電解質と体液/肺、腎による酸性物質の排出と血漿緩衝系のはたらき/重炭酸イオンの動き

POINT!

重炭酸緩衝系は、次の平衡式によって、H+とCO2とを相互に変換している。 H+ + HCO3- ←→ H2CO3 ←→ H2O + CO2 （H2CO3，重炭酸：　HCO3-，重炭酸イオン）

化学的平衡式の基礎については、補足の章で述べています。まとめるならば．．．

＊ 最初、H⁺もHCO₃^-もCO₂も、濃度は正常範囲である。

＊ いずれかの物質が増減すると、その「変化を打ち消す方向」に、化学反応が進む。しかし．．．

＊ その変化が完全に消えるのではなく、小さく残る。すなわち、「変化量より少ない量」化学反応が進む。

「酸性物質の定義」、「生体内での生産」で学んだように、HCO₃^-はアルカリ性物質です。生体内の最重要なアルカリ性物質です。血漿HCO₃^-の正常値は24 mEq/Lです。

重炭酸緩衝系を実際に動かしてみましょう．．．（注意！！重炭酸緩衝系の作用のみをまとめました。下記の病態では、実際には、種々の代償が働き、血中の変化は「総和」のようにはなりません。これは、第7章で勉強しましょう。）

a：動脈血中のCO₂濃度が上昇すると．．．

変化の前	H+	+	HCO3-	←→	H2CO3	←→	H2O	+	CO2
動脈血に最初に起こる変化									↑↑
重炭酸緩衝系の作用	↑		↑	←		←			↓
総和	↑		↑						↑

CO₂が増大すると、重炭酸緩衝系は、H⁺ + HCO₃^- ← H₂CO₃ ← H₂O + CO₂の方向に作用します。この化学反応は、CO₂を減少させるので、「変化を打ち消す方向」です。「変化量より少ない量」化学反応が進むため、緩衝系により減少するCO₂の量（↓）は、最初に増大する量（↑↑）より小さくなります。そのため、総和としては、CO₂もH⁺も増大します。

b：動脈血中のH⁺濃度が上昇すると．．．

変化の前	H+	+	HCO3-	←→	H2CO3	←→	H2O	+	CO2
動脈血に最初に起こる変化	↑↑
重炭酸緩衝系の作用	↓		↓	→		→			↑
総和	↑		↓						↑

H⁺が増大すると、重炭酸緩衝系は、H⁺ + HCO₃^- → H₂CO₃ → H₂O + CO₂の方向に作用します。この化学反応は、H⁺を減少させるので、「変化を打ち消す方向」です。「変化量より少ない量」化学反応が進むため、緩衝系により減少するH⁺の量（↓）は、最初に増大する量（↑↑）より小さくなります。そのため、総和としては、H⁺もCO₂も増大します。

c：動脈血中のCO₂濃度が低下すると．．．

変化の前	H+	+	HCO3-	←→	H2CO3	←→	H2O	+	CO2
動脈血に最初に起こる変化									↓↓
重炭酸緩衝系の作用	↓		↓	→		→			↑
総和	↓		↓						↓

CO₂が減少すると、重炭酸緩衝系は、H⁺ + HCO₃^- → H₂CO₃ → H₂O + CO₂の方向に作用します。この化学反応は、CO₂を増大させるので、「変化を打ち消す方向」です。「変化量より少ない量」化学反応が進むため、緩衝系により増大するCO₂の量（↑）は、最初に減少する量（↓↓）より小さくなります。そのため、総和としては、H⁺もCO₂も減少します。

d：動脈血中のH⁺濃度が低下すると．．．

変化の前	H+	+	HCO3-	←→	H2CO3	←→	H2O	+	CO2
動脈血に最初に起こる変化	↓↓
重炭酸緩衝系の作用	↑		↑	←		←			↓
総和	↓		↑						↓

H⁺が減少すると、重炭酸緩衝系は、H⁺ + HCO₃^- ← H₂CO₃ ← H₂O + CO₂の方向に作用します。この化学反応は、H⁺を増大させるので、「変化を打ち消す方向」です。「変化量より少ない量」化学反応が進むため、緩衝系により増大するH⁺の量（↑）は、最初に減少する量（↓↓）より小さくなります。そのため、総和としては、H⁺もCO₂も減少します。

Challenge Quiz

1.

重炭酸は　 酸性物質 中性物質 アルカリ性物質  正解!である。

2.

重炭酸イオンは　 酸性物質 中性物質 アルカリ性物質  正解!である。

3.

H⁺ + HCO₃^- ←→ H₂CO₃ ←→ H₂O +CO₂だけにおいて、CO₂が正常値から増大すると、平衡式は　 H⁺ + HCO₃^- ← H₂CO₃ ← H₂O + CO₂ H⁺ + HCO₃^- → H₂CO₃ → H₂O + CO₂  正解!の方向に作用し、総和として(変化前と比較して)、H⁺は 増大し 変動せず 減少し  正解!、HCO₃^-は　　 増大し 変動せず 減少し  正解!、CO₂の増大は 最初の増大より小さい増大が残る 完全に消えて正常値に戻る 逆に、正常値よりも減少してしまう  正解!。

4.

H⁺ + HCO₃^- ←→ H₂CO₃ ←→ H₂O + CO₂だけにおいて、H⁺が正常値から増大すると、平衡式は　 H⁺+HCO₃^- ← H₂CO₃ ← H₂O +CO₂ H⁺ + HCO₃^- → H₂CO₃ → H₂O+CO₂  正解!の方向に作用し、総和として(変化前と比較して)、HCO₃^-は 増大し 変動せず 減少し  正解!、CO₂は　 増大し 変動せず 減少し  正解!、H⁺の増大は 最初の増大より小さい増大が残る 完全に消えて正常値に戻る 逆に、正常値よりも減少してしまう  正解!。

5.

H⁺ + HCO₃^- ←→ H₂CO₃ ←→ H₂O + CO₂だけにおいて、CO₂が正常値から減少すると、平衡式は　 H⁺ +HCO₃^- ← H₂CO₃ ← H₂O + CO₂ H⁺+ HCO₃^- → H₂CO₃ → H₂O +CO₂  正解!の方向に作用し、総和として(変化前と比較して)、H⁺は　　 増大し 変動せず 減少し  正解!、HCO₃^-は　　 増大し 変動せず 減少し  正解!、CO₂の減少は　　 最初の減少より小さい減少が残る 完全に消えて正常値に戻る 逆に、正常値よりも増大してしまう  正解!。

6.

H⁺ + HCO₃^- ←→ H₂CO₃ ←→ H₂O + CO₂だけにおいて、H⁺が正常値から減少すると、平衡式は　 H⁺ +HCO₃^- ← H₂CO₃ ← H₂O　+ CO₂ H⁺ + HCO₃^- → H₂CO₃ → H₂O + CO₂  正解!の方向に作用し、総和として(変化前と比較して)、HCO₃^-は　　 増大し 変動せず 減少し  正解!、CO₂は　　 増大し 変動せず 減少し  正解!、H⁺の減少は　　 最初の減少より小さい減少が残る 完全に消えて正常値に戻る 逆に、正常値よりも増大してしまう  正解!。