酸碱平衡

酸碱平衡是对身体细胞外液(ECF)的pH值的稳态调节。ECF中酸和碱之间的适当平衡（即pH值）对于身体的正常生理机能和细胞代谢至关重要。细胞内液和细胞外液的pH值需要保持在恒定水平。

许多细胞外蛋白的三维结构，如人体细胞的血浆蛋白和膜蛋白，对细胞外pH值非常敏感。因此存在严格的机制来将pH值保持在非常窄的范围内。在可接受的pH范围之外，蛋白质会变性（即它们的3D结构被破坏），导致酶和离子通道（以及其他）发生故障。

当pH值呈酸性时，酸碱失衡称为酸血症，当pH值呈碱性时称为碱血症。

在人类和许多其他动物中，酸碱平衡通过涉及三道防线的多种机制来维持：

1. 化学：xxx道防线是直接的，由各种化学缓冲液组成，这些缓冲液可以xxx限度地减少在没有它们的情况下会发生的pH变化。这些缓冲液包括碳酸氢盐缓冲系统、磷酸盐缓冲系统和蛋白质缓冲系统。
2. 呼吸部分：第二道防线是快速的，包括通过换气过度或换气不足改变呼吸的频率和深度来控制ECF中的碳酸(H2CO3)浓度。这会根据需要排出或保留血浆中的二氧化碳（因此是碳酸）。
3. 代谢成分：第三道防线很慢，xxx通过碱过剩来衡量，并且主要取决于可以添加或去除碳酸氢根离子的肾脏系统（HCO−3)往返ECF。碳酸氢根离子来源于代谢二氧化碳，二氧化碳在肾小管细胞中被酶转化为碳酸。在那里，碳酸自发地分解成氢离子和碳酸氢根离子。当ECF中的pH值下降时，氢离子被排泄到尿液中，而碳酸氢根离子被分泌到血浆中，导致血浆pH值升高。如果ECF中的pH值趋于升高，则会发生相反的情况：然后碳酸氢根离子被排泄到尿液中，而氢离子则被排泄到血浆中。

第二道和第三道防线通过改变缓冲液来发挥作用，每道缓冲液都由两种成分组成：弱酸及其共轭碱。弱酸与其共轭碱的浓度比决定了溶液的pH值。因此，通过首先操纵弱酸的浓度，其次操纵其共轭碱的浓度，可以将细胞外液(ECF)的pH值非常准确地调整到正确的值。碳酸氢盐缓冲液，由碳酸(H2CO3)和碳酸氢盐(HCO−3)溶液中的盐，是细胞外液中含量最多的缓冲液，也是酸碱比可以很容易快速改变的缓冲液。

细胞外液（包括血浆）的pH值通常由化学缓冲液、呼吸系统和肾脏系统严格调节在7.32和7.42之间。胎儿的正常pH值与成人不同。在胎儿中，脐静脉的pH值通常为7.25至7.45，而脐动脉的pH值通常为7.18至7.38。

水性缓冲溶液会通过吸收过量的H与强酸或强碱反应+离子或OH-离子，用弱酸和弱碱代替强酸和碱。这可以抑制pH值变化的影响，或减少本来会发生的pH值变化。但缓冲液不能纠正溶液中的异常pH值，无论是试管中的溶液还是细胞外液中的溶液。缓冲液通常由溶液中的一对化合物组成，其中一种是弱酸，另一种是弱碱。ECF中最丰富的缓冲液由碳酸溶液(H2CO3)和碳酸氢盐(HCO−3)的盐，通常是钠(Na+)。因此，当OH过量时-碳酸溶液中的离子通过形成H2O和碳酸氢盐(HCO−3)离子。类似地，过量的H+离子被缓冲溶液的碳酸氢盐成分部分中和，形成碳酸(H2CO3)，由于它是一种弱酸，因此大部分保持未解离的形式，释放到溶液中的H+离子比原来的强酸要少得多。

缓冲溶液的pH值仅取决于弱酸与弱碱的摩尔浓度之比。溶液中弱酸的浓度越高（与弱碱相比），溶液的pH值越低。同样，如果弱碱占主导地位，则所得的pH值越高。

稳态控制可以在几秒钟内改变PCO2并因此改变动脉血浆的pH值。动脉血中二氧化碳的分压由延髓的中央化学感受器监测。这些化学感受器对脑脊液中的二氧化碳和pH值敏感。

中枢化学感受器将它们的信息发送到延髓和脑干脑桥的呼吸中枢。然后呼吸中心确定肺泡的平均通气率，以保持动脉血中的PCO2恒定。呼吸中枢通过激活呼吸肌肉（特别是横膈膜）的运动神经元来实现这一点。PCO2升高在高于5.3kPa(40mmHg)的动脉血浆中反射性地导致呼吸频率和深度的增加。当二氧化碳分压恢复到5.3kPa时，恢复正常呼吸。如果二氧化碳的分压低于正常范围，则会发生相反的情况。呼吸可能会暂时停止，或减慢以使二氧化碳再次积聚在肺和动脉血中。

等离子HCO传感器−3浓度不确定。很可能远曲小管的肾小管细胞本身对血浆的pH值敏感。这些细胞的代谢产生CO2，​​CO2迅速转化为H+和HCO−3通过碳酸酐酶的作用。当细胞外液趋于酸性时，肾小管细胞将H+离子分泌到肾小管液中，从那里它们通过尿液排出体外。HCO−3离子同时分泌到血浆中，从而提高血浆中的碳酸氢根离子浓度，降低碳酸/碳酸氢根离子的比例，从而提高血浆的pH值。当血浆pH值高于正常值时会发生相反的情况：碳酸氢根离子被排泄到尿液中，氢离子进入血浆。

一般来说，新陈代谢产生的废酸多于碱。产生的尿液通常是酸性的，当谷氨酸和谷氨酰胺（过量的，不再需要的氨基的载体）被远端肾小管上皮细胞脱氨基时，氨（NH3）会部分中和，氨（NH3）会被排泄到尿液中.因此，尿液中的一些“酸含量”存在于尿液中产生的铵离子(NH4+)含量中，尽管这对细胞外液的pH稳态没有影响。

当严重损伤导致血液pH值超出正常范围（7.32至7.42）时，就会发生酸碱失衡。细胞外液pH值异常低称为酸血症，pH值异常高称为碱血症。

酸血症和碱血症明确指细胞外液(ECF)的pH值的实际变化。另外两个听起来相似的术语是酸中毒和碱中毒。它们是指一种成分的习惯影响，呼吸或代谢。酸中毒会自行引起酸血症（即，如果碱中毒“未得到补偿”）。同样，碱中毒会自行引起碱血症。在医学术语中，术语酸中毒和碱中毒应始终由形容词限定以指示干扰的病因：呼吸（指示二氧化碳分压的变化），或代谢（指示ECF的基础过量的变化）。因此，有四种不同的酸碱问题：代谢性酸中毒、呼吸性酸中毒、代谢性碱中毒和呼吸性碱中毒。这些条件之一或组合可能同时发生。例如，代谢性酸中毒（如未控制的糖尿病)几乎总是由呼吸性碱中毒（过度通气）部分补偿。同样，代谢性碱中毒可以完全或部分纠正呼吸性酸中毒。