نظام عازل البروتين. أنظمة عازلة الدم

البيئة الداخلية للكائنات الحية.

الدم المنتشر عبارة عن تعليق للخلايا الحية في وسط سائل، وخصائصه الكيميائية مهمة جدًا لنشاطها الحيوي. في البشر، المعدل الطبيعي لتقلبات درجة الحموضة في الدم هو 7.37-7.44 بمتوسط ​​قيمة 7.4. تتكون الأنظمة العازلة للدم من أنظمة عازلة من البلازما وخلايا الدم وتمثلها الأنظمة التالية:

• نظام عازل البيكربونات (الهيدروكربونات) ؛
• نظام عازلة الفوسفات.
• نظام عازل البروتين.
• نظام الهيموجلوبين العازل
• كريات الدم الحمراء

وبصرف النظر عن هذه الأنظمة، فإن الجهاز التنفسي والجهاز البولي يشاركان أيضًا بنشاط.

يوتيوب الموسوعي

1 / 3

✪ الدرس الأول - الرقم الهيدروجيني - التوازن الحمضي القاعدي في متناول الجميع

✪ الحلول المنظمة ومعادلة هندرسون-هاسيلباخ

✪ تحليل التوازن الحمضي القاعدي الطبيعي وتفسيره

ترجمات

نظام البيكربونات العازلة

أحد أقوى أنظمة السوائل والدم خارج الخلية وفي نفس الوقت أكثرها قابلية للتحكم، وهو ما يمثل حوالي 53% من إجمالي سعة المخزن المؤقت للدم. وهو عبارة عن زوج حمض-قاعدة مترافق، يتكون من جزيء حمض الكربونيك H 2 CO 3، وهو مصدر للبروتون، وأنيون بيكربونات HCO 3 - الذي يعمل كمستقبل للبروتون:

H 2 C O 3 ⇄ H C O 3 − + H + (\displaystyle (\mathsf (H_(2)CO_(3)\rightleftarrows HCO_(3)^(-)+H^(+))))نظرًا لحقيقة أن تركيز بيكربونات الصوديوم في الدم يتجاوز بشكل كبير تركيز H 2 CO 3، فإن سعة المخزن المؤقت لهذا النظام ستكون أعلى بكثير من حيث الحمض. وبعبارة أخرى، فإن نظام البيكربونات العازلة فعال بشكل خاص في تعويض عمل المواد التي تزيد من حموضة الدم. تشمل هذه المواد في المقام الأول حمض اللاكتيك، الذي يتشكل فائض منه نتيجة للنشاط البدني المكثف. يستجيب نظام البيكربونات "بسرعة" أكبر للتغيرات في درجة حموضة الدم

نظام عازلة الفوسفات

في الدم، تكون سعة النظام العازل للفوسفات صغيرة (حوالي 2% من إجمالي السعة العازلة)، بسبب انخفاض محتوى الفوسفات في الدم. يلعب الفوسفات العازل دورًا مهمًا في الحفاظ على قيم الرقم الهيدروجيني الفسيولوجية في السوائل داخل الخلايا والبول.

يتكون المخزن المؤقت من الفوسفات غير العضوي. يتم تنفيذ دور الحمض في هذا النظام بواسطة فوسفات أحادي المستبدل (NaH 2 PO 4)، ويتم تنفيذ دور القاعدة المترافقة بواسطة فوسفات غير مستبدل (Na 2 HPO 4). عند الرقم الهيدروجيني 7.4، تكون نسبة [HPO 4 2- /H 2 PO 4 - ] تساوي 10 p H − p K a , o r t o I I = 1 , 55 (\displaystyle 10^(pH-pK_(a,orto)^(II))=1.55)منذ عند درجة حرارة 25 + 273.15K pK a، ortho II \u003d 7.21، في حين أن متوسط ​​شحن أنيون حمض الأرثوفوسفوريك< q >=((-2)*3+(-1)*2)/5=-1.4 وحدات شحن البوزيترون.

تتحقق الخصائص العازلة للنظام مع زيادة محتوى أيونات الهيدروجين في الدم بسبب ارتباطها بأيونات HPO 4 2- مع تكوين H 2 PO 4 -:

H + + H P O 4 2 − → H 2 P O 4 − (\displaystyle (\mathsf (H^(+)+HPO_(4)^(2-)\rightarrow H_(2)PO_(4)^(-)) ))

ومع وجود فائض من أيونات OH- بسبب ارتباطها بأيونات H 2 PO 4:

H 2 P O 4 − + O H − ⇄ H P O 4 2 − + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (H_(2)PO_(4)^(-)+OH^(-)\rightleftarrows HPO_(4)^( 2-)+H_(2)O)))

يرتبط نظام عازلة الفوسفات في الدم ارتباطًا وثيقًا بنظام عازلة البيكربونات.

نظام عازل البروتين

بالمقارنة مع الأنظمة العازلة الأخرى، فهو أقل أهمية للحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي (سعة المخزن المؤقت 7-10%).

الجزء الرئيسي من بروتينات بلازما الدم (حوالي 90٪) هو الألبومين والجلوبيولين. تقع النقاط الكهربية لهذه البروتينات (عدد المجموعات الكاتيونية والأنيونية هو نفسه، وشحنة جزيء البروتين صفر) في وسط حمضي قليلاً عند درجة الحموضة 4.9-6.3، لذلك، في ظل الظروف الفسيولوجية عند درجة الحموضة 7.4، تكون البروتينات في الغالب على شكل "قاعدة بروتينية" و"ملح البروتين".

الأنظمة العازلة هي مركبات تتصدى للتغيرات الحادة في تركيز أيونات H +. أي نظام عازل هو زوج من الحمض والقاعدة: قاعدة ضعيفة (أنيون، A -) وحمض ضعيف (H-أنيون، HA). إنها تقلل من التحولات في عدد أيونات H+ بسبب ارتباطها بالأنيون ودمجها في مركب ضعيف التفكك، وهو حمض ضعيف. ولذلك، فإن العدد الإجمالي لأيونات H + لا يتغير بشكل ملحوظ كما يمكن أن يكون.

هناك ثلاثة أنظمة عازلة لسوائل الجسم - بيكربونات, فوسفات, بروتين(مشتمل الهيموجلوبين).تسري مفعولها على الفور وبعد بضع دقائق يصل تأثيرها إلى الحد الأقصى الممكن.

نظام عازلة الفوسفات

يشكل نظام الفوسفات العازل حوالي 2% من إجمالي السعة العازلة للدم وما يصل إلى 50% من السعة العازلة للبول. ويتكون من الهيدروفوسفات (HPO 4 2–) وثنائي هيدرو الفوسفات (H 2 PO 4 –). ينفصل ثنائي هيدرو الفوسفات بشكل ضعيف ويتصرف مثل الحمض الضعيف، أما الهيدروفوسفات فله خصائص قلوية. عادة، نسبة HPO 4 2– إلى H 2 PO 4 هي 4: 1.

عندما تتفاعل الأحماض (H + أيونات) مع الفوسفات غير المستبدل (HPO 4 2-)، يتكون فوسفات ثنائي الهيدروجين (H 2 PO 4 -):

إزالة أيونات H+ مع عازلة الفوسفات

ونتيجة لذلك، ينخفض ​​تركيز أيونات H+.

عندما تدخل القواعد إلى الدم (زيادة في مجموعات OH)، يتم تحييدها بواسطة أيونات H + التي تدخل البلازما من أيونات H 2 PO 4:

إزالة معادلاتها القلوية مع الفوسفات العازلة

دور عازلة الفوسفات مرتفع بشكل خاص في الفضاء داخل الخلايا وفي تجويف الأنابيب الكلوية. التفاعل الحمضي القاعدي البوليعتمد فقط على محتوى فوسفات ثنائي الهيدروجين (H2 PO4 - )، لأن يتم إعادة امتصاص بيكربونات الصوديوم في الأنابيب الكلوية.

نظام البيكربونات العازلة

هذا النظام هو الأقوى، حيث يمثل 65% من إجمالي سعة المخزن المؤقت للدم. ويتكون من أيون البيكربونات (HCO 3 -) وحمض الكربونيك (H 2 CO 3). عادة، تكون نسبة HCO 3 إلى H 2 CO 3 20 : 1.

عندما تدخل أيونات H+ (أي الأحماض) إلى مجرى الدم، تتفاعل معها أيونات بيكربونات الصوديوم ويتكون حمض الكربونيك:

أثناء تشغيل نظام البيكربونات، ينخفض ​​تركيز أيونات الهيدروجين، لأن. حمض الكربونيك هو حمض ضعيف جدًا ولا ينفصل جيدًا. ومع ذلك، في الدم لا يحدثزيادة معنوية موازية في تركيز HCO3-.

إذا دخلت مواد ذات خصائص قلوية إلى مجرى الدم، فإنها تتفاعل مع حمض الكربونيك وتشكل أيونات البيكربونات:

يرتبط عمل المخزن المؤقت للبيكربونات ارتباطًا وثيقًا بالجهاز التنفسي (مع تهوية الرئة). في الشرايين الرئوية، مع انخفاض في تركيز ثاني أكسيد الكربون في البلازما وبسبب وجود الإنزيم في كريات الدم الحمراء الأنهيدراز الكربونيكيتحلل حمض الكربونيك بسرعة ليشكل ثاني أكسيد الكربون، والذي يتم إزالته بهواء الزفير:

ح 2 كو 3 → ح 2 أو + كو 2

بالإضافة إلى كريات الدم الحمراء، لوحظ نشاط كبير للأنهيدراز الكربونيك في ظهارة الأنابيب الكلوية وخلايا الغشاء المخاطي في المعدة وقشرة الغدة الكظرية وخلايا الكبد بكميات صغيرة - في الجهاز العصبي المركزي والبنكرياس والأعضاء الأخرى.

نظام عازل البروتين

بروتينات البلازما، في المقام الأول زلال، بمثابة منطقة عازلة بسبب خصائصها المذبذبة. تبلغ مساهمتها في تخزين بلازما الدم حوالي 5٪.

في البيئة الحمضيةيتم تثبيط تفكك مجموعات COOH من جذور الأحماض الأمينية (في الأحماض الأسبارتيكية والجلوتاميك)، وتربط مجموعات NH 2 (في الأرجينين والليسين) H + الزائد. في هذه الحالة، يكون البروتين مشحونًا بشكل إيجابي.

في قلويةتزيد البيئة من تفكك مجموعات COOH، حيث تربط أيونات H + التي تدخل البلازما أيونات OH الزائدة ويتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني. البروتينات في هذه الحالة تعمل كأحماض وهي مشحونة سلبا.

التغير في شحنة مجموعات البروتين العازلة عند درجة حموضة مختلفة

نظام الهيموجلوبين العازل

لديه قوة دم عالية عازلة الهيموجلوبين، فهو يمثل ما يصل إلى 28٪ من إجمالي سعة المخزن المؤقت للدم. مثل حامِضجزء من المخزن المؤقت هو الهيموجلوبين المؤكسج H-HbO2. يتميز بخصائص حمضية واضحة ويطلق أيونات الهيدروجين بسهولة 80 مرة أكثر من H-Hb المخفض، الذي يعمل كقاعدة. يمكن اعتبار المخزن المؤقت للهيموجلوبين جزءًا من المخزن المؤقت للبروتين، لكن ميزته هي ذلك العمل على اتصال وثيق مع نظام البيكربونات.

يحدث تغير في حموضة الهيموجلوبين في الأنسجة وفي الرئتين، وينتج عن ارتباط H + أو O 2، على التوالي. آلية العمل المباشرة للمخزن المؤقت هي إرفاق أو التبرع بأيون H + بقايا الهستيدينفي جزء الجلوبين من الجزيء (تأثير بور).

في الأنسجة، يكون الرقم الهيدروجيني الأكثر حمضية عادة نتيجة لتراكم المعادن (الكربونية والكبريتيك والهيدروكلوريك) والأحماض العضوية (حمض اللاكتيك). عندما يتم تعويض الرقم الهيدروجيني باستخدام هذا المخزن المؤقت، ترتبط أيونات H + بالأوكسي هيموجلوبين الوارد (HbO 2) وتحوله إلى H-HbO 2. يؤدي هذا على الفور إلى إطلاق أوكسي هيموجلوبين للأكسجين (تأثير بور) ويتحول إلى H-Hb منخفض.

HbO 2 + H + → → H-Hb + O 2

ونتيجة لذلك، تنخفض كمية الأحماض، ويتم إنتاج أيونات H 2 CO 3 و HCO 3 بشكل أساسي، وتصبح مساحة الأنسجة قلوية.

في الرئتين، بعد إزالة ثاني أكسيد الكربون (حمض الكربونيك)، تحدث قلونة الدم. وفي هذه الحالة، فإن إضافة O 2 إلى ديوكسي هيموجلوبين H-Hb يشكل حمضًا أقوى من حمض الكربونيك. يتبرع بأيونات H + إلى الوسط، مما يمنع زيادة الرقم الهيدروجيني:

H-Hb + O 2 → → HbO 2 + H +

يعتبر عمل عازل الهيموجلوبين لا ينفصل عن عازل البيكربونات:

مع التغيرات في محتوى أيونات H+ في الدم ووسائط الجسم الأخرى (سواء مع زيادة أو نقصان في عددها)، تعمل أنظمة العازلة الكيميائية سريعة المفعول والقوية للبلازما وكريات الدم الحمراء أولاً ( الهيموجلوبين، بيكربونات، الفوسفات، البروتين). نظام الهيموجلوبين العازل هو العازل الرئيسي لكرات الدم الحمراء ويشكل حوالي 75٪ من إجمالي سعة العازلة في الدم. الهيموجلوبين، مثل البروتينات الأخرى، هو أمفوليت، أي أن نظام الهيموجلوبين العازل يتكون من مكون حمضي (Hb مؤكسج، أي HbO2) ومكون رئيسي (غير مؤكسج، أي منخفض Hb). وقد تبين أن الهيموجلوبين حمض أضعف (حوالي 70 مرة) من الأوكسيهيموجلوبين. بالإضافة إلى ذلك، يحافظ Hb على درجة حموضة ثابتة بسبب ارتباط ثاني أكسيد الكربون وانتقاله من الأنسجة إلى الرئتين ثم إلى البيئة الخارجية. نظام البيكربونات (الهيدروكربونات) هو المخزن المؤقت الرئيسي لبلازما الدم والسائل خارج الخلية ويشكل حوالي 15٪ من إجمالي سعة المخزن المؤقت للدم. ويمثله في البيئة خارج الخلية حمض الكربونيك (H2CO3) وبيكربونات الصوديوم (NaHCO3). تركيز أيونات الهيدروجين في هذا المخزن المؤقت هو = K [ H2CO3 / NaHC03 = 1/20، حيث K هو ثابت تفكك حمض الكربونيك. يوفر هذا النظام العازل، من ناحية، تكوين NaHC03، ومن ناحية أخرى، تكوين حمض الكربونيك (H + + HCO3 - "H2CO3) وتفكك الأخير (H2CO3 -" H20 + CO2) تحت تأثير إنزيم الأنهيدراز الكربونيك على H20 وCO2. تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون عن طريق الرئتين أثناء الزفير، في حين لا يحدث تحول في الرقم الهيدروجيني. يمنع هذا النظام العازل تحولات الأس الهيدروجيني عندما يتم إدخال الأحماض والقواعد القوية في الوسط البيولوجي نتيجة لتحولها إما إلى أحماض ضعيفة أو قواعد ضعيفة. يعد النظام العازل الهيدروكربوني مؤشرًا مهمًا لـ KOS. هذا هو نظام من النوع المفتوح، يرتبط بوظيفة كل من الجهاز التنفسي والكلى والجلد، ويتم تمثيل نظام الفوسفات المنظم بواسطة فوسفات الصوديوم الأحادي والثنائي (NaH2P04 وNa2HP04). يتصرف المركب الأول كحمض ضعيف، والثاني كقاعدة ضعيفة. الأحماض المتكونة في الجسم والتي تدخل الدم تتفاعل مع Na2HP04، والقواعد تتفاعل مع NaH2P04. ونتيجة لذلك، يبقى الرقم الهيدروجيني للدم دون تغيير. يؤدي الفوسفات دورًا مؤقتًا بشكل رئيسي في البيئة داخل الخلايا (خاصة خلايا الأنابيب الكلوية) ويحافظ على الحالة الأولية لمخزن البيكربونات. يعمل نظام عازلة البروتين كنظام عازلة داخل الخلايا. تمتلك خصائص أمفوليتية، في بيئة حمضية تتصرف مثل القواعد، وفي بيئة قلوية - مثل الأحماض. يتكون نظام البروتين المنظم من بروتين حمضي ضعيف الانفصال (بروتين COOH) وبروتين مركب بقواعد قوية (بروتين COONa). يساعد هذا النظام العازل أيضًا على منع حدوث تغيرات في درجة حموضة الدم. في وقت لاحق (بعد بضع دقائق وساعات)، يتم تشغيل الآليات الفسيولوجية (الأعضاء والجهاز) للتعويض والقضاء على التحولات في CBS (يتم تنفيذها عن طريق الرئتين - مع هواء الزفير، والكلى - مع البول، والجلد - مع العرق والكبد وأعضاء الجهاز الهضمي الأخرى - مع البراز).

يعد الحفاظ على ثبات البيئة الداخلية شرطًا ضروريًا لعملية التمثيل الغذائي الطبيعي. ومن أهم المؤشرات التي تميز ثبات البيئة الداخلية ما يلي: التوازن الحمضي القاعدي,أي النسبة بين كمية الكاتيونات والأنيونات الموجودة في أنسجة الجسم، والتي يتم التعبير عنها بدلالة الرقم الهيدروجيني. في الثدييات، بلازما الدم لديها رد فعل قلوي قليلا ويتم الاحتفاظ بها في حدود 7.30-7.45.

تتأثر حالة التوازن الحمضي القاعدي بتناول وتكوين كل من المنتجات الحمضية في الجسم (تتكون الأحماض العضوية من البروتينات والدهون، وتظهر أيضًا كمنتجات لعملية التمثيل الغذائي الخلالي في الأنسجة) والمواد القلوية (التي تتكون من الأطعمة النباتية) غني بالأملاح القلوية للأحماض العضوية والأملاح الأرضية القلوية والمنتجات الأيضية - الأمونيا والأمينات والأملاح الأساسية لحمض الفوسفوريك). تتشكل المنتجات الحمضية والقلوية أيضًا خلال العمليات المرضية المختلفة.

نظام البروتين العازل هو مزيج من الألبومين والجلوبيولين - البروتينات التي تشكل الجزء الأكبر من بلازما الدم (~ 90٪).

تقع النقاط الكهربية لهذه البروتينات في نطاق قيم الأس الهيدروجيني = 4.9-6.3، أي في بيئة حمضية قليلاً. لذلك، في ظل الظروف الفسيولوجية (عند درجة الحموضة = 7.4)، تكون البروتينات في الغالب على شكل "قاعدة بروتين" وملح "قاعدة بروتين".

التوازن الحمضي القاعدي المقابل:

تحولت نحو هيمنة شكل "قاعدة البروتين".

تعتمد سعة المخزن المؤقت التي تحددها بروتينات البلازما على تركيز البروتينات، وبنيتها الثانوية والثالثية، وعدد المجموعات الحرة المتقبلة للبروتون. يمكن لهذا النظام تحييد المنتجات الحمضية والأساسية. ومع ذلك، نظرًا لهيمنة الشكل "البروتيني القاعدي"، فإن سعة المخزن المؤقت له أعلى بكثير في الحمض وهي: بالنسبة للألبومين = 10 مليمول / لتر، وبالنسبة للجلوبيولين = 3 مليمول / لتر.

4. نظام عازل للأحماض الأمينية.

إن السعة العازلة للأحماض الأمينية الحرة في بلازما الدم لا تذكر سواء في الأحماض أو في القلويات. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن جميع الأحماض الأمينية تقريبًا مهمة يختلف بشكل ملحوظ عن 7.4. ولذلك، عند القيمة الفسيولوجية للرقم الهيدروجيني = 7.4، تكون قوتها منخفضة. حمض أميني واحد فقط وهو الهستيدين ( = 6.0) - له تأثير تخزين مؤقت كبير عند قيم الرقم الهيدروجيني القريبة من الرقم الهيدروجيني لبلازما الدم.

وبالتالي، تتناقص قوة الأنظمة العازلة لبلازما الدم في السلسلة:

بيكربونات > البروتين > الفوسفات > الأحماض الأمينية

خلايا الدم الحمراء

في البيئة الداخلية للكريات الحمراء، الرقم الهيدروجيني = 7.25 يتوافق مع القاعدة. تعمل هنا أيضًا أنظمة عازلة الهيدروكربونات والفوسفات. ومع ذلك، قوتها تختلف عن تلك الموجودة في بلازما الدم. بالإضافة إلى ذلك، يلعب نظام البروتين دورًا مهمًا في كريات الدم الحمراء. الهيموجلوبين - أوكسي هيموجلوبينوالتي تمثل حوالي 75% من إجمالي سعة المخزن المؤقت للدم.

الهيموجلوبين حمض ضعيف ( = 8.2) وينفصل حسب المعادلة:

HHb ⇄H + + Hb -

مع قيمة الرقم الهيدروجيني الفسيولوجية البالغة 7.25، يتم وصف ذلك بواسطة معادلة هندرسون-هاسيلباخ:

,

مما يدل على أن:

.

وهكذا، عند الرقم الهيدروجيني = 7.25، يتم فصل حمض HHb بنسبة 10٪ فقط ويكون تركيز الهيموجلوبين الملحي (Hb -) أقل بكثير من تركيز الحمض (HHb).

نظام HHb/Hb - يمكنه تحييد المنتجات الأيضية الحمضية والأساسية بشكل فعال، ولكنه يتمتع بقدرة أعلى على القلويات مقارنة بالحمض.

في الرئتين، يتفاعل الهيموجلوبين مع الأكسجين. في هذه الحالة يتكون أوكسي هيموجلوبين HHbO 2:

HHb + O 2 ⇄HHbO 2,

والذي يحمله الدم الشرياني إلى الأوعية الشعرية، ومنها يدخل الأكسجين إلى الأنسجة.

الأوكسيهيموجلوبين حمض ضعيف ( = 6.95)، ولكنه أقوى بكثير من الهيموجلوبين ( = 8.2). عند درجة الحموضة الفسيولوجية = 7.25 التوازن الحمضي القاعدي:

HHbO 2 ⇄H + + HbO 2 -

يتوافق مع معادلة هندرسون-هاسيلباخ:

.

من هذا يمكننا أن نستنتج أن С(HbО 2 -)/С(HHbО 2) = 2:1 ونسبة جزيئات HHbО 2 المنفصلة تبلغ حوالي 65%.

عند إضافة الأحماض، ستكون أنيونات الهيموجلوبين Hb أول من يقوم بتحييد أيونات H +:

هب - + ح + ⇄ هب،

نظرًا لأن لديهم تقاربًا أكبر للبروتون من أيونات HbO 2.

تحت تأثير القواعد، سوف يتفاعل الحمض الأقوى أوكسي هيموجلوبين HHbO 2 أولاً:

HHbO 2 + OH - ⇄ HbO 2 - + H 2 O,

ومع ذلك، فإن حمض الهيموجلوبين سيشارك أيضًا في معادلة أيونات OH التي تدخل الدم -:

HHb + OH - ⇄ Hb - + H 2 O.

يلعب نظام الهيموجلوبين - أوكسي هيموجلوبين دورًا مهمًا في عملية التنفس (وظيفة نقل الأكسجين إلى الأنسجة والأعضاء وإزالة ثاني أكسيد الكربون الأيضي منها)، وفي الحفاظ على درجة حموضة ثابتة داخل كريات الدم الحمراء، ونتيجة لذلك، في الدم ككل.

في جسم الإنسان، جميع الأنظمة العازلة مترابطة. لذلك، في كريات الدم الحمراء، يرتبط نظام المخزن المؤقت للهيموجلوبين-أوكسيهيموجلوبين ارتباطًا وثيقًا بنظام البيكربونات المنظم. نظرًا لأن الرقم الهيدروجيني داخل كريات الدم الحمراء هو 7.25، فإن نسبة تركيزات الملح (HCO 3 -) والحمض H 2 CO 3 هنا أقل إلى حد ما مما كانت عليه في بلازما الدم. في الواقع، من معادلة هندرسون-هاسيلباخ يترتب على ذلك أنه في كريات الدم الحمراء C (HCO 3 -) / C (H 2 CO 3) \u003d 14: 1. ومع ذلك، على الرغم من أن سعة المخزن المؤقت لهذا النظام للحمض داخل كريات الدم الحمراء أقل إلى حد ما مما هي عليه في البلازما، فإنه يحافظ بشكل فعال على درجة حموضة ثابتة.

يلعب نظام الفوسفات العازل دورًا أكثر أهمية في خلايا الدم منه في بلازما الدم. بادئ ذي بدء، يرجع ذلك إلى حقيقة أن كريات الدم الحمراء تحتوي على كمية كبيرة من الفوسفات غير العضوي، وخاصة KH 2 PO 4 و K 2 H PO 4. بالإضافة إلى ذلك، تلعب استرات أحماض الفوسفوريك دورًا مهمًا في الحفاظ على درجة حموضة ثابتة بشكل رئيسي الدهون الفوسفاتيةالتي تشكل أساس أغشية كرات الدم الحمراء.

الفوسفوليبيدات هي أحماض ضعيفة نسبيا. قيم تتراوح مجموعات الفوسفات من 6.8 إلى 7.2. لذلك، عند درجة الحموضة الفسيولوجية = 7.25، توجد الدهون الفوسفاتية في غشاء كرات الدم الحمراء في شكل أشكال غير متأينة ومتأينة، أي. على شكل حمض ضعيف وأملاحه. وتبلغ نسبة تراكيز الملح والحمض حوالي (1.5-4):1. وبالتالي، فإن غشاء كرات الدم الحمراء نفسه له تأثير تخزين مؤقت ويحافظ على درجة حموضة ثابتة للبيئة الداخلية لخلايا الدم الحمراء.

في الحالات التي تستنفد فيها دفاعات الجسم العازلة والإفرازية قدراتها ويتطور شكل حاد من الحماض (القلاء)، فإنهم يلجأون إلى قمع هذه الاضطرابات بالأدوية. لذلك، في شكل الغاز من الحماض، يتم إعطاء الأدوية ذات الطبيعة الأساسية عن طريق الوريد، وهي أملاح الأحماض الضعيفة: محلول 4٪ من NaHCO 3، محلول ملح الصوديوم من حامض الستريك - سترات الصوديوم (Na 3 Cit) ، وما إلى ذلك، والتي تعمل على تحييد الحموضة الزائدة عن طريق ربط أيونات H+ بالأحماض الضعيفة:

ح + + هكو 3 - H2CO3 ح 2 يا + ثاني أكسيد الكربون 2

يتم أيضًا التخلص من الشكل الأيضي للحماض عن طريق إدخال أملاح الأحماض الضعيفة والأدوية الأخرى التي لديها القدرة على المرور عبر أغشية الدهون الفوسفاتية.

في حالة القلاء، يتم إعطاء محاليل الأحماض الضعيفة، على سبيل المثال، محلول 4٪ من حمض الأسكوربيك.

ومع ذلك، فإن طرق التدخل الطبي المذكورة ليس لها، بالمعنى الدقيق للكلمة، تأثير علاجي: فهي تسمح فقط "بشراء الوقت" لتحديد أكثر تفصيلاً لأسباب الانحرافات وتعيين مسار العلاج أو الوقاية.

نظرًا لأن الدم ليس مجرد سائل خارج الخلية، ولكنه عبارة عن تعليق للخلايا في وسط سائل، يتم الحفاظ على توازنه الحمضي القاعدي من خلال المشاركة المشتركة لأنظمة البلازما العازلة وخلايا الدم، وخاصة كريات الدم الحمراء. تتميز أنظمة عازلة الدم التالية: البلازما (الهيدروكربونات والفوسفات والفوسفات العضوي والبروتين) وكريات الدم الحمراء (الهيموجلوبين والهيدروكربونات والفوسفات).

المخزن المؤقت الرئيسي لبلازما الدم هو نظام البيكربونات H 2 لذا 3 / إن إس أو 3 –

نظام عازل الهيدروكربونات (البيكربونات).

وهو يتألف من حمض الكربونيك والهيدروكربونات (NaHCO 3 – في السائل خارج الخلية، KHCO 3 داخل الخلايا). ويتكون حمض الكربونيك في الجسم نتيجة ترطيب ثاني أكسيد الكربون، وهو نتاج أكسدة الكربوهيدرات والبروتينات والدهون. علاوة على ذلك، يتم تسريع هذه العملية من خلال عمل إنزيم الأنهيدراز الكربونيك.

لذا 2 + ح 2 يا ⇄ كو 2 ·ن 2 او ⇄ ن 2 لذا 3

نسبة تركيزات المكونات في النظام العازل الهيدروكربونات في الدم [H 2 لذا 3 ] / [إن إس أو 3 – ] = 1/20، وبالتالي فإن النظام الهيدروكربوني لديه سعة المخزن المؤقت للحمض أكثر بكثير من سعة المخزن المؤقت للقاعدة. أولئك. وهذا المخزن المؤقت فعال بشكل خاص في تعويض عمل المواد التي تزيد من حموضة الدم. تشمل هذه المواد في المقام الأول حمض اللاكتيك، الذي يتشكل فائض منه نتيجة للنشاط البدني المكثف. (في الأماكن المغلقة، غالبًا ما يعانون من الاختناق - نقص الأكسجين وزيادة التنفس. ومع ذلك، لا يرتبط الاختناق بنقص الأكسجين بقدر ما يرتبط بزيادة ثاني أكسيد الكربون 2 . فائض CO 2 في الغلاف الجوي يؤدي إلى إذابة إضافية لثاني أكسيد الكربون 2 في الدم، وبالتالي يؤدي ذلك إلى انخفاض الرقم الهيدروجيني (pH)، أي إلى الحماض.)

آلية المخزن المؤقت.

المكونات: ح 2 لذا 3 / إن إس أو 3 –

في هذا النظام، يكون المتبرع بالبروتون هو حمض الكربونيك H 2 لذا 3 ومستقبل البروتون هو أيون البيكربونات HCO 3 – .

إذا دخل الحمض إلى الدم وزاد تركيز أيون الهيدروجين، فإنه يتفاعل مع HCO 3 – ، تشكيل ح 2 لذا 3 ويؤدي إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون الغازي 2 والتي تفرز من الجسم أثناء التنفس عن طريق الرئتين.

ح + + إن إس أو 3 – ح 2 لذا 3 لذا 2 + ح 2 عن

في هذه الحالة، يزداد تركيز الحمض الضعيف، وينخفض ​​تركيز الملح (القاعدة المرافقة) بنفس المقدار ⇒ لن يتغير الرقم الهيدروجيني، لأن AK يذهب إلى جهاز الكمبيوتر. PC وOK، ولكن AK لا يتغير.

عندما تدخل القواعد إلى الدم، فإنها ترتبط بحمض الكربونيك:

هو – + ح 2 لذا 3 إن إس أو 3 – + ح 2 عن

في هذه الحالة، من غير المرجح أن يتغير الرقم الهيدروجيني بسبب تحول تأين الحمض إلى اليمين نتيجة لربط أحد منتجات التأين - البروتونات - بالكهرباء الضعيفة (الماء). وفي هذه الحالة ينخفض ​​تركيز الحمض الضعيف، ويزداد تركيز الملح بنفس المقدار. الرقم الهيدروجيني لن يتغير بسبب يذهب الكمبيوتر إلى حزب العدالة والتنمية. PC وOK ↓، ولكن AK لن يتغير.

الغرض الرئيسي من نظام البيكربونات هو تحييد الأحماض. هذا المخزن المؤقت هو نظام استجابة سريع، لأنه يتم إخراج ناتج تفاعله مع الأحماض - ثاني أكسيد الكربون - بسرعة عبر الرئتين.

يحدد المخزن المؤقت للبيكربونات التوازن الحمضي القاعدي (ABR) في الدم وهو الاحتياطي القلوي للدم (ABR). يعد الاحتياطي القلوي للدم مؤشرًا على وظيفة الأنظمة العازلة للدم، وهو كمية ثاني أكسيد الكربون التي يمكن أن ترتبط بـ 100 مل من بلازما الدم، والتي تم توازنها مسبقًا مع وسط غازي حيث الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون 2 هو 40 ملم زئبق. الفن. قدرة الدم على ربط ثاني أكسيد الكربون 2 .

تم العثور على عازلة البيكربونات أيضًا في كريات الدم الحمراء والسائل بين الخلايا وفي أنسجة الكلى.

نظام هيدروفوسفات عازل

المكونات ح 2 ريال عماني 4 – / هيئة الموارد الطبيعية 4 2–

وهو يتألف من ثنائي هيدروفوسفات وهيدروفوسفات (NaH 2 ريال عماني 4 ونا 2 موظف حقوق الإنسان 4 – في بلازما الدم والسائل بين الخلايا، KN 2 ريال عماني 4 و ك 2 موظف حقوق الإنسان 4 داخل الخلايا). يلعب دور المتبرع بالبروتون في هذا النظام بواسطة أيون H 2 ريال عماني 4 – ومستقبل البروتون هو HPO أيون 4 2– . عادة، نسبة H 2 ريال عماني 4 – / هيئة الموارد الطبيعية 4 2– = 1 / 4. وبالتالي فإن سعة المخزن المؤقت للحمض أكبر من القاعدة.

مع زيادة تركيز أيونات الهيدروجين (على سبيل المثال، أثناء معالجة أغذية اللحوم)، يتم تحييدها بواسطة أيونات HPO 4 2– . ح + + نرو 4 2– ⇄ ح 2 ريال عماني 4 – .عندما يزداد تركيز القواعد في الجسم (على سبيل المثال، عند تناول الأطعمة النباتية)، يتم تحييدها بواسطة أيونات H. 2 ريال عماني 4 – .

هو – + ح 2 ريال عماني 4 – ⇄ هيئة الموارد الطبيعية 4 2– + ح 2 عن

تفرز الكلى الكميات الزائدة من أيونات ثنائي هيدروفوسفات وهيدروفوسفات.

وعلى النقيض من نظام الهيدروكربونات (الذي تتم فيه استعادة النسبة خلال 10-18 ساعة نتيجة لتغير حجم التهوية الرئوية)، في نظام الهيدروفوسفات، فإن الاستعادة الكاملة لنسبة المكونات لا تتم إلا بعد 2-3 أيام. يرتبط عازلة الفوسفات في الدم ارتباطًا وثيقًا بنظام عازلة البيكربونات.

يمتلك الفوسفات العضوي أيضًا خصائص عازلة، لكن قوته أضعف من الفوسفات غير العضوي.

نظام عازل البروتين

تعود الخصائص العازلة لبروتينات الدم إلى قدرة الأحماض الأمينية على التأين. تلعب مجموعات الكربوكسي والأمينية الطرفية في سلاسل البروتين دورًا غير مهم في هذا الصدد، نظرًا لوجود عدد قليل من هذه المجموعات. يتم تقديم مساهمة أكبر بكثير في إنشاء القدرة العازلة لنظام البروتين من خلال المجموعات الجانبية القادرة على التأين.

تشكل البروتينات نظامًا عازلًا بسبب وجود مجموعات حمضية قاعدية في جزيء البروتين.

تشتمل البروتينات العازلة في الدم على كل من بروتينات البلازما (خاصة الألبومين) والهيموجلوبين الموجود في كريات الدم الحمراء.

من الأمور ذات الأهمية الخاصة لمخزن الهيموجلوبين أن حموضة الهيموجلوبين تعتمد على حالة الأكسدة الخاصة به. في ظل نطاقات الأس الهيدروجيني الطبيعية، يكون الأوكسيهيموجلوبين حمضًا أقوى من الديوكسيهيموجلوبين. ويرجع ذلك إلى تأثير الأكسجين المرتبط بالحديد على ألفة أقرب مجموعات الإيميدازول من الهيستيدين لأيونات الهيدروجين. ونتيجة لهذا، فإن الهيموجلوبين، الذي يتم تحريره من الأكسجين في الأنسجة، يكتسب قدرة أكبر على ربط أيونات الهيدروجين، وفي الدم الوريدي، نتيجة لإطلاق ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة، تتراكم هذه الأيونات في الدم. عندما يتم امتصاص الأكسجين في الرئتين، تحدث العمليات العكسية.

نظام الهيموجلوبين العازل

إنه، بالطبع، جزء من المخزن المؤقت للبروتين، ولكنه يبرز بشكل منفصل بسبب توطينه الخاص - داخل كريات الدم الحمراء - ووظيفته الخاصة.

ويمثلها أحماض الهيموجلوبين والأوكسيهيموجلوبين وقواعدها المترافقة - أيونات الهيموجلوبين والأوكسيهيموجلوبين على التوالي.

مكونات HHb / خضاب الدم – و HbO 2 / HbO 2 –

يعتبر الهيموجلوبين العازل هو النظام العازل الرئيسي لكرات الدم الحمراء، والذي يمثل حوالي 75٪ من إجمالي سعة العازلة في الدم. الأوكسيهيموجلوبين هو حمض أقوى من الهيموجلوبين. وترتبط مشاركة الهيموجلوبين في تنظيم درجة الحموضة في الدم بدوره في نقل الأكسجين من الأنسجة إلى الرئتين وحمض الكربونيك. أنظمة الهيموجلوبين والأوكسيهيموجلوبين هي أنظمة قابلة للتحويل وتوجد ككل. يعمل هذا النظام بفعالية فقط بالاشتراك مع أنظمة عازلة الدم الأخرى. يرتبط هذا النظام العازل في كريات الدم الحمراء ارتباطًا وثيقًا بنظام البيكربونات.

في كريات الدم الحمراء، يتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني ثابتًا بسبب عمل ثلاثة أنظمة عازلة:

وتختلف قوة هذه الأحماض والقواعد على النحو التالي:

HHb< H 2 CO 3 < HHbO 2

خضاب الدم - > HCO 3 - > HbO 2 -

يحدث نقل البروتون وفقًا للمخطط:

في الشعيرات الدموية الأنسجة

يتم إعطاء الأكسجين للأنسجة عن طريق حمض الأوكسي هيموجلوبين وقاعدته المترافقة (أيون الهيموجلوبين).

HHbO 2 ® O 2 + HHb

ونتيجة لعملية الاستقلاب يتراكم ثاني أكسيد الكربون والماء مكونين حمض الكربونيك الذي يتفاعل مع القاعدة القوية Hb - ليشكل الحمض الضعيف HHb والقاعدة المتوسطة القوة HCO 3 -.

HHb و HCO 3 - ينتشران عبر غشاء كريات الدم الحمراء إلى البلازما ويتم حملهما بعيدًا مع تدفق الدم إلى الرئتين.

في الشعيرات الدموية في الرئتين يرتبط الحمض الضعيف HHb بـ O 2، ويتكون الحمض القوي HHbO 2،

HHb + O2 ® HHbO 2

الذي يتفاعل جزئيًا مع قاعدة HCO 3 - مع تكوين H 2 CO 3،

وجزئيًا مع القاعدة المترافقة HbO 2 - يعود مع تدفق الدم إلى الأنسجة. يتحلل H 2 CO 3 الناتج تحت تأثير إنزيم الأنهيدراز الكربونيك إلى الماء وثاني أكسيد الكربون،

ح2كو3 ح 2 يا + ثاني أكسيد الكربون 2

والتي تفرز عن طريق الرئتين.

بالإضافة إلى أنظمة الدم العازلة، يلعب الجهاز التنفسي والجهاز البولي أيضًا دورًا نشطًا.

الحماض والقلاء

في عدد من الحالات المرضية، تتراكم كميات كبيرة من الأحماض أو القواعد في الدم بحيث لا تتمكن الأنظمة العازلة للدم والجهاز التنفسي والإخراج من الحفاظ على درجة الحموضة عند مستوى ثابت. اعتمادًا على الاتجاه الذي يتغير فيه تفاعل الدم، هناك نوعان من انتهاكات ASC.

يسمى انخفاض درجة الحموضة في الدم مقارنة بالمستوى الطبيعي (الرقم الهيدروجيني ‹ 7.37). الحماضوزيادة (الرقم الهيدروجيني > 7.43) - قلاء.

الحماض هو تحول في الرقم الهيدروجيني إلى الجانب الحمضي، وينخفض ​​الرقم الهيدروجيني، ويزيد تركيز أيونات الهيدروجين.

القلاء - يتحول الرقم الهيدروجيني إلى المنطقة القلوية، ويزيد الرقم الهيدروجيني، وينخفض ​​تركيز أيونات الهيدروجين.

وينقسم كل نوع من هذين النوعين إلى عدة أصناف أخرى، اعتمادًا على سبب تغير الرقم الهيدروجيني. يمكن أن تحدث مثل هذه التحولات مع تغيرات في تهوية الرئة (يمكن أن يكون تلف الرئة مصحوبًا بزيادة في توتر ثاني أكسيد الكربون في الدم، ويؤدي فرط التنفس إلى انخفاض هذا التوتر. وتسمى هذه الحالات بالحماض التنفسي (الجهاز التنفسي) أو القلاء.

الحماض التنفسي

ويتميز بزيادة في الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون وتركيز ثاني أكسيد الكربون في الدم، فضلا عن زيادة تعويضية في البيكربونات، في أغلب الأحيان لوحظ: مع الالتهاب الرئوي؛ مع فشل الدورة الدموية مع ركود الدورة الدموية الرئوية. تحت تأثير الأدوية المثبطة للمركز التنفسي (المورفين ومشتقاته)؛ تحت التخدير العام.

قلاء الجهاز التنفسي

يتطور عندما يحدث نقص ثنائي أكسيد الكربون بسبب فرط التهوية السنخية - P (CO 2) 36 ملم زئبق. فن. على الرغم من أن محتوى البيكربونات ينخفض ​​إلى حد ما بسبب التوازن بين CO 2 و H 2 CO 3 ، إلا أن نسبة [HCO 3 ] إلى [α·P (CO 2)] تزداد، وبالتالي يزداد الرقم الهيدروجيني أيضًا.

مع نقص ثنائي أكسيد الكربون المستمر، تفرز خلايا الأنابيب الكلوية كمية إضافية من البيكربونات، مما يستعيد النسبة الطبيعية من [HCO 3 ] إلى [α·P (CO 2)]. يمكن أن تكون استعادة الرقم الهيدروجيني كاملة تقريبًا وتسمى هذه العملية قلاء الجهاز التنفسي المعوض.

مع الاضطرابات الأيضية، يمكن أن تتراكم الأحماض غير المتطايرة في الدم؛ بل على العكس من ذلك فإن دخول القواعد إلى الدم أو فقدان حمض الهيدروكلوريك قد يصاحبه انخفاض في محتوى هذه الأحماض. وتسمى هذه الحالات بالحماض الاستقلابي أو القلاء الرئوي. يحدث القلاء الأيضي مع زيادة أولية في تركيز البيكربونات مع: الإدارة المفرطة وغير المنضبطة للمحاليل القلوية، القيء المستمر، نقص البوتاسيوم في الجسم، القلاء الخلقي مع نقص بوتاسيوم الدم. لوحظ الحماض الأيضي، الذي يتميز بانخفاض تركيز HCO 3 ¯ في البلازما، في الأمراض والحالات التالية: عند الأطفال في فترة حديثي الولادة، الحالات السامة الناجمة عن الجهاز الهضمي عند الأطفال الصغار، الجوع، بعد تناول الأمونيوم لفترة طويلة كلوريد أو كلوريد الكالسيوم، غيبوبة السكري، الفشل الكبيبي الكلوي.

وبما أن الرقم الهيدروجيني للدم يمكن أن يتغير أيضًا مع تلف الكلى، فإن التحولات في التوازن الحمضي القاعدي الناجم عن الاضطرابات الكلوية أو الأيضية يتم دمجها تحت اسم الحماض غير التنفسي أو القلاء.

تقدير معدل CARR

تقييم التوازن الحمضي القاعدي في الدم له أهمية كبيرة في العيادة. لإجراء مثل هذا التقييم، من الضروري قياس عدد من المؤشرات التي تجعل من الممكن تحديد الحماض أو القلاء لدى المريض والحكم على ما إذا كان تنفسيًا أم غير تنفسي.

الاستنتاج حول حالة الغدة الدرقية يسمح لك باختيار العلاج المناسب. من الضروري قياس مؤشرات الدم الشرياني التالية:

من خلال قيمة الرقم الهيدروجيني، من الممكن الحكم على ما إذا كان محتوى أيونات H في الدم طبيعيا (الرقم الهيدروجيني 7.37-7.43) أو تحول في اتجاه واحد أو آخر. في الوقت نفسه، لا تسمح لنا قيمة الرقم الهيدروجيني الطبيعي بالتحدث بثقة عن عدم وجود انتهاك لـ ASC، لأنه. في هذه الحالة، لا يمكن استبعاد الحماض أو القلاء المعوض.

2. الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون.

تعد الزيادة أو النقصان في توتر ثاني أكسيد الكربون مقارنة بمستواه الطبيعي (35-45 ملم زئبق. المادة) علامة على وجود اضطراب في الجهاز التنفسي في ASC.

3. قاعدة الزائدة (BE).

وفقا لقيمة BE، يمكن استنتاج أن هناك انتهاكا غير تنفسي لـ ASC. التغييرات في هذه القيمة (القاعدة من -2.5 إلى +2.5 مليمول / لتر) تعكس بشكل مباشر انخفاضًا أو زيادة في محتوى الأحماض غير المتطايرة في الدم.

4. البيكربونات القياسية.

يستخدم أحيانًا ما يسمى بـ "البيكربونات القياسية" كمؤشر على وجود اضطراب غير تنفسي في AFR. تتوافق هذه القيمة مع محتوى البيكربونات في بلازما الدم المشبعة بالكامل بخليط الغاز. "البيكربونات القياسية" العادية هي 24 مليمول / لتر. لا يعكس هذا المؤشر تأثير التخزين المؤقت للبروتينات، لذلك فهو غير مفيد نسبيًا.