第二节　水和无机盐的生理功能

一、水的生理功能

水是人体的重要组成成分。体内的水有两种存在形式，大部分与蛋白质、多糖等结合，以结合水的形式存在；一部分以自由状态存在，称为自由水。水的主要生理功能有：

1.参与和促进物质代谢　水是良好的溶剂，各种营养物质、代谢产物等多数可溶于水中。它们经过血液循环或淋巴运送至各组织细胞进行代谢或排出体外。物质代谢的一系列化学反应都在体液中进行。水还直接参与水解、水化、脱水与氧化等代谢反应。

2.调节体温　水的比热容大，能吸收较多的热能而本身温度变化不大；水的蒸发热大，因而蒸发少量的汗就能散发大量的热；水的流动性大，通过血液循环和体液交换，使代谢产生的热迅速带往全身，并从体表散发，使全身各处的体温基本保持一致。水的这些性质，有利于体温调节。

3.润滑作用　水具有润滑作用，能减少摩擦。如唾液有利于吞咽，泪液有利于眼球运动，关节腔的滑液有利于关节活动等。

4.维持组织的形态和功能　体内水与蛋白质、多糖等结合来维持大分子的构象，这对保持组织器官的形态、硬度、弹性都具有十分重要的意义。血液中存在的主要是自由水，故能保证血液的循环流动。

二、无机盐的生理功能

无机盐的种类很多，功能各异，主要生理功能有以下几方面：

议一议：

体液电解质有哪些主要的生理功能？

1.维持体液的渗透压和酸碱平衡　Na⁺、Cl^-是维持细胞外液渗透压的主要离子；K⁺、HPO²₄^-是维持细胞内液渗透压的主要离子。这些离子同时也是体液中各种缓冲对的主要成分，在维持体液的酸碱平衡中起重要作用。

2.维持神经、肌肉的应激性　神经、肌肉的应激性与体液中一些离子浓度有关，Na⁺、K⁺可提高神经肌肉的应激性，而Ca²⁺、Mg²⁺等的作用则相反。

上述离子也影响心肌的应激性，K⁺对心肌有抑制作用，而Na⁺、Ca²⁺的作用与K⁺相拮抗。

3.参与细胞正常的代谢　①作为酶的辅酶或激活剂影响酶的活性。如呼吸链中的细胞色素体系是通过铁的化合价的互变传递电子的；Cl^-可激活唾液淀粉酶加速淀粉的水解；Mg²⁺能激活磷酸化酶和各种磷酸激酶。②参与或影响物质代谢。Na⁺参与小肠对葡萄糖的吸收；K⁺参与糖原合成和蛋白质的合成；Ca²⁺与肌钙蛋白结合激发骨骼肌与心肌收缩；血液凝固过程也需要Ca²⁺。

4.构成组织细胞成分　所有的组织细胞中都含有无机盐的成分，如钙、磷、镁是骨骼和牙齿组织中的主要成分。

5.构成体内有特殊功能的化合物　如血红蛋白和细胞色素中的铁、维生素B₁₂中的钴等。

                                                       第三节　水和钠、钾、氯的代谢

一、水的代谢

（一）水的来源

说一说：

水的来源与去路有哪些？人体水的生理需要量和最低生理需要量是多少？

一般情况下，正常成人每天需水的总量约2 500mL。其来源有三个：

1.饮水（茶、汤及其他流质）　成人每天大约摄取1 200mL。饮水量随气温、劳动强度和生活习惯而不同，变化幅度较大。

2.食物水（馒头、米饭、蔬菜、水果等）　各种食物均含一定量的水分，成人每天从食物中摄取的水分约为1 000mL。

3.代谢水（内生水）　糖、脂肪和蛋白质等营养物质在代谢过程中经过氧化生成的水称为代谢水。在一般情况下，每天体内生成的代谢水约为300mL。

（二）水的去路

成人每天排出水的总量约为2 500mL。其去路有四条：

1.肾排出　肾是排出水分的主要器官，对体内水的平衡起着主要的调节作用。成人每天排出尿量约为1 500mL。尿量变动很大，饮水、出汗等因素对尿量有较大影响。成人每天从肾排出代谢固体废物（尿素、尿酸、肌酐等）一般不少于35g，而肾排出尿的最大浓度为6%～8%，所以每日尿量至少需要500 mL，才能充分排泄代谢废物。否则导致代谢废物在体内堆积引起中毒。因此临床上将每日尿量小于500mL称之为少尿，少于100mL为无尿。

想一想：

对昏迷、禁食、食道癌晚期的患者，为维持其生命活动每日补充水的最低生理需要量应该是多少毫升？

2.皮肤蒸发　成人每日由皮肤排出水分的方式有两种：一种是非显性出汗，以皮肤蒸发方式排出纯水约为500mL；另一种是显性汗，为汗腺所分泌。显性汗的量在高温、运动时明显增加。显性汗是一种低渗溶液，在出汗的同时也丢失Na⁺、Cl^-及少量的K⁺。大量出汗时应补充水和氯化钠。显性汗不属于皮肤蒸发，不计入水的正常排出。

3.肺呼出　肺呼吸时以水蒸气的形式排出部分水分，排出量与呼吸交换的容量和呼吸深度有关，成人每日约排出350mL。

4.消化道排出　各种消化腺每天分泌的消化液（如唾液、胃液、胰液、肠液和胆汁等）约8L，其中含有大量的水和无机盐。正常情况下，98%的消化液经“肠道循环”被重吸收，只有2%的消化液随粪便丢失到体外，正常成人每天经粪便排出的水分约为150mL，病理情况下，如呕吐、腹泻、胃肠减压等可引起消化液大量丢失而导致脱水。由于消化液中含有大量的电解质和水分，在正常情况下，这些消化液几乎全部被肠道重吸收。在病理情况下，如呕吐、腹泻等可丢失大量的消化液，引起水和电解质平衡的紊乱。

正常情况下，成人每日摄取的水量和排出的水量基本相等（表13－3），称为水平衡。

表13－3　成人每日水的出入量

为了维持水平衡和保持正常的生理状况，成人每日的生理需水量约为2 500mL。当机体由于种种原因不能进水时，每日仍不断由皮肤、呼吸、粪便和肾排出水分约1 500 mL，这是人体每天必然丢失的水量，也是每天的最低需水量。

二、钠和氯的代谢

（一）钠和氯的含量与分布

正常成人钠总量为45～50mmol/kg体重。其中45%分布于细胞外液，10%分布于细胞内液，45%分布于骨骼。血浆钠含量平均为142mmol/L。成人体内氯总量约为33 mmol/kg体重，其中70%分布于血浆、组织和淋巴液中。血浆氯平均为102mmol/L。

（二）钠和氯的吸收与排泄

1.吸收　钠和氯主要来自食盐（NaCl），一般成人每天需要NaCl为4.5～9.0g，其实际摄取量因个人饮食习惯、食物性质、生活情况等的不同而有很大差别。食入的Na⁺和Cl^-几乎全部被消化吸收。

2.排泄　Na⁺和Cl^-主要经肾随尿排出，少量由汗腺排出。在醛固酮的影响下，肾对钠的排泄具有强大的调节能力，其特点是“多吃多排、少吃少排、不吃不排”。过量的Na⁺可迅速通过肾脏排出。另外，肾脏调节排钠的能力也很强，在人体完全停止摄入钠时，肾脏排钠趋向于零。因此，较长时间进食低钠饮食，如无意外丢失的话，一般不会出现低钠症状。但在严重呕吐、腹泻、高温作业、剧烈运动等过量出汗时，在补充水分的同时应适当补钠。

                                                                          第四节　钙磷代谢

一、钙磷的含量、分布与生理功能

（一）钙磷的含量与分布

钙和磷是体内含量最多的无机盐。正常成人体内钙总量为700～1 400g。磷的总量400～800g。绝大部分钙、磷存在于骨组织与牙齿中，其余部分以溶解状态分布于体液和其他组织（表13－4）。

表13－4　人体内钙磷的分布

（二）钙磷的生理功能

1.参与形成骨骼和牙齿　人体内99%以上的钙和86%左右的磷以羟磷灰石［3Ca₃（PO₄）₂·Ca（OH）₂］的形式构成骨盐，参与骨骼、牙齿的形成。骨骼是机体的支架，又是体内钙磷的储存库。

议一议：

钙、磷在体内的含量与分布及主要生理功能，影响钙磷吸收的因素有哪些？

2.钙离子（Ca²⁺）的生理功能　①可作为激素的第二信使，在细胞信息传递中起重要作用；②能够降低毛细血管及细胞膜的通透性；③有降低神经肌肉兴奋性的作用；④增强心肌的收缩；⑤Ca²⁺是凝血因子之一，参与血液凝固过程；⑥Ca²⁺是很多酶的激活剂和抑制剂。

3.磷的生理作用　磷除与钙结合成羟磷灰石作为骨的成分外，主要以磷酸根的形式在体内发挥生理作用：①是细胞膜、核酸及某些辅酶的组成成分；②直接参与体内物质代谢反应及代谢调节，如参与葡萄糖的磷酸化、酶的共价修饰等；③参与体内能量的生成、储存和利用；④构成磷酸盐缓冲对，参与体内酸碱平衡的调节。

二、钙磷的代谢

（一）钙磷的吸收和排泄

1.吸收　成人每日需钙量为0.5～1.0g，儿童、孕妇约需钙1.0～1.5g。食物中的钙主要在酸度较高的小肠上段，以Ca²⁺形式吸收。钙的吸收受多种因素影响。①1，25－二羟维生素D₃，可加强小肠对钙和磷的吸收，这是影响钙吸收的最主要因素。②饮食：食物中凡能降低肠道pH值的成分均可促进钙的吸收，如乳酸等。当食物中磷酸盐较多时，可与Ca²⁺结合成不溶性钙盐阻碍钙的吸收。③年龄：钙的吸收率与年龄成反比。婴儿对食物钙吸收率达50%以上，成人约为30%，随年龄增长钙的吸收率还会下降，这是老年人缺钙导致骨质疏松的原因之一。

成人每日需磷量为1.0～1.5g。食物中的磷以磷酸盐形式存在，凡是能够影响钙吸收的因素也能够影响磷的吸收。磷的吸收部位也在小肠上段，磷的吸收较钙容易，吸收率约为70%。

2.排泄　正常成人每日排出的钙，约20%经肾排泄，80%经肠道排泄。肾小管重吸收钙的能力受到甲状旁腺素调控，血钙浓度低时，则原尿中的钙几乎全部被重吸收，尿钙接近于零；如血钙浓度高，则重吸收减少。肠道排出的钙主要为食物未吸收的钙和消化液中的钙。

体内的磷有60%～80%由肾排出，少量经肠道排出。由于大部分磷经肾由尿排出，故当肾功能衰竭时可引起高血磷。

（二）血钙和血磷

1.血钙　血钙指血浆或血清中的钙。正常人血钙浓度为2.25～2.75mmol/L（9～11mg/dL）。血钙有三种形式：①蛋白结合钙，指与血浆中清蛋白结合的钙，不能通过半透膜或细胞膜，称为非扩散钙；②扩散结合钙，指与柠檬酸、乳酸、碳酸氢根离子等结合在一起形成可溶性钙盐的钙，这种钙易于解离，可通过半透膜；③游离钙，即离子钙（Ca²⁺），易通过半透膜。故柠檬酸钙和离子钙又称为可扩散钙。血浆中只有离子钙才能直接发挥其生理功能。各种钙的存在形式可互相转变，保持动态平衡。

议一议：

血浆钙有哪些存在形式？它们之间的动态平衡受何因素影响？

离子钙受血浆pH值的影响。酸中毒时，氢离子浓度升高，则钙离子增多；碱中毒时，HCO₃^-浓度升高，则钙离子浓度减少，因此临床上出现抽搐现象。血浆中钙离子浓度与氢离子浓度和HCO₃^-浓度的关系如下：

2.血磷　血磷主要是指血浆中的无机磷，它主要以无机磷酸盐的形式存在，如Na₂HPO₄和NaH2PO₄。正常成人血浆磷浓度为1.0～1.6mmol/L（3.0～4.5mg/dL）。

3.血钙与血磷关系 血中钙、磷浓度相当恒定，它们之间存在一定关系。以mg/dL表示时，［Ca］×［P］＝35～40。当乘积大于40时，钙磷以骨盐形式沉积于骨组织中；若小于35时，则发生骨盐溶解而产生佝偻病及软骨病。

（三）钙、磷与骨的代谢

1.骨的组成　骨组织主要由骨细胞、骨基质和无机盐组成。骨细胞可合成和分泌骨基质，骨基质与无机盐以特殊方式附着在一起，使骨组织坚硬而富有韧性，构成了人体的支架组织。

（1）骨细胞：骨细胞有成骨细胞、破骨细胞等，它们都起源于未分化的间质细胞。

（2）骨盐：骨中的无机盐称骨盐，占骨干重的65%～70%，主要成分为磷酸钙，也有少量碳酸钙、柠檬酸、磷酸镁和碳酸钠等。骨盐主要以羟磷灰石形式存在。羟磷灰石是微细的结晶，晶格之间可吸附体液中的Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、HCO₃^-等离子。

（3）骨基质：骨基质是骨的有机成分，其中95%为胶原，还有少量的蛋白质和蛋白多糖等。胶原和蛋白多糖使骨有良好的韧性。

想一想：

甲状旁腺素、降钙素、维生素D₃有哪些主要生理作用？

2.成骨作用与钙化　骨的生长、修复和重建过程，称为成骨作用。新的骨组织生成，先由成骨细胞合成、分泌骨基质（胶原、蛋白多糖），然后骨盐沉积，骨盐沉积也称骨钙化，最终形成坚实的骨组织。碱性磷酸酶有利于成骨作用，因此血浆碱性磷酸酶活性的变化，被视为成骨作用的指标。生长发育的婴幼儿和某些佝偻病、骨软化症、甲状旁腺机能亢进等患者，血中碱性磷酸酶活性常升高。

3.溶骨作用与脱钙　坚硬的骨组织也处在不断更新之中，在新骨组织不断生成的同时，原有旧骨持续溶解，达到动态平衡。溶骨作用是指在破骨细胞的作用下，骨基质水解、骨盐溶解的过程，骨盐的溶解称为脱钙。破骨细胞可释出溶酶体中的一些水解酶类，使骨组织的有机质被溶解。同时破骨细胞活动时，可释放出柠檬酸和乳酸，促进局部骨盐的溶解，于是骨组织被溶解吸收。

正常成人每年有1%～4%的骨组织需要更新，以改变骨骼的形态和结构，适应功能的需要。生长发育的婴幼儿、青少年成骨作用大于溶骨作用。而老年人溶骨作用显著增强，常因骨质减少导致骨质疏松症。

                                                                      第五节　镁的代谢

一、镁的含量与分布

Mg²⁺是体内主要的正离子之一，总量20～28g。镁主要存在于骨骼，其余分布于肌肉及肝、肾、脑等组织。正常成人血镁浓度为0.8～1.1mmol/L。

二、镁的吸收与排泄

人体每日镁的需要量为0.2～0.4g。食物中镁主要由小肠吸收，吸收率约30%，正常膳食可满足镁的需要量。体内的镁60%～70%随粪便排出，其余自尿液中排出，正常情况下从肾小管滤过的镁多被重吸收。肾是维持血镁浓度恒定的主要器官。

三、镁的生理作用

1.镁作为部分酶的辅助因子或激活剂，参与核酸、蛋白质、糖、脂肪、能量代谢等重要代谢过程。

2.镁对神经系统和心肌的作用　Mg²⁺对中枢神经系统具有抑制作用。Mg²⁺和Ca²⁺都能使神经肌肉兴奋性降低，但对于心肌兴奋性Mg²⁺具有抑制作用，而Ca²⁺具有兴奋作用。

3.镁作用于周围血管系统引起血管扩张，使血压降低。

4.血镁浓度可影响PTH和CT的分泌　血镁浓度过低，则PTH分泌受抑制；血镁浓度过高，可刺激CT的分泌。镁是骨细胞结构和功能所必需的元素。

5.镁对胃肠道的作用　Mg（HCO₃）₂等碱性镁制剂是良好的抗酸剂，可中和胃酸。Mg²⁺在肠道吸收缓慢，使水分潴留，因此镁盐可用作导泻剂。