מערכת חיץ חלבון. מערכות חיץ דם

הסביבה הפנימית של אורגניזמים חיים.

דם במחזור הדם הוא תרחיף של תאים חיים בתווך נוזלי, שתכונותיו הכימיות חשובות מאוד לפעילותם החיונית. בבני אדם, הטווח התקין של תנודות ה-pH בדם הוא 7.37-7.44 עם ערך ממוצע של 7.4. מערכות חיץ דם מורכבות ממערכות חיץ של פלזמה ותאי דם ומיוצגות על ידי המערכות הבאות:

• מערכת חיץ ביקרבונט (הידרוקרבונט);
• מערכת חיץ פוספט;
• מערכת חיץ חלבון;
• מערכת חיץ המוגלובין
• אריתרוציטים

מלבד מערכות אלו, גם מערכות הנשימה והשתן מעורבות באופן פעיל.

יוטיוב אנציקלופדית

1 / 3

✪ שיעור 1 - pH - איזון חומצה-בסיס נמצא בכוחו של כולם

✪ פתרונות מאגר ומשוואת הנדרסון-האסלבך

✪ ניתוח של איזון חומצה-בסיס הוא תקין והפירוש שלו

כתוביות

מערכת חיץ ביקרבונט

אחת מהמערכות החזקות ביותר ובו זמנית הניתנות לשליטה של ​​נוזל ודם חוץ-תאיים, המהווה כ-53% מכל קיבולת החיץ של הדם. זהו זוג חומצה-בסיס מצומד, המורכב ממולקולת חומצה פחמנית H 2 CO 3, שהיא מקור לפרוטון, ומאניון ביקרבונט HCO 3 - הפועל כמקבל פרוטונים:

H 2 C O 3 ⇄ H C O 3 − + H + (\displaystyle (\mathsf (H_(2)CO_(3)\rightleftarrows HCO_(3)^(-)+H^(+))))בשל העובדה שריכוז הנתרן ביקרבונט בדם עולה באופן משמעותי על ריכוז H 2 CO 3, קיבולת החיץ של מערכת זו תהיה גבוהה בהרבה מבחינת חומצה. במילים אחרות, מערכת חיץ הביקרבונט יעילה במיוחד בפיצוי על פעולתם של חומרים המגבירים את חומציות הדם. חומרים אלו כוללים בעיקר חומצה לקטית, שהעודף בה נוצר כתוצאה מפעילות גופנית אינטנסיבית. מערכת הביקרבונט מגיבה הכי "מהיר" לשינויים ב-pH בדם

מערכת חיץ פוספט

בדם, הקיבולת של מערכת חוצץ הפוספטים קטנה (כ-2% מכלל קיבולת החיץ), בשל תכולת הפוספטים הנמוכה בדם. למאגר פוספטים תפקיד משמעותי בשמירה על ערכי pH פיזיולוגיים בנוזלים תוך תאיים ובשתן.

המאגר נוצר על ידי פוספטים אנאורגניים. תפקידה של החומצה במערכת זו מתבצע על ידי פוספט מוחלף יחיד (NaH 2 PO 4), ותפקיד הבסיס המצומד מבוצע על ידי פוספט בלתי מחליף (Na 2 HPO 4). ב-pH 7.4, היחס של [HPO 4 2- /H 2 PO 4 - ] שווה ל 10 p H − p K a , o r t o I I = 1 , 55 (\displaystyle 10^(pH-pK_(a,orto)^(II))=1.55)מאז בטמפרטורה של 25 + 273.15K pK a, ortho II \u003d 7.21, בעוד המטען הממוצע של אניון החומצה האורתופוספורית< q >=((-2)*3+(-1)*2)/5=-1.4 יחידות מטען פוזיטרונים.

מאפייני החיץ של המערכת עם עלייה בתכולת יוני המימן בדם מתממשים עקב התקשרותם ליוני HPO 4 2- עם היווצרות 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)^(-)) ))

ועם עודף של יוני OH- עקב התקשרותם ליוני 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)))

מערכת חיץ הפוספט בדם קשורה קשר הדוק למערכת חיץ הביקרבונט.

מערכת חיץ חלבון

בהשוואה למערכות חיץ אחרות, זה פחות חשוב לשמירה על איזון חומצה-בסיס (7-10% קיבולת חיץ)

החלק העיקרי של חלבוני הפלזמה בדם (כ-90%) הם אלבומינים וגלובולינים. הנקודות האיזואלקטריות של חלבונים אלה (מספר הקבוצות הקטיוניות והאניוניות זהה, המטען של מולקולת החלבון הוא אפס) נמצאות בתווך מעט חומצי ב-pH 4.9-6.3, לכן, בתנאים פיזיולוגיים ב-pH 7.4, חלבונים הם בעיקר בצורה של "בסיס חלבון" ומלח חלבון.

מערכות חוצץ הן תרכובות המונעות שינויים חדים בריכוז יוני H +. כל מערכת חיץ היא זוג חומצה-בסיס: בסיס חלש (אניון, A -) וחומצה חלשה (H-Anion, HA). הם ממזערים את השינויים במספר יוני H+ עקב התקשרותם לאניון ושילובם בתרכובת מתנתקת בצורה גרועה, חומצה חלשה. לכן, המספר הכולל של יוני H + אינו משתנה בצורה ניכרת ככל שיכול להיות.

ישנן שלוש מערכות חיץ של נוזלי גוף - ביקרבונט, פוֹספָט, חֶלְבּוֹן(לְרַבּוֹת הֵמוֹגלוֹבִּיןהם משפיעים באופן מיידי ולאחר מספר דקות ההשפעה שלהם מגיעה למקסימום האפשרי.

מערכת חיץ פוספט

מערכת חוצץ הפוספטים היא כ-2% מנפח החיץ הכולל של הדם ועד 50% מיכולת החיץ של השתן. הוא נוצר על ידי הידרופוספט (HPO 4 2–) ודיהידרופוספט (H 2 PO 4 –). דיהידרופוספט מתנתק בצורה חלשה ומתנהג כמו חומצה חלשה, להידרופוספט תכונות אלקליות. בדרך כלל, היחס בין HPO 4 2– ל H 2 PO 4 הוא 4: 1.

כאשר חומצות (יוני H+) מקיימות אינטראקציה עם פוספט לא מסובב (HPO 4 2-), נוצר דימימן פוספט (H 2 PO 4 -):

הסרת יוני H+ עם חיץ פוספט

כתוצאה מכך, ריכוז יוני H+ יורד.

כאשר בסיסים נכנסים לדם (עודף של OH - -קבוצות), הם מנוטרלים על ידי יוני H + הנכנסים לפלזמה מיוני H 2 PO 4 -:

הסרת מקבילות אלקליות עם חיץ פוספט

תפקידו של חיץ הפוספט גבוה במיוחד בחלל התוך תאי ובלומן של צינוריות הכליה. תגובת חומצה-בסיס שֶׁתֶןתלוי רק בתוכן של דימימן פוספט (H2 PO4 - ), כי סודיום ביקרבונט נספג מחדש בצינוריות הכליה.

מערכת חיץ ביקרבונט

מערכת זו היא החזקה ביותר, המהווה 65% מקיבולת החיץ הכוללת של הדם. הוא מורכב מיון ביקרבונט (HCO 3 -) וחומצה פחמנית (H 2 CO 3). בדרך כלל, היחס בין HCO 3 - ל H 2 CO 3 הוא 20 : 1.

כאשר יוני H + (כלומר חומצות) נכנסים לזרם הדם, יוני נתרן ביקרבונט מקיימים איתו אינטראקציה ונוצרת חומצה פחמנית:

במהלך פעולת מערכת הביקרבונט, ריכוז יוני המימן יורד, בגלל. חומצה פחמית היא חומצה חלשה מאוד ואינה מתנתקת היטב. עם זאת, בדם לא קורהבמקביל עלייה משמעותית בריכוז HCO 3 -.

אם חומרים בעלי תכונות אלקליות נכנסים לזרם הדם, הם מגיבים עם חומצה פחמנית ויוצרים יוני ביקרבונט:

העבודה של חיץ הביקרבונט קשורה קשר בל יינתק עם מערכת הנשימה (עם אוורור ריאות). בעורקי הריאה, עם ירידה בריכוז הפלזמה של CO 2 ובשל נוכחות האנזים באדמית. אנהידראז פחמניחומצה פחמית מתפרקת במהירות ליצירת CO 2, אשר מוסר עם אוויר נשוף:

H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

בנוסף לאריתרוציטים, נצפתה פעילות משמעותית של פחמן אנהידראז באפיתל של צינוריות הכליה, תאי רירית הקיבה, קליפת יותרת הכליה ותאי הכבד, בכמויות קטנות - במערכת העצבים המרכזית, בלבלב ובאיברים אחרים.

מערכת חיץ חלבון

חלבוני פלזמה, בעיקר חֶלְבּוֹן, פועלים כחיץ בשל התכונות האמפוטריות שלהם. תרומתם לחציצה של פלזמת הדם היא כ-5%.

IN סביבה חומציתהדיסוציאציה של קבוצות COOH של רדיקלי חומצות אמינו (בחומצות אספרטית וגלוטמית) מדוכאת, וקבוצות NH 2 (בארגינין וליזין) קושרות עודפי H+. במקרה זה, החלבון טעון חיובי.

IN בְּסִיסִיהסביבה מגבירה את ההתנתקות של קבוצות COOH, יוני H+ הנכנסים לפלזמה קושרים את עודפי יוני ה-OH - וה-pH נשמר. חלבונים במקרה זה פועלים כחומצות וטעונים שלילי.

שינוי במטען של קבוצות חיץ חלבון ב-pH שונה

מערכת חיץ המוגלובין

בעל כוח דם גבוה חיץ המוגלובין, הוא מהווה עד 28% מקיבולת החיץ הכוללת של הדם. כפי ש חָמוּץחלק מהמאגר הוא המוגלובין מחומצן H-HbO2. יש לו תכונות חומציות בולטות והוא מוותר על יוני מימן פי 80 יותר בקלות מאשר H-Hb מופחת, הפועל כבסיס. ניתן להתייחס למאגר ההמוגלובין כחלק ממאגר החלבון, אך התכונה שלו היא עבודה במגע הדוק עם מערכת הביקרבונט.

שינוי בחומציות של המוגלובין מתרחש ברקמות ובריאות, והוא נגרם מהקשירה של H+ או O 2, בהתאמה. מנגנון הפעולה הישיר של המאגר הוא להצמיד או לתרום את יון H+ שאריות היסטידיןבחלק הגלובין של המולקולה (אפקט בוהר).

ברקמות, pH חומצי יותר הוא בדרך כלל תוצאה של הצטברות של חומצות מינרלים (פחמנית, גופריתית, הידרוכלורית) וחומצות אורגניות (חומצת חלב). כאשר ה-pH מפוצה עם חיץ זה, יוני H+ מתחברים לאוקסהמוגלובין הנכנס (HbO 2) וממירים אותו ל-H-HbO 2. זה גורם לאוקסיהמוגלובין באופן מיידי לשחרר חמצן (אפקט בוהר) והוא הופך ל-H-Hb מופחת.

HbO 2 + H + → → H-Hb + O 2

כתוצאה מכך, כמות החומצות יורדת, בעיקר נוצרים יוני H 2 CO 3, HCO 3, וחלל הרקמה הופך לבסיסי.

בריאות, לאחר הסרת CO 2 (חומצה פחמנית), מתרחשת אלקליזציה של הדם. במקרה זה, הוספת O 2 לדאוקסיהמוגלובין H-Hb יוצרת חומצה חזקה יותר מחומצה פחמנית. הוא תורם את יוני H + שלו למדיום, ומונע עלייה ב-pH:

H-Hb + O 2 → → HbO 2 + H +

העבודה של חיץ ההמוגלובין נחשבת באופן בלתי נפרד ממאגר הביקרבונט:

עם שינויים בתכולת יוני H+ בדם ובאמצעי מדיה אחרים בגוף (הן עם עלייה והן עם ירידה במספרם), פועלות תחילה מערכות החיץ הכימיות המהירות והעוצמתיות של פלזמה ואריתרוציטים ( המוגלובין, ביקרבונט, פוספט, חלבון). מערכת חיץ ההמוגלובין היא המאגר העיקרי של אריתרוציטים ומהווה כ-75% מקיבולת החיץ הכוללת של הדם. המוגלובין, כמו חלבונים אחרים, הוא אמפוליט, כלומר מערכת חיץ ההמוגלובין מורכבת ממרכיב חומצי (Hb מחומצן, כלומר HbO2) ומרכיב עיקרי (לא מחומצן, כלומר Hb מופחת). הוכח שהמוגלובין הוא חומצה חלשה יותר (כפי 70) מאשר אוקסיהמוגלובין. בנוסף, Hb שומר על pH קבוע עקב קשירת CO2 והעברתו מהרקמה לריאות ובהמשך לסביבה החיצונית. מערכת חיץ הביקרבונט (הידרוקרבונט) היא המאגר העיקרי של פלזמת הדם והנוזל החוץ-תאי ומהווה כ-15% מקיבולת החיץ הכוללת של הדם. הוא מיוצג בסביבה החוץ-תאית על ידי חומצה פחמנית (H2CO3) ונתרן ביקרבונט (NaHCO3). ריכוז יוני המימן במאגר זה הוא = K [ H2CO3 / NaHC03 = 1/20, כאשר K הוא קבוע הדיסוציאציה של חומצה פחמנית. מערכת חיץ זו מספקת, מצד אחד, היווצרות של NaHC03, מצד שני, היווצרות חומצה פחמנית (H + + HCO3 - "H2CO3) ופירוק האחרון (H2CO3 -" H20 + CO2) תחת השפעת האנזים פחמן אנהידרז על H20 ו-CO2. פחמן דו חמצני מוסר על ידי הריאות במהלך הנשיפה, בעוד ששינוי ה-pH אינו מתרחש. מערכת חיץ זו מונעת שינויי pH כאשר חומצות ובסיסים חזקים מוכנסים למדיום הביולוגי כתוצאה מהפיכתם לחומצות חלשות או לבסיסים חלשים. מערכת חיץ הפחמימנים היא אינדיקטור חשוב של KOS. זוהי מערכת מסוג פתוח, הקשורה לתפקוד הן של מערכת הנשימה והן של הכליות והעור. מערכת חוצץ הפוספט מיוצגת על ידי נתרן פוספט בעל תחליפים אחד או שני (NaH2P04 ו- Na2HP04). התרכובת הראשונה מתנהגת כמו חומצה חלשה, השנייה כמו בסיס חלש. החומצות הנוצרות בגוף ונכנסות לדם מקיימות אינטראקציה עם Na2HP04, והבסיסים מקיימים אינטראקציה עם NaH2P04. כתוצאה מכך, ה-pH של הדם נשאר ללא שינוי. הפוספטים ממלאים תפקיד חציצה בעיקר בסביבה התוך תאית (במיוחד תאי האבובות של הכליות) ושומרים על המצב ההתחלתי של חיץ הביקרבונט. מערכת חיץ החלבון פועלת כמערכת חיץ תוך תאית. בעלי תכונות אמפוליטיות, בסביבה חומצית הם מתנהגים כמו בסיסים, ובסביבה בסיסית - כמו חומצות. מערכת חיץ החלבון מורכבת מחלבון חומצי המתנתק בצורה חלשה (חלבון COOH) ומחלבון מורכב עם בסיסים חזקים (חלבון COONa). מערכת חיץ זו גם עוזרת למנוע שינויים ב-pH בדם. מאוחר יותר (לאחר מספר דקות ושעות), מופעלים מנגנונים פיזיולוגיים (איברים ומערכתיים) של פיצוי וביטול תזוזות ב-CBS (מתבצעים על ידי הריאות - עם אוויר נשוף, הכליות - עם שתן, העור - עם זיעה , הכבד ואיברים אחרים של מערכת העיכול - עם צואה).

שמירה על קביעות הסביבה הפנימית היא תנאי הכרחי לחילוף חומרים תקין. האינדיקטורים החשובים ביותר המאפיינים את הקביעות של הסביבה הפנימית כוללים איזון חומצה-בסיס,כלומר, היחס בין כמות הקטיונים והאניונים ברקמות הגוף, שמתבטא במונחי pH. אצל יונקים, לפלסמת הדם יש תגובה מעט בסיסית והיא נשמרת בטווח של 7.30-7.45.

מצב איזון החומצה-בסיס מושפע מצריכה והיווצרות בגוף הן של מוצרים חומציים (חומצות אורגניות נוצרות מחלבונים ושומנים, ומופיעות גם כתוצרים של חילוף חומרים בין-סטיציאלי ברקמות) והן חומרים בסיסיים (הנוצרים ממזון צמחי. עשיר במלחים אלקליים של חומצות אורגניות ומלחי אדמה אלקליין, מוצרים מטבוליים - אמוניה, אמינים, מלחים בסיסיים של חומצה זרחתית). מוצרים חומציים ואלקליים נוצרים גם במהלך תהליכים פתולוגיים שונים.

מערכת חיץ החלבונים היא שילוב של אלבומינים וגלובולינים - חלבונים המרכיבים את עיקר הפלזמה בדם (~ 90%).

הנקודות האיזואלקטריות של חלבונים אלה נמצאות בטווח של ערכי pH = 4.9-6.3, כלומר בסביבה מעט חומצית. לכן, בתנאים פיזיולוגיים (ב-pH = 7.4), חלבונים הם בעיקר בצורת "בסיס חלבון" ומלח של "בסיס חלבון".

מאזן חומצה-בסיס מתאים:

הוסט לעבר הדומיננטיות של הצורה "בסיס חלבון".

קיבולת החיץ שנקבעת על ידי חלבוני פלזמה תלויה בריכוז החלבונים, המבנים המשניים והשלישוניים שלהם, ומספר קבוצות מקבלי הפרוטונים החופשיים. מערכת זו יכולה לנטרל מוצרים חומציים ובסיסיים כאחד. עם זאת, בשל הדומיננטיות של הצורה "בסיס חלבון", קיבולת החיץ שלו גבוהה בהרבה בחומצה והיא: לאלבומינים = 10 ממול/ליטר, ולגלובולינים = 3 ממול/ליטר.

4. מערכת חיץ חומצות אמינו.

קיבולת החיץ של חומצות אמינו חופשיות בפלסמת הדם זניחה הן בחומצה והן בבסיס. זאת בשל העובדה שכמעט כל חומצות האמינו חשובות , שונה במידה ניכרת מ-7.4. לכן, בערך הפיזיולוגי של pH = 7.4, הכוח שלהם נמוך. כמעט רק חומצת אמינו אחת, היסטידין ( = 6.0) - יש אפקט חציצה משמעותי בערכי pH הקרובים ל-pH של פלזמת הדם.

לפיכך, הכוח של מערכות חיץ פלזמה בדם יורד בסדרה:

ביקרבונט > חלבון > פוספט > חומצת אמינו

תאי דם אדומים

בסביבה הפנימית של אריתרוציטים, pH = 7.25 מתאים לנורמה. גם מערכות חיץ של פחמיקרבונט ופוספט פועלות כאן. עם זאת, כוחם שונה מזה שבפלזמת הדם. בנוסף, למערכת החלבונים תפקיד חשוב באריתרוציטים. המוגלובין-אוקסיהמוגלובין, המהווה כ-75% מכלל קיבולת החיץ של הדם.

המוגלובין הוא חומצה חלשה ( = 8.2) ומתנתק לפי המשוואה:

HHb ⇄H + + Hb -

עם ערך pH פיזיולוגי של 7.25, זה מתואר על ידי משוואת הנדרסון-האסלבך:

,

מה שמראה ש:

.

לפיכך, ב-pH = 7.25, חומצת HHb מתנתקת רק ב-10% וריכוז צורת המלח של המוגלובין (Hb -) נמוך משמעותית מריכוז החומצה (HHb).

מערכת HHb/Hb - יכולה לנטרל באופן פעיל תוצרים מטבוליים חומציים ובסיסיים, אך בעלת כושר אלקלי גבוה יותר מאשר לחומצה.

בריאות, המוגלובין מגיב עם חמצן. במקרה זה נוצר אוקסיהמוגלובין HHbO 2:

HHb + O 2 ⇄HHbО 2,

אשר נישא בדם עורקי לכלי נימי דם, משם החמצן חודר לרקמות.

אוקסיהמוגלובין היא חומצה חלשה ( = 6.95), אך חזק משמעותית מהמוגלובין ( = 8.2). ב-pH פיזיולוגי = 7.25 איזון חומצה-בסיס:

HHbО 2 ⇄H + + HbО 2 -

מתאים למשוואת הנדרסון-האסלבך:

.

מכאן נוכל להסיק ש- С(HbО 2 -)/С(HHbО 2) = 2:1 והשיעור של מולקולות HHbО 2 המנותקות הוא כ-65%.

כאשר מוסיפים חומצות, אניוני המוגלובין Hb - יהיו הראשונים לנטרל יוני H +:

Hb - + H + ⇄ HHb,

מכיוון שיש להם זיקה גדולה יותר לפרוטון מאשר יוני HbO 2 -.

תחת פעולת הבסיסים, החומצה החזקה יותר אוקסיהמוגלובין HHbO 2 תגיב ראשונה:

HHbO 2 + OH - ⇄ HbO 2 - + H 2 O,

עם זאת, חומצת המוגלובין תשתתף גם בניטרול יוני OH הנכנסים לדם -:

HHb + OH - ⇄ Hb - + H 2 O.

למערכת ההמוגלובין-אוקסיהמוגלובין תפקיד חשוב הן בתהליך הנשימה (תפקיד ההובלה של הובלת חמצן לרקמות ואיברים וסילוק CO 2 מטבולי מהם), והן בשמירה על pH קבוע בתוך האריתרוציטים, וכתוצאה מכך, בדם בכללותו.

בגוף האדם, כל מערכות החיץ מחוברות זו לזו. אז, באריתרוציטים, מערכת חיץ ההמוגלובין-אוקסיהמוגלובין קשורה קשר הדוק למערכת חיץ הביקרבונט. מכיוון שה-pH בתוך האריתרוציטים הוא 7.25, היחס בין ריכוזי המלח (HCO 3 -) וחומצה H 2 CO 3 כאן מעט פחות מאשר בפלסמת הדם. ואכן, ממשוואת הנדרסון-האסלבאך עולה שבאריתרוציטים C (HCO 3 -) / C (H 2 CO 3) \u003d 14: 1. עם זאת, למרות העובדה כי קיבולת החיץ של מערכת זו לחומצה בתוך אריתרוציטים קטנה במקצת מאשר בפלזמה, היא שומרת ביעילות על pH קבוע.

מערכת חיץ הפוספט משחקת תפקיד חשוב הרבה יותר בתאי הדם מאשר בפלסמה בדם. קודם כל, זה נובע מהעובדה שאריתרוציטים מכילים כמות גדולה של פוספטים אנאורגניים, בעיקר KH 2 PO 4 ו-K 2 HPO 4. בנוסף, לאסטרים של חומצות זרחתיות תפקיד חשוב בשמירה על pH קבוע, בעיקר פוספוליפידיםהמהווים את הבסיס של ממברנות אריתרוציטים.

פוספוליפידים הם חומצות חלשות יחסית. ערכים קבוצות פוספט הן בטווח שבין 6.8 ל-7.2. לכן, ב-pH פיזיולוגי = 7.25, פוספוליפידים של ממברנות אריתרוציטים נמצאים הן בצורה של צורות לא מיונן והן בצורת מיונן, כלומר. בצורת חומצה חלשה והמלח שלה. היחס בין ריכוזי המלח והחומצה הוא בקירוב (1.5-4):1. לפיכך, לממברנת האריתרוציטים עצמה יש אפקט חציצה ושומר על pH קבוע של הסביבה הפנימית של אריתרוציטים.

במקרים בהם הגנות החיץ וההפרשה של הגוף ממצות את יכולותיהן ומתפתחת צורה חמורה של חמצת (אלקלוזיס), הם פונים לדיכוי תרופתי של הפרעות אלו. אז, בצורת גז של חמצת, תרופות בעלות אופי בסיסי ניתנות תוך ורידי, שהן מלחים של חומצות חלשות: תמיסה של 4% של NaHCO 3, תמיסה של מלח נתרן של חומצת לימון - נתרן ציטראט (Na 3 Cit), וכו', המנטרלים חומציות עודפת על ידי קשירת יונים H+ לחומצות חלשות:

H + + HCO 3 - H2CO3 H 2 O + CO 2

חיסול הצורה המטבולית של חמצת מתבצעת גם על ידי החדרת מלחים של חומצות חלשות ותרופות אחרות שיש להן את היכולת לעבור דרך ממברנות פוספוליפידים.

עם אלקלוזה, פתרונות של חומצות חלשות מנוהלות, למשל, תמיסה של 4% של חומצה אסקורבית.

עם זאת, לשיטות המפורטות להתערבות רפואית אין, למהדרין, השפעה טיפולית: הן מאפשרות רק "קניית זמן" לקביעה מפורטת יותר של הגורמים לסטיות ולמינוי קורס טיפול או מניעה.

מכיוון שהדם אינו רק נוזל חוץ תאי, אלא תרחיף של תאים בתווך נוזלי, מאזן החומצה-בסיס שלו נשמר על ידי השתתפות משותפת של מערכות חיץ פלזמה ותאי דם, בעיקר אריתרוציטים. מערכות חיץ הדם הבאות נבדלות: פלזמה (הידרוקרבונט, פוספט, פוספטים אורגניים וחלבון) ואריתרוציטים (המוגלובין, פחמיקרבונט, פוספט).

החיץ העיקרי של פלזמת הדם הוא מערכת הביקרבונט H 2 כך 3 / NSO 3 –

מערכת חיץ הידרוקרבונט (ביקרבונט).

הוא מורכב מחומצה פחמנית והידרוקרבונטים (NaHCO 3 – בנוזל החוץ תאי, KHCO 3 בתוך התאים). בגוף, חומצה פחמנית מתרחשת כתוצאה מהידרציה של פחמן דו חמצני, תוצר של חמצון של פחמימות, חלבונים ושומנים. יתרה מכך, תהליך זה מואץ על ידי פעולת האנזים פחמן אנהידרז.

כך 2 + H 2 O ⇄ CO 2 ·נ 2 O ⇄ N 2 כך 3

היחס בין ריכוזי הרכיבים במערכת חיץ ההידרוקרבונט של הדם [H 2 כך 3 ] / [NSO 3 – ] = 1/20. כתוצאה מכך, למערכת הפחמימנים יש קיבולת חיץ לחומצה הרבה יותר מאשר קיבולת חיץ לבסיס. הָהֵן. חיץ זה יעיל במיוחד בפיצוי על פעולתם של חומרים המגבירים את חומציות הדם. חומרים אלו כוללים בעיקר חומצה לקטית, שהעודף בה נוצר כתוצאה מפעילות גופנית אינטנסיבית. (בחללים סגורים, לעיתים קרובות הם חווים חנק - חוסר חמצן, נשימה מוגברת. עם זאת, חנק קשור לא כל כך עם חוסר חמצן כמו עם עודף של CO 2 . עודף CO 2 באטמוספירה מוביל לפירוק נוסף של CO 2 בדם, וזה מוביל בהתאם לירידה ב-pH, כלומר לחמצת).

מנגנון מאגר.

רכיבים: H 2 כך 3 / NSO 3 –

במערכת זו, תורם הפרוטונים הוא חומצה פחמנית H 2 כך 3 , ומקבל הפרוטונים הוא יון הביקרבונט HCO 3 – .

אם חומצה נכנסת לדם וריכוז יון המימן עולה, אז היא מקיימת אינטראקציה עם HCO 3 – , יוצרים את H 2 כך 3 ומוביל לשחרור CO גזי 2 , המופרש מהגוף במהלך הנשימה דרך הריאות.

ח + + NSO 3 – ח 2 כך 3 כך 2 + H 2 על אודות

במקרה זה, הריכוז של חומצה חלשה עולה, וריכוז המלח (הבסיס המצומד) יורד באותה כמות ⇒ pH לא ישתנה, מכיוון AK עובר למחשב. PC ואישור, אבל AK לא משתנה.

כאשר בסיסים נכנסים לדם, הם נקשרים עם חומצה פחמנית:

הוא – + H 2 כך 3 NSO 3 – + H 2 על אודות

במקרה זה ה-pH כמעט ולא ישתנה עקב הסטת היינון של החומצה ימינה כתוצאה מקשירת אחד מתוצרי היינון - פרוטונים - לאלקטרוליט חלש (מים). במקרה זה, ריכוז החומצה החלשה יקטן, וריכוז המלח יעלה באותה כמות. pH לא ישתנה בגלל PC עובר ל-AK. PC ואישור ↓, אבל AK לא ישתנה.

המטרה העיקרית של מערכת הביקרבונט היא לנטרל חומצות. חוצץ זה הוא מערכת תגובה מהירה, כי תוצר האינטראקציה שלו עם חומצות - פחמן דו חמצני - מופרש במהירות דרך הריאות.

חיץ הביקרבונט קובע את איזון החומצה-בסיס (ABR) בדם והוא הרזרבה הבסיסית של הדם (ABR). הרזרבה הבסיסית של הדם היא אינדיקטור לפונקציונליות של מערכות חיץ דם, שהיא כמות הפחמן הדו חמצני שניתן לקשר עם 100 מ"ל של פלזמה דם, שהובאו בעבר לשיווי משקל עם תווך גזי שבו הלחץ החלקי של CO 2 הוא 40 מ"מ כספית. אמנות, כלומר. היכולת של הדם לקשור CO 2 .

חיץ הביקרבונט נמצא גם באריתרוציטים, בנוזל הבין-תאי וברקמת הכליה.

מערכת חיץ הידרופוספט

רכיבים H 2 RO 4 – / NRA 4 2–

הוא מורכב מדיהידרופוספטים והידרופוספטים (NaH 2 RO 4 ונא 2 HRO 4 – בפלזמה בדם ובנוזל בין תאי, KN 2 RO 4 וק 2 HRO 4 בתוך התאים). את התפקיד של תורם הפרוטונים במערכת זו ממלא יון H 2 RO 4 – , ומקבל הפרוטונים הוא יון HPO 4 2– . בדרך כלל, היחס של H 2 RO 4 – / NRA 4 2– = 1 / 4. לכן, קיבולת החיץ לחומצה גדולה יותר מאשר לבסיס.

עם עלייה בריכוז יוני המימן (לדוגמה, במהלך עיבוד מזון בשר), הם מנוטרלים על ידי יוני HPO 4 2– . ח + + NRO 4 2– ⇄ ח 2 RO 4 – .כאשר ריכוז הבסיסים בגוף עולה (למשל, בעת אכילת מזון צמחי), הם מנוטרלים על ידי יוני H 2 RO 4 – .

הוא – + H 2 RO 4 – ⇄ NRA 4 2– + H 2 על אודות

כמויות עודפות של יוני דיהידרופוספט ויוני הידרופוספטים מופרשות על ידי הכליות.

בניגוד למערכת ההידרוקרבונטים (בה שחזור היחס מושג תוך 10-18 שעות עקב שינוי בנפח האוורור הריאתי), במערכת ההידרופוספטים, השיקום המלא של יחס הרכיבים מתרחש רק לאחר 2-3 ימים. חיץ הפוספט בדם קשור קשר הדוק למערכת חיץ הביקרבונט.

לפוספטים אורגניים יש גם תכונות חיץ, אך כוחם חלש יותר ממאגר פוספטים אנאורגניים.

מערכת חיץ חלבון

תכונות החיץ של חלבוני הדם נובעות מיכולתן של חומצות אמינו ליינן. קבוצות הקרבוקסיות והאמינו הסופיות של שרשראות החלבון ממלאות תפקיד לא משמעותי מבחינה זו, מכיוון שיש מעט קבוצות כאלה. תרומה משמעותית יותר ליצירת קיבולת החיץ של מערכת החלבון נעשית על ידי קבוצות צד המסוגלות ליינון.

חלבונים יוצרים מערכת חיץ עקב נוכחותן של קבוצות חומצה-בסיס במולקולת החלבון.

חלבוני חיץ דם כוללים גם חלבוני פלזמה (במיוחד אלבומין) וגם המוגלובין הכלול באריתרוציטים.

חשיבות מיוחדת של חיץ ההמוגלובין היא שהחומציות של ההמוגלובין תלויה במצב החמצון שלו. בטווחי pH נורמליים, אוקסיהמוגלובין הוא חומצה חזקה יותר מדאוקסיהמוגלובין. זאת בשל ההשפעה של חמצן הקשור לברזל על הזיקה של קבוצות האימידאזול הקרובות ביותר של היסטידין ליוני מימן. בשל כך ההמוגלובין, בהיותו משוחרר מחמצן ברקמות, מקבל יכולת רבה יותר לקשור יוני מימן, ובדם הוורידי, כתוצאה משחרור פחמן דו חמצני מהרקמות, מצטברים יונים אלו בדם. כאשר חמצן נקלט בריאות, מתרחשים התהליכים ההפוכים.

מערכת חיץ המוגלובין

הוא, כמובן, חלק ממאגר החלבון, אך בולט בנפרד בשל הלוקליזציה המיוחדת שלו - בתוך האריתרוציטים - ותפקודו המיוחד.

הוא מיוצג על ידי חומצות המוגלובין ואוקסיהמוגלובין והבסיסים המצומדים שלהם - יוני המוגלובינאט ואוקסיהמוגלובינטים, בהתאמה.

רכיבים של HHb / חֲצִי פֶּנסיוֹן – ו- HbO 2 / HbO 2 –

חיץ המוגלובין הוא מערכת החיץ העיקרית של אריתרוציטים, המהווה כ-75% מיכולת החיץ הכוללת של הדם. אוקסיהמוגלובין היא חומצה חזקה יותר מהמוגלובין. השתתפות ההמוגלובין בוויסות ה-pH בדם קשורה לתפקידו בהובלת חמצן מרקמות לריאות וחומצה פחמנית. מערכות ההמוגלובין והאוקסיהמוגלובין הן מערכות הניתנות להמרה וקיימות כמכלול. מערכת זו פועלת ביעילות רק בשילוב עם מערכות חיץ דם אחרות. מערכת חיץ זו באריתרוציטים קשורה קשר הדוק למערכת הביקרבונט.

באריתרוציטים, ה-pH נשמר קבוע עקב פעולתן של שלוש מערכות חיץ:

החוזק של חומצות ובסיסים אלה משתנה כדלקמן:

HHb< H 2 CO 3 < HHbO 2

Hb - > HCO 3 - > HbO 2 -

העברת הפרוטונים מתרחשת על פי הסכימה:

בנימי רקמות

חמצן ניתן לרקמות על ידי חומצה אוקסיהמוגלובין והבסיס המצומד שלה (יון המוגלובינאט).

HHbO 2 ® O 2 + HHb

כתוצאה מחילוף החומרים, פחמן דו חמצני ומים מצטברים ויוצרים חומצה פחמנית, המקיימת אינטראקציה עם הבסיס החזק Hb - ליצירת החומצה החלשה HHb והבסיס של HCO 3 בחוזק בינוני -.

HHb ו-HCO 3 - מתפזרים דרך קרום האריתרוציטים לתוך הפלזמה ונסחפים עם זרימת הדם לריאות.

בנימי הריאות חומצה חלשה HHb קושרת O 2, נוצרת חומצה חזקה HHbO 2,

HHb + O 2 ® HHbO 2

שמקיים אינטראקציה חלקית עם הבסיס HCO 3 - עם היווצרות H 2 CO 3,

ובחלקו יחד עם הבסיס המצומד HbO 2 - חוזר עם זרימת הדם לרקמות. H 2 CO 3 שנוצר מתפרק תחת פעולת האנזים פחמן אנהידראז למים ופחמן דו חמצני,

H 2 CO 3 H 2 O + CO 2

המופרשים דרך הריאות.

בנוסף למערכות החיץ של הדם, גם מערכת הנשימה ומערכת השתן לוקחות חלק פעיל.

חמצת ואלקלוזיס

במספר מצבים פתולוגיים מצטברות בדם כמויות כה גדולות של חומצות או בסיסים עד שמערכות החיץ של הדם, מערכת הנשימה וההפרשה אינן יכולות לשמור על ה-pH ברמה קבועה. בהתאם לכיוון שבו משתנה התגובה של הדם, ישנם 2 סוגים של הפרות של ASC.

הירידה ב-pH בדם בהשוואה לרמה הרגילה (pH ‹ 7.37) נקראת חמצת, ועלייה (pH > 7.43) - אלקלוזה.

חומצה היא שינוי ב-pH לצד החומצי, ה-pH יורד, ריכוז יוני המימן עולה.

אלקלוזה - מעבר pH לאזור הבסיסי, pH עולה, ריכוז יוני המימן יורד.

כל אחד משני הסוגים הללו מחולק לכמה זנים נוספים, בהתאם לגורם לשינוי ה-pH. שינויים כאלה יכולים להתרחש עם שינויים באוורור הריאות (נזק בריאות יכול להיות מלווה בעלייה במתח CO 2 בדם, והיפרונטילציה מובילה לירידה במתח זה. מצבים כאלה נקראים חמצת נשימתית (נשימתית) או אלקלוזיס.

חמצת נשימתית

הוא מאופיין בעלייה בלחץ החלקי של CO 2 ובריכוז הפחמן הדו חמצני בדם, כמו גם עלייה מפצה בביקרבונטים, הנצפית לרוב: עם דלקת ריאות; עם כשל במחזור הדם עם סטגנציה במחזור הדם הריאתי; בהשפעת תרופות המדכאות את מרכז הנשימה (מורפיום ונגזרותיו); בהרדמה כללית.

אלקלוזה נשימתית

היא מתפתחת כאשר היפוקפניה מתרחשת עקב היפרונטילציה במכתשית - P (CO 2) 36 מ"מ כספית. אומנות. למרות העובדה שתכולת הביקרבונט יורדת במקצת בגלל האיזון בין CO 2 ל- H 2 CO 3, היחס בין [HCO 3 ] ל-[α·P (CO 2)] עולה, ולכן גם ה-pH עולה.

עם היפוקפניה מתמשכת, התאים של צינוריות הכליה מפרישים כמות נוספת של ביקרבונט, ומשחזרים את היחס הנורמלי של [HCO 3 ] ל- [α·P (CO 2)]. שחזור ה-pH יכול להיות כמעט מלא ותהליך זה נקרא אלקלוזיס נשימה מפצה.

עם הפרעות מטבוליות, חומצות לא נדיפות יכולות להצטבר בדם; להיפך, כניסת בסיסים לדם או אובדן HCl עלולה להיות מלווה בירידה בתכולת החומצות הללו. מצבים אלו נקראים חמצת מטבולית או אלקלוזיס ריאתי. אלקלוזה מטבולית עם עלייה ראשונית בריכוז הביקרבונטים מתרחשת עם: מתן יתר ובלתי מבוקר של תמיסות אלקליות, הקאות מתמשכות, מחסור באשלגן בגוף, אלקלוזיס מולדת עם היפוקלמיה. חמצת מטבולית, המאופיינת בירידה בריכוז HCO 3 ¯ בפלזמה, נצפית במחלות ובמצבים הבאים: בילדים בתקופת היילוד, מצבים רעילים כתוצאה ממערכת העיכול בילדים צעירים, רעב, לאחר מתן ממושך של אמוניום כלוריד או סידן כלורי, תרדמת סוכרתית, אי ספיקת גלומרולרית כלייתית.

מכיוון שה-pH של הדם יכול להשתנות גם עם נזק לכליות, שינויים במאזן החומצה-בסיס הנגרמים על ידי הפרעות כליות או מטבוליות משולבים תחת השם של חמצת לא נשימתית או אלקלוזיס.

הערכה של CARR

להערכת איזון חומצה-בסיס בדם יש חשיבות רבה במרפאה. לצורך הערכה כזו יש צורך למדוד מספר מדדים המאפשרים לזהות חמצת או אלקלוזיס בחולה ולשפוט האם היא נשימתית או שאינה נשימתית.

מסקנה לגבי מצב בלוטת התריס מאפשרת לך לבחור את הטיפול הנכון. יש צורך למדוד את האינדיקטורים הבאים של דם עורקי:

לפי ערך ה-pH, ניתן לשפוט אם תכולת יוני H בדם תקינה (pH 7.37-7.43) או זזה לכיוון זה או אחר. יחד עם זאת, ערך ה-pH הרגיל עדיין לא מאפשר לנו לדבר בביטחון על היעדר הפרה של ה-ASC, מכיוון. במקרה זה, לא ניתן לשלול חמצת פיצוי או אלקלוזיס.

2. לחץ חלקי של פחמן דו חמצני.

עלייה או ירידה במתח CO 2 בהשוואה לרמתו הרגילה (35-45 מ"מ כספית. אמנות) היא סימן להפרעה נשימתית של ה-ASC.

3. עודף בסיס (BE).

לפי הערך של BE, ניתן להסיק שקיימת הפרה לא נשימתית של ה-ASC. שינויים בערך זה (הנורמה היא מ-2.5 עד +2.5 ממול לליטר) משקפים ישירות ירידה או עלייה בתכולת החומצות הבלתי נדיפות בדם.

4. ביקרבונט סטנדרטי.

מה שנקרא "ביקרבונט סטנדרטי" משמש לפעמים כאינדיקטור להפרעה לא נשימתית של AFR. ערך זה מתאים לתכולת הביקרבונט בפלזמת הדם, רוויה לחלוטין בתערובת גז. ה"ביקרבונט הסטנדרטי" הרגיל הוא 24 mmol/L. אינדיקטור זה אינו משקף את השפעת החציצה של חלבונים, ולכן הוא יחסית לא אינפורמטיבי.