20%； 肾糖阈：肾糖阈：不出现糖尿现象的最高血糖浓度。一般血糖

10、浓度为8.88-9.99mmol/L；或为160-180mg/dl。 球管平衡：不论肾小球滤过率增加或减少，滤液的重吸收率始终占肾小球滤过率的65%-70%左右的现象。其意义在于：其意义在于：尿量不会因肾小球滤过率的改变而有大幅度的改变。从而达到保持体内钠贮量和体液内环境稳定有着重大作用。3、肾小管和集合管的分泌与排泄作用：、肾小管和集合管的分泌与排泄作用：分泌：分泌：肾小管管腔上皮细胞通过新陈代谢，将所产生的物质进入到管腔滤液中的过程。排泄：排泄：肾小管管腔上皮细胞将血液中的某些物质直接排入到滤液中的过程。血液肾小球滤过肾小管和集合管选择性重吸收分泌与排泄原尿（滤液） 终尿排出体外（二）肾脏

11、在维持机体酸碱平衡中的作用（二）肾脏在维持机体酸碱平衡中的作用1. 分泌分泌H+，回收，回收Na+H H+ +的分泌的分泌H H+ +分泌机制分泌机制: : 是主动分泌。是主动分泌。NaNa+ +-H-H+ +交换交换 H H+ +泵泵H H+ +NHNH3 3 + +NHNH4 4+ +H H+ +的分泌的分泌H H+ +泵泵= =泌泌H H+ +助碱贮助碱贮(泌泌H H+ +促促HCOHCO3 3- -重吸收重吸收排酸保碱排酸保碱) )。 泌泌H H+ +与泌与泌K K+ +呈负相关呈负相关(竞争抑制竞争抑制) )。 泌泌H H+ +是有限度的是有限度的: :当小管液当小管液pHpH值值4

12、.54.5时时, ,泌泌H H+ +则则停止。停止。H H+ +分泌特点分泌特点: : 泌泌H H+ +与重吸收与重吸收HCOHCO3 3- -、NaNa+ +呈正相关呈正相关2 2、分泌、分泌NH3 NH3分泌特点分泌特点: 泌NH3与泌H+呈正相关：即泌NH3促进H+-Na+交换，促进排酸保碱,调节机体酸碱平衡。 NH3扩散的量决定于管腔液与管周液的pH值：管腔液pH值较低时，NH3较易扩散。 正常时NH3只在远曲小管和集合管分泌;酸中毒时,近曲小管也分泌。 NHNH3 3的分泌的分泌 机制机制: :单纯扩散单纯扩散 小管上皮细胞内小管上皮细胞内谷氨酰氨谷氨酰氨脱氨脱氨NHNH3 3( (

13、氨氨) )脂溶性脂溶性肾小管腔肾小管腔：NHNH3 3H H+ +NHNH4 4+ +ClCl- -NHNH4 4ClCl单纯扩散单纯扩散脱氢酶脱氢酶3、磷酸盐酸化、磷酸盐酸化 正常人血浆中Na2HPO4/NaH2PO4的浓度比为41，近曲小管滤液中磷酸盐比例与血浆中相同，主要为碱性磷酸盐。当原尿流经远曲小管和集合管时，由于上皮细胞不断向管腔内分泌H+，尿液pH降低。H+与滤液中Na+交换，将碱性Na2HPO4转变为酸性NaH2PO4，并随尿液排出体外。回吸收的Na+与远曲小管上皮细胞内的HCO3-生成新的NaHCO3回收入血。 H2O+CO2H2CO3HCO3- + H+Na+Na+ATPa

14、seH2PO4-H+ +HPO42-HPO42-肾小管磷酸盐化示意图4、排出多余的碱 正常情况下，血浆中的NaHCO3约为2227mmol/L血液。若其浓度在1321mmol/L血液时，原尿中的NaHCO3全部重新吸收；若超过28mmol/L血液时，则重吸收减少，排出多余的NaHCO3，维持血浆 NaHCO3的正常含量。 肾脏的保酸排碱活动受体液PCO2、H+、电解质和激素水平（如醛固酮）等多种因素的调控。运动时，机体酸碱平衡变化较大且多在瞬间进行，而在上述肾脏功能的调节作用的启动往往在数小时以后，甚至在1天后才较明显，因此不是运动时机体酸碱平衡调节的主要途经。（二）肾脏在维持机体水平衡中的作

15、用（二）肾脏在维持机体水平衡中的作用肾保持水平衡的作用非常强。水利尿：大量饮水时，尿量增加，可达肾保持水平衡的作用非常强。水利尿：大量饮水时，尿量增加，可达2000ml/d2000ml/d。机体缺水时，尿量减少，仅有。机体缺水时，尿量减少，仅有350-400ml/d350-400ml/d。机制：机制：1 1、尿浓缩现象、尿浓缩现象尿量减少。尿量减少。下丘脑下丘脑抗利尿激素抗利尿激素（ADH）肾小管和集合管上皮细胞对水肾小管和集合管上皮细胞对水的通透性增加的通透性增加重吸收增加，尿浓缩重吸收增加，尿浓缩尿量减少尿量减少释放释放+缺缺水水2 2、尿量增多、尿量增多- -利尿作用利尿作用下丘脑ADH

16、释放肾小管和集合管上皮细胞重吸能力下降尿量增多排出稀释尿晶体渗透压血液被稀释饮水较多循环血量增加大量失血血量下降下丘脑ADH释放肾小管和集合管上皮细胞对水的通透性增加重吸收增加，尿浓缩尿量减少，保持机体的水分缺水晶体渗透压尿浓缩示意图尿浓缩示意图尿稀释示意图尿稀释示意图（四）运动对肾脏泌尿功能的影响1、运动对尿量及其成分的影响2、运动性蛋白尿 剧烈运动后时，机体还会产生许多酸性代谢物质，所以运动后，尿pH值降低，而且尿中肌酐和乳酸等酸性物质代谢产物的含量也增加。概念：健康人在运动后，出现的一过性或暂时性蛋白尿的现象。尿蛋白阴性：尿蛋白阴性：人体在正常情况下，尿液中仅含有微量或少量蛋白质，常检测不出来的现象。尿蛋白阳性：尿蛋白阳性：剧烈运动后或长时间运动后，尿中常出现大量的蛋白质的现象。出现运动性蛋白尿的机制不很清楚。但运动性蛋白尿可作为评定运动强度和运动量的监控指标。1 1、运动强度大或负荷量大，则蛋白尿的阳性率高，容易出现运动性蛋白尿、运动强度大或负荷量大，则蛋白尿的阳性率高，容易出现运动性蛋白尿。2 2、机体对负荷量的适应能力：适应能力强，则不容易出现运动性蛋白尿；、机体对负荷量的