1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Биология
  3. Буферные системы крови

Буферные системы крови

Постоянная концентрация ионов водорода является необходимым условием жизни организма. Кровь имеет слабощелочную реакцию. рН артериальной крови равна 7,4, рН венозной крови – 7,35, а рН в эритроцитах несколько ниже – примерно 7,2. При изменении рН нарушается действие ферментов и наступают другие расстройства, которые могут привести к тяжелым осложнениям и смерти. Считают, что физиологические колебания рН происходят в пределах 0,05-0,07. Стабильность рН крови поддерживается буферными системами (гемоглобиногенных, гидрокарбонатной, фосфатной) и белками плазмы. Сильной является гемоглобиногенных система, доля которой составляет 75% всей буферной емкости крови.

Гемоглобиногенных буферная система состоит из оксигемоглобина (кислой и основной формы) и дезоксигемоглобином (кислой и основной формы). Гемоглобин, как и другие белки, содержит остатки аминокислот, которые могут связывать и освобождать ионы Н + (в частности остатки гистидина). Константа диссоциации ионогенных групп гемоглобина изменяется в зависимости от насыщения кислородом. рКа для ННbО2 составляет 6,62, а для ННb – 8,18. Таким образом, оксигемоглобин является сильной кислотой, а дезоксигемоглобин – очень слабой, слабее угольную. При рН, равный значению рН крови, оксигемоглобин находится в форме основания НbО2-, а дезоксигемоглобин – в кислой форме ННb.

Буферное действие гемоглобина совмещенная с транспортом О2 и СО2. Как рассмотрено выше, в капиллярах тканей повышенная концентрация ионов Н +, вызванная диффузией и гидратацией СО2, нейтрализуется благодаря образованию кислой формы дезоксигемоглобином.
Процесс может быть и не связан с освобождением кислорода, но он осуществляется быстрее и более эффективно компенсирует изменение рН, если одновременно происходит дезоксигенация.

В капиллярах легких оксигемоглобин как сильная кислота вытесняет из гидрокарбонатов угольную кислоту, которая быстро распадается на СО2 и Н2О. Таким образом, гемоглобин предупреждает ощелачивания крови после освобождения от нее углекислоты.
Гидрокарбонатная буферная система (НСО3- / Н2СО3) эффективно функционирует при рН около 7,4. Угольная кислота выполняет функцию донора протона, а гидрокарбонат-ион НСО3- – акцептора протона. Концентрация недиссоциированных молекул Н2СО3 в крови незначительна и зависит от концентрации растворенного СО2, а последняя – от парциального давления СО2 в альвеолярной газовой смеси.
При рН крови, равном 7,4, отношение концентрации НСО3- / Н2СО3 равна 20: 1. При поступлении в кровь кислых продуктов ионы Н + взаимодействуют с гидрокарбонатами, образуется избыток угольной кислоты, которая распадается. СО2 переходит в газовую фазу в легких и выдыхаемого из организма. Это обуславливает возвращение НСО3- / Н2СО3 к норме (20: 1), а следовательно и к восстановлению рН 7,4. И наоборот, когда в плазму крови попадает какое-то количество щелочных веществ и рН повышается, ионы ОН взаимодействуют с угольной кислотой, которая переходит в гидрокарбонат-ион НСО3-. Это вызывает растворение в плазме крови дополнительного количества СО2, содержащегося в газовом пространстве легких. Концентрация Н2СО3 в плазме возрастает до нормального соотношения. Гидрокарбонатная буферная система функционирует совместно с гемоглобиногенных. Между обеими системами устанавливается равновесие и они совместно обеспечивают поддержание постоянства рН крови.

Фосфатный буферная система состоит из ионов Н2РО4- и НРО42-. Сопряженная кислотно-основное пара Н2РО4 – НРО42- имеет рК 6,86, поэтому эта система служит буфером в пределах рН 6,1-7,7. Значение ее для крови незначительное, поскольку содержание фосфатов в крови мало. Важную роль фосфатный буферная система играет в поддержании постоянства рН внутриклеточной жидкости, находящейся в пределах 6,9-7,4.
Белки плазмы проявляют буферную действие благодаря наличию ионогенных остатков аминокислот. Вклад их в буферную емкость крови незначительный.

Буферные системы составляют первую линию защиты от изменения рН. Дополнительные возможности обеспечивают деятельность легких и почек, которые устраняют из организма СО2, кислые и щелочные продукты. Так, при снижении рН дыхания стимулируется, что приводит к выводу из организма избытка СО2 и наоборот, при повышении рН частота дыхания снижается для уменьшения выделения СО2 легкими. Частота и глубина дыхания регулируются дыхательным центром, который чувствителен к рН и рСО2 внеклеточной жидкости. Почки при снижении рН крови выделяют с мочой NаН2РО4, соли аммония (NН 4 +), слабые кислоты в недиссоциированной форме. При повышении рН крови почки увеличивают выведение Nа2НРО4, NаНСО3. Если буферные системы и механизмы дыхательной и почечной регуляции рН не компенсируют отклонений за пределы физиологической нормы, наступают нарушения кислотно-основного равновесия – ацидоз или алкалоз. В зависимости от механизмов развития нарушений различают дыхательный или метаболический алкалоз или ацидоз. При гипервентиляции легких снижается концентрация Н2СО3 в организме (гипокапния), повышается рН крови, состояние называется дыхательным алкалозом. Для компенсации почки выделяют щелочную мочу. Гиповентиляция легких (например, при воспалении, отека легких, бронхиальной астме) приводит к увеличению содержания СО2 в крови (гиперкапния), снижение рН, повышенное выведение с мочой кислых продуктов. Состояние называется дыхательным ацидозом.
Метаболический ацидоз возникает при значительном увеличении содержания в крови кетоновых тел (сахарный диабет, голодание), молочной кислоты (гипоксия мышц), потере секретов поджелудочной железы и кишечника при диарее. В крови снижается концентрация НСО3- и Н2СО3, растет выведение с мочой кислых продуктов и солей аммония. Метаболический алкалоз наступает вследствие большой потери ионов водорода при длительном рвоте или повышенной задержке в организме гидрокарбонатов под влиянием минералокортикоидов.
В клинической практике определяют показатели кислотно-щелочного равновесия: рН крови и мочи, концентрацию в плазме иона гидрокарбоната, парциальное давление СО2 в крови, избыток буферных оснований цельной крови или плазмы (щелочной резерв). Последний показатель выясняет, сколько ммоль основ можно добавить к данной пробы крови или забрать от нее, чтобы рН при рСО2, равном 40 мм рт. ст. и температуре 37 ° С достигло значения 7,4.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Витамин D (кальциферол)