Acid–base homeostasis is the homeostatic regulation of the pH of the body's extracellular fluid (ECF). The proper balance between the acids and bases (i.e. the pH) in the ECF is crucial for the normal physiology of the body—and for cellular metabolism. The pH of the intracellular fluid and the extracellular fluid need to be maintained at a constant level.
The three dimensional structures of many extracellular proteins, such as the plasma proteins and membrane proteins of the body's cells, are very sensitive to the extracellular pH. Stringent mechanisms therefore exist to maintain the pH within very narrow limits. Outside the acceptable range of pH, proteins are denatured (i.e. their 3D structure is disrupted), causing enzymes and ion channels (among others) to malfunction.
An acid–base imbalance is known as acidemia when the pH is acidic, or alkalemia when the pH is alkaline.
In humans and many other animals, acid–base homeostasis is maintained by multiple mechanisms involved in three lines of defense:
Chemical: The first lines of defense are immediate, consisting of the various chemical buffers which minimize pH changes that would otherwise occur in their absence. These buffers include the bicarbonate buffer system, the phosphate buffer system, and the protein buffer system.
Respiratory component: The second line of defense is rapid consisting of the control the carbonic acid (H2CO3) concentration in the ECF by changing the rate and depth of breathing by hyperventilation or hypoventilation. This blows off or retains carbon dioxide (and thus carbonic acid) in the blood plasma as required.
Metabolic component: The third line of defense is slow, best measured by the base excess, and mostly depends on the renal system which can add or remove bicarbonate ions (HCO3-) to or from the ECF. Bicarbonate ions are derived from metabolic carbon dioxide which is enzymatically converted to carbonic acid in the renal tubular cells. There, carbonic acid spontaneously dissociates into hydrogen ions and bicarbonate ions.
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L'alcalose métabolique est un trouble de l'équilibre acido-basique défini par une hausse du pH dans le secteur extracellulaire plasmatique (sang), d'origine métabolique. Le pH intracellulaire chez l'homme est de 7,2, le pH extracellulaire de 7,4. Ces valeurs sont extrêmement intimement régulées via plusieurs mécanismes fondés sur l'équation suivante : H+ + – → → + Le tampon pulmonaire permet d'éliminer un excès d'acide par l'hyperventilation (dyspnée de Kussmaul : respiration ample, profonde, permettant de rejeter du et de la vapeur d'eau et ainsi de faire augmenter le pH, alcaliniser le sang).
Le métabolisme acido-basique est la partie du métabolisme régulant l'acidité du sang, le pH sanguin devant demeurer entre des limites physiologiques très étroites, 7,38 et 7,42. On parle d'acidose au-dessous de 7,38 et d'alcalose au-dessus de 7,42, toutes deux pouvant être d'origine métabolique ou bien respiratoire. Équilibre acido-basique Les sources acides ou basiques sont nombreuses, particulièrement pour les acides qui sont tirés des aliments et le métabolisme interne (respiration cellulaire : le dioxyde de carbone est un acide qui se combine avec l'eau).
The bicarbonate buffer system is an acid-base homeostatic mechanism involving the balance of carbonic acid (H2CO3), bicarbonate ion (HCO), and carbon dioxide (CO2) in order to maintain pH in the blood and duodenum, among other tissues, to support proper metabolic function. Catalyzed by carbonic anhydrase, carbon dioxide (CO2) reacts with water (H2O) to form carbonic acid (H2CO3), which in turn rapidly dissociates to form a bicarbonate ion (HCO ) and a hydrogen ion (H+) as shown in the following reaction: As with any buffer system, the pH is balanced by the presence of both a weak acid (for example, H2CO3) and its conjugate base (for example, HCO) so that any excess acid or base introduced to the system is neutralized.
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