Буферні системи організму

Він становить 53% буферної ємності і представлений:

NaHCO3 Співвідношення 1. 20

Бікарбонатний буфер представляє собою основну буферну систему плазми крові; він є системою швидкого реагування, так як продукт його взаємодії з кислотами СО2 - швидко виводиться через легені. Крім плазми, ця буферна система міститься в еритроцитах, інтерстиціальної рідини, ниркової тканини.

У разі накопичення кислот в крові зменшується кількість НСО3 - і відбувається реакція: НСО3 - + Н + ↔ Н2 СО3 ↔ Н2 О + СО2 ↑. Надлишок видаляється легкими. Однак значення рН крові залишається постійним, так як збільшується обсяг легеневої вентиляції, що призводить до зменшення обсягу СО2

При збільшенні лужності крові концентрація НСО3 - збільшується: Н2 СО3 + ОН - ↔ НСО3 - + Н2 О.

Це призводить до уповільнення вентиляції легенів, тому СО2 накопичується в організмі і буферне співвідношення залишається незмінним.

Становить 35% буферної ємності.

Головна буферна система еритроцитів, на частку якої припадає близько 75% всієї буферної ємності крові. Участь гемоглобіну в регуляції рН крові пов'язано з його роллю в транспорті кисню і СО2. Гемоглобіновая буферна система крові відіграє значну роль відразу в декількох фізіологічних процесах: диханні, транспорті кисню до тканин і в підтримці сталості рН всередині еритроцитів, а в кінцевому підсумку - в крові.

Вона представлена ​​двома слабкими кислотами - гемоглобіном і оксигемоглобіном і сполученими їм підставами - відповідно гемоглобінат- і оксігемоглобінат-іонами:

Оксигемоглобін - сильніша кислота (рКа = 6,95), ніж гемоглобін (рКа = 8,2). При рН = 7,25 (всередині еритроцитів) оксигемоглобін іонізований на 65%, а гемоглобін - на 10%, тому приєднання кисню до гемоглобіну зменшує значення рН крові, так як при цьому утворюється сильніша кислота. З іншого боку, у міру віддачі кисню оксигемоглобіном в тканинах значення рН крові знову збільшується.

Буферні властивості ННb насамперед обумовлені можливістю взаємодії кіслореагірующіх з'єднань з калієвої сіллю гемоглобіну з утворенням еквівалентної кількості відповідної калійної солі кислоти і вільного гемоглобіну:

Утворений гідрокарбонат (КНСО3) врівноважує кількість надходить Н2 СО3. рН зберігається, так як відбувається дисоціація потенційних молекул Н2 З3 і утворилися гемоглобінових кислот.

Саме таким чином підтримується рН крові в межах норми, незважаючи на надходження в венозну кров величезної кількості СО2 та інших кіслореагірующіх продуктів обміну.

У капілярах легенів гемоглобін (ННb) поглинає кисень і перетворюється в HHbO2. що призводить до деякого підкислення крові, витіснення певної кількості Н2 СО3 з бікарбонатів і зниженню лужного резерву крові, а в тканинах віддає його і поглинає СО2.

Крім того, гемоглобінового буфер є складним білком і діє як білковий буфер.

Становить 5% буферної ємності. Міститься як в крові, так і в клітинної рідини інших тканин, особливо нирок. У клітинах він представлений солями К2 НРО4 і КН2 РО4. а в плазмі крові і в міжклітинної рідини Na2 HPO4 і NaH2 PO4. Функціонує в основному в плазмі і включає: дигідрофосфат іон Н2 РО4 - і гідрофосфат іон НРО4 2.

Ставлення [HPO4 2] / [H2 PO4 -] в плазмі крові (при рН = 7,4) дорівнює 4. 1. Отже, ця система має буферну ємність по кислоті більше, ніж за основою.

Наприклад, при збільшенні концентрації катіонів Н + у внутрішньоклітинної рідини, наприклад, в результаті переробки м'ясної їжі, відбувається їх нейтралізація іонами НРО4 2:

Утворений надлишковий дигидрофосфат виводиться нирками, що призводить до зниження величини рН сечі.

При збільшенні концентрації підстав в організмі, наприклад при вживанні рослинної їжі, вони нейтралізуються іонами Н2 РО4 1:

Утворений надлишковий гідрофосфат виводиться нирками, при цьому рН сечі підвищується.

Виведення тих чи інших компонентів фосфатної буферної системи з сечею, в залежності від переробляється їжі, пояснює широкий інтервал значень рН сечі - від 4,8 до 7,5. Фосфатна буферна система крові характеризується меншою буферної ємністю, ніж гідрокарбонатна, через малу концентрації компонентів крові. Однак ця система відіграє вирішальну роль не тільки в сечі, але і в інших біологічних середовищах - в клітці, в соках травних залоз, в сечі.

Становить 5% буферної ємності. Він складається з білка-кислоти і його солі, утвореної сильною основою.

Pt - COOH - білок-кислота

Pt - COONa - білок-сіль

При утворенні в організмі сильних кислот вони взаємодіють з сіллю білка. При цьому виходить еквівалентну кількість білок-кислоти: НС1 + Pt-COONa ↔ Pt-COOH + NaCl. Згідно із законом розведення В.Оствальд збільшення концентрації слабкого електроліту зменшує його дисоціацію, рН практично не змінюються.

При збільшенні лужних продуктів вони взаємодіють з

Pt-СООН: NaOH + Pt-COOH ↔ Pt-COONa + H2 O

Кількість кислоти зменшується. Однак концентрація іонів Н + збільшується за рахунок потенційної кислотності білок-кислоти. тому практично рН не змінюється.

Білок - це амфотерний електроліт і тому проявляє власне буферне дію.

Розглянемо взаємодію буферних систем в організмі за стадіями:

В процесі газообміну в легенях кисень надходить в еритроцити, де протікає реакція:

У міру переміщення крові в периферичні відділи кровоносної системи відбувається віддача кисню іонізованої формою HbO2 -

Кров при цьому з артеріальною стає венозної. Віддається в тканинах кисень витрачається на окислення різних субстратів, в результаті чого утворюється СО2. велика частина якого надходить в еритроцити.

В еритроцитах в присутності карбоангідрази зі значною швидкістю протікає наступна реакція:

Утворений надлишок протонів зв'язується з гемоглобінат-іонами:

Зв'язування протонів зміщує рівновагу реакції стадії (3) вправо, внаслідок чого концентрація гідрокарбонат іонів зростає і вони дифундують через мембрану в плазму. В результаті зустрічної дифузії іонів, що відрізняються кислотно-основними властивостями (хлорид-іон Протолітична неактивний; гідрокарбонат іон в умовах організму є підставою), виникає гідрокарбонатно-хлоридні зрушення. Цим пояснюється більш кисла реакція середовища в еритроцитах (рН = 7,25) в порівнянні з плазмою (рН = 7,4).

Вступники в плазму гідрокарбонат-іони нейтралізують накопичується там надлишок протонів, що виникає в результаті метаболічних процесів:

Утворився СО2 взаємодіє з компонентами білкової буферної системи:

СО2 + Рt-NH2 ↔ Pt-NHCOOH ↔ H + + Pt-NHCOO -

Надлишок протонів нейтралізується фосфатним буфером:

Після того як кров знову потрапляє в легені, в ній збільшується концентрація оксигемоглобіну (стадія 1), який реагує з гідрокарбонат-іонами, що не дифундувати в плазму:

Утворений СО2 виводиться через легені. В результаті зменшення концентрації НСО3 - іонів в цій частині судинного русла спостерігаються їх дифузія в еритроцити і дифузія хлорид-іонів в зворотному напрямку.

У нирках також накопичується надлишок протонів в результаті реакції:

який нейтралізується гідрофофат-іонами і аміаком (аміачний буфер): H + + NH3 ↔ NH4 +

Таким чином, гемоглобіновая система бере участь в двох процесах:

Зв'язування протонів, що накопичуються в результаті метаболічних процесів;

Протонирование гідрокарбонат-іонів з подальшим виділенням СО2

Гемоглобінового буферну систему можна розглядати як одне з найважливіших ланок в транспорті СО2 з тканин в легені.

Слід зазначити, що на підтримку сталості рН різних рідких систем організму впливають не стільки буферні системи, скільки функціонування ряду органів і систем: легких, нирок, кишечника, шкіри і ін.