血液pH
血液沟通体内各组织细胞,是组织细胞的一部分内环境。内环境的pH显然影响组织细胞的正常生理活动。例如pH改变,可导致细胞内酶的活性改变; 另一方面,在代谢过程中不断有酸性物质(例如碳酸、乳酸等)或碱性物质(例如氨基酸脱氨基所产生的氨)生成; 食物或药物等进入人体后亦可生酸(例如NH4Cl)、生碱 (例如柠檬酸及其钾盐和钠盐)。但是,在正常生理状况下,人体血液的pH值维持在pH7.35至7.45之间。血液pH的维持主要依赖于血液中的缓冲系统及肺的呼吸与肾脏的排泄功能。
血液的缓冲系统 弱酸与其弱酸强碱盐的混合液具有缓冲pH改变的能力,称为缓冲液。例如碳酸缓冲液中之NaHCO3/H2CO3,后者称为缓冲对。如H2CO3及NaHCO3的混合液中加入一滴HCl或NaOH,则混合液的pH并无显著改变,因在加入HCl后,弱酸盐NaHCO3可将酸性甚强的HCl中和成为酸性甚弱的H2CO3; 加入NaOH后,弱酸H2CO3可将碱性甚强的NaOH中和成为碱性甚弱的NaHCO3。
HC1+NaHCO3—→NaCl+H2CO3
NaOH+H
2CO
3—→NaHCO
5+H
2O
缓冲液的pH决定于该弱酸的电离常数(pKa)和盐与酸的浓度比。

以碳酸为例,它的pK在37℃时为6.1,则溶液pH决定

在血浆中,[NaHCO3]约为24mmol/L,[H2CO3] 约为1.2mmol/L,两者比值为

所以,血浆的
pH可按上述方程式计算:

从上式可见,只要维持

比值恒定,即能维持血浆pH恒定。
当固定酸(例如乳酸)进入血浆,它可与碳酸氢盐缓冲系统中的NaHCO3作用生成H2CO3。此时,进入的强酸被生成的弱酸所代替,血浆中H+浓度不致过多地增加,且生成的H
2CO
3又可经肺脏分解排出。

当碱性物质进入血浆,则碳酸氢盐缓冲系统中的H2CO3发挥作用,生成过多的NaHCO3,最后可由肾脏调节其排出。
血浆中的缓冲系统以碳酸氢盐缓冲系统最重要。此外,尚有磷酸盐系统

和蛋白质缓冲系统

即血浆蛋白质。
红细胞中的缓冲系统有:

红细胞的缓冲系统主要维持其本身的pH,同时红细胞尚有中和其他组织细胞产生的挥发性酸CO
2的作用。
因为组织细胞不断生成大量CO
2进入血液变成碳酸,血液对碳酸的缓冲作用主要靠血红蛋白放氧及带氧时的酸性改变。此缓冲机理来源于波尔(Bohr)效应(见“血红蛋白”条)。
因为缓冲系统的缓冲能力有一定的限度,而新陈代谢所产生的酸(包括CO2和固定酸)则不断进入血中,所以血液缓冲系统只能暂时缓冲pH的改变,最后的调节机构则通过肺脏排出CO
2及肾脏排出固定酸及NaHCO
3。
肺脏在维持酸碱平衡中的作用 肺脏通过呼吸中枢对呼吸运动的控制以调整血液中碳酸的浓度。当血液二氧化碳分压(P

o
2)升高或pH降低,呼吸中枢可使呼吸运动加速加深,使CO2呼出量大大增加从而使血液中碳酸浓度降低; 当血中二氧化碳分压(P o
2)降低或pH升高,呼吸中枢可使呼吸运动变慢变浅,使CO2呼出量减少,从而使血液的碳酸浓度增加。这样,血浆[NaHCO3]/[H2CO3]的比值维持正常,也即维持了血液中pH的恒定。
肾脏在调节酸碱平衡中的作用 肾脏通过排出过多的酸或碱以调整血液中NaHCO3的浓度。当血中NaHCO3浓度降低,肾脏排酸和重吸收NaHCO3增加;当血中NaHCO3浓度增加,肾脏排碱增强。这样,血浆NaHCO3浓度恢复正常,[NaHCO3] / [H2CO3]比值维持正常,也即维持了血液中pH的恒定。