醫用化學/緩沖溶液在醫學上的意義

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醫用化學

PH值與緩沖溶液
- 緩沖溶液
  - 緩沖溶液與緩沖作用原理
  - 緩沖溶液PH的計算
  - 緩沖容量與緩沖范圍
  - 緩沖溶液的配制
  - 緩沖溶液在醫學上的意義

人體內各種體液的PH值具有十分重要的意義。它們均控制在一狹小范圍內。因為只有在這范圍內，機體的各種功能活動才能正常進行。離開正常范圍的少許變化尚能允許，但如變化太大，都可能引起體內許多功能失調。

在體內差不多每項代謝的結果都有酸產生，如有機食物被完全氧化而產生碳酸，嘌呤被氧化而產生尿酸，碳水化合物的厭氧分解而產生乳酸以及因氧化作用不完全而導致乙酰乙酸和в-羥基丁酸的生成等。體內代謝也生成磷酸和硫酸。代謝過程也可以產生NaHCO3。這些代謝產生的酸或堿進入血液并沒有引起PH值發生明顯的變化，這說明血液具有足夠的緩沖作用。也說明體內有著有效的生理作用支配著體內能及時地得到緩沖物的不斷補充。

正常人血漿的PH值相當恒定。血液所以具有緩沖作用，是因為血液是一種很好的緩沖溶液。血液中存在下列緩沖系（HA表示有機酸）：

在這些緩沖系中，碳酸氫鹽緩沖系（HCO-3/H2CO3）在血液中濃度很高，對維持血液正常PH值的作用很重要。其次紅細胞中的血紅蛋白和氧合血紅蛋白緩沖系也很重要。這些緩沖系中的共軛酸（如H2CO3）起抗堿作用，共軛堿（如HCO-3）起抗酸作用，使PH值保持正常。

由于H2CO3-NaHCO3（或CO2-HCO-3）緩沖系在血漿中存在如下平衡：

當人體內各組織和細胞在代謝中產生的酸進入血液時，血液中CO2-HCO-3緩沖系的共軛堿HCO-3就和H+反應，并轉變為其共軛酸H2CO3及CO2，即上述H2CO3離解平衡向左移動。因碳酸僅輕度離解，所以，等于把加入的H+從溶液中有效地除去，維持PH基本不變。而溶解的CO2轉變為氣相CO2從肺部呼出。如果代謝產生的堿進入血液，則上述血液中的離解平衡向右移動，從而抑制PH值的升高。而血液中升高的［HCO-3］可通過腎臟功能的調節使其濃度降低。

血液中其他緩沖系的抗酸抗堿作用和CO2-HCO-3緩沖作用的原理相似。而且，當產生CO2過多時，主要是通過血紅蛋白和氧合血紅蛋白運送到肺部排出，或通過磷酸緩沖系使［CO2］降低。至于降低的［HCO-3］也可以通過腎臟功能的調節使其在血液中的濃度升高，從而使［CO2］、［HCO-3］和［HCO-3］/［CO2］（溶解）都恢復正常。肺呼吸快些或慢些可調節CO2的量或酸量（呼吸慢則CO2積蓄）；而腎的功能之一是調節血液中HCO-3的濃度及磷酸鹽緩沖系的含量。肺和腎臟的協同調節操持［HCO-3］/［CO2］（溶解）=20/1，雖然這時緩沖比超出（10/1）-（1/10）范圍，可是緩沖容量仍然很大。總之，血液PH值能保持正常范圍，是多種緩沖對的緩沖作用以及有效的生理調節作用的結果。

微生物的培養，組織切片和細菌染色，以及研究酶的催化，都需用一定PH值的緩沖溶液。在臨床檢驗中，常把血液中HCO-3的濃度看作“堿儲備”，作為一種常規來檢查，也需要緩沖作用的知識。理解緩沖作用的基本原理和掌握這方面的基本實驗知識，在醫學上有重要的意義。