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人体的酸碱平衡

为了维持体内平衡，人体采用了许多生理适应方法。其中之一是

保持酸碱平衡。

在没有病理状态的情况下，人体的pH值在7.35至7.45之间，平

均值为7.40。为什么要这个数字？为什么不使用中性值7.0而不是弱

碱性值7.40？此pH值对于许多生物过程来说都是理想的，其中最重

要的一个就是对血液的氧合。同样，体内许多生化反应的中间体在中

性pH值下也被离子化，这使得这些中间体的利用更加困难。

低于7.35的pH是酸血症，而高于7.45的pH是碱血症。由于将

pH值维持在所需范围的重要性，因此人体具有补偿机制。该讨论旨在

提供对体内酸碱平衡的基本理解，同时提供一种系统的方法来接近表

现出导致pH值改变的患者。

人体会遇到四种主要的基于酸的疾病：代谢性酸中毒，代谢性碱

中毒，呼吸性酸中毒和呼吸性碱中毒。如果出现其中一种情况，人体

应以相反状态引起平衡。例如，如果一个人正在经历代谢性酸血症，

他们的身体将试图诱发呼吸性碱中毒来弥补。很少有补偿使pH完全在

7.4正常的。当使用术语酸血症或碱血症时，总的说来，pH分别为酸

性或碱性。尽管不是必需的，但由于可能同时发生多个不平衡情况，

因此使用此术语来区分各个过程和患者的总体pH状态可能很有用。

分子水平

在细胞水平上对呼吸的基本理解对于理解人体中的酸碱平衡很重

要。有氧细胞呼吸对人类生命是必不可少的。人类的细胞是专性需氧

性的。尽管单个细胞可以进行无氧呼吸，但为了维持生命，必须存在

氧气。有氧细胞呼吸的副产物之一是二氧化碳。表示有氧细胞呼吸的

简化化学方程式为：

C6H12O6（葡萄糖）+6O2-6CO2+6H20+能量（38个ATP

分子和热量）

细胞呼吸的第一阶段是糖酵解，它吸收六碳的葡萄糖并将其分解

为两个丙酮酸分子，每个丙酮酸分子包含三个碳。糖酵解使用两个

ATP并生成四个ATP，这意味着它会生成两个净ATP。该过程不需要

氧气发生。由于患者通常缺乏营养，因此值得注意的是，镁是糖酵解

中两个反应的辅助因子。

最终，丙酮酸分子被氧化并进入TCA循环。TCA循环从NAD+

生成NADH，从FAD生成FADH2，以及两个ATP分子。这是一个有

氧过程，需要氧气。丙酮酸被带入线粒体并形成乙酰辅酶A，并损失

了二氧化碳。然后在呼气过程中呼出多余的二氧化碳。

有氧细胞呼吸的最后一步是电子传输链（ETC）。ETC产生了细胞

呼吸中产生的大部分ATP，其中产生了34个ATP分子。为了使ETC

反应发生，需要氧气。如果没有足够的氧气，则糖酵解的产物会进行

称为发酵的反应，以产生ATP。发酵的副产物是乳酸。在糖酵解和

TCA周期中，NAD+还原为NADH，FAD还原为FADH2。还原的特

征在于电子的增益。这就是驱动ETC的原因。对于葡萄糖的每个单分

子，十个NAD+分子将转化为NADH分子，从而在ETC中每个产生

三个ATP分子。

有氧细胞呼吸的这一过程表征了人类为何需要氧气。当没有足够

的氧气存在时，无氧呼吸使身体产生一些ATP。但是，此过程仅生成

两个ATP，而有氧呼吸生成的是38ATP。每个反应中的两个ATP分子

不足以维持生命。

如上所述，二氧化碳是TCA循环的副产物。该二氧化碳有助于体

内酸碱平衡，可通过以下反应证明：

CO2+H20-H2C03-HCO3-+H+

细胞呼吸过程中形成的二氧化碳与水结合生成碳酸。然后碳酸分

解成碳酸氢根和氢离子。这种反应是人体中许多缓冲系统之一。它可

以抵抗pH的剧烈变化，从而使人可以保持在狭窄的生理pH范围内。

该缓冲系统处于平衡状