Gyvų organizmų vidinė aplinka.
Cirkuliuojantis kraujas – tai gyvų ląstelių suspensija skystoje terpėje, kurios cheminės savybės labai svarbios jų gyvybinei veiklai. Žmonėms normalus kraujo pH svyravimo diapazonas yra 7,37–7,44, o vidutinė vertė yra 7,4. Kraujo buferines sistemas sudaro plazmos ir kraujo ląstelių buferinės sistemos ir jas atstovauja šios sistemos:
- bikarbonato (hidrokarbonato) buferinė sistema;
- fosfatinio buferio sistema;
- baltymų buferio sistema;
- hemoglobino buferio sistema
- eritrocitai
Be šių sistemų, taip pat aktyviai dalyvauja kvėpavimo ir šlapimo sistemos.
Enciklopedinis „YouTube“.
1 / 3
✪ 1 pamoka – pH – rūgščių ir šarmų balansas yra kiekvieno žmogaus galioje
✪ Buferiniai sprendimai ir Hendersono-Hasselbacho lygtis
✪ Rūgščių ir šarmų pusiausvyros analizė yra normalu ir jos aiškinimas
Subtitrai
Bikarbonato buferio sistema
Viena iš galingiausių ir tuo pačiu labiausiai valdomų tarpląstelinio skysčio ir kraujo sistemų, kuri sudaro apie 53% visos kraujo buferinės talpos. Tai konjuguota rūgščių ir šarmų pora, susidedanti iš anglies rūgšties molekulės H 2 CO 3, kuri yra protono šaltinis, ir bikarbonato anijono HCO 3 – veikiančio kaip protonų akceptorius:
H 2 C O 3 ⇄ H C O 3 − + H + (\displaystyle (\mathsf (H_(2)CO_(3)\rightleftarrows HCO_(3)^(-)+H^(+)))) Dėl to, kad natrio bikarbonato koncentracija kraujyje gerokai viršija H 2 CO 3 koncentraciją, šios sistemos buferinė talpa rūgštine prasme bus daug didesnė. Kitaip tariant, bikarbonatinė buferinė sistema ypač efektyviai kompensuoja medžiagų, didinančių kraujo rūgštingumą, veikimą. Šioms medžiagoms pirmiausia priskiriama pieno rūgštis, kurios perteklius susidaro dėl intensyvaus fizinio krūvio. Bikarbonatų sistema „greičiausiai“ reaguoja į kraujo pH pokyčiusFosfato buferio sistema
Kraujyje fosfatinio buferio sistemos talpa yra maža (apie 2% visos buferinės talpos), nes kraujyje yra mažai fosfatų. Fosfatinis buferis vaidina svarbų vaidmenį palaikant fiziologines pH vertes tarpląsteliniuose skysčiuose ir šlapime.
Buferį sudaro neorganiniai fosfatai. Rūgšties vaidmenį šioje sistemoje atlieka vienpakeistas fosfatas (NaH 2 PO 4), o konjuguotos bazės vaidmenį atlieka dipakeistas fosfatas (Na 2 HPO 4). Kai pH 7,4, [HPO 4 2- /H 2 PO 4 - ] santykis yra lygus 10 p H − p K a , o r t o I I = 1 , 55 (\displaystyle 10^(pH-pK_(a,orto)^(II))=1,55) nes esant 25 + 273,15 K temperatūrai pK a, orto II \u003d 7,21, o vidutinis ortofosforo rūgšties anijono krūvis< q >=((-2)*3+(-1)*2)/5=-1,4 pozitroninio krūvio vienetų.
Sistemos buferinės savybės, padidėjus vandenilio jonų kiekiui kraujyje, realizuojamos dėl jų prisijungimo prie HPO 4 2- jonų, susidarant H 2 PO 4 -:
H + + H P O 4 2 − → H 2 P O 4 − (\displaystyle (\mathsf (H^(+)+HPO_(4)^(2-)\rodyklė dešinėn H_(2)PO_(4)^(-)))) ))ir su OH- jonų pertekliumi - dėl jų prisijungimo prie H 2 PO 4 - jonų:
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)))Kraujo fosfatinio buferio sistema yra glaudžiai susijusi su bikarbonato buferio sistema.
Baltymų buferio sistema
Lyginant su kitomis buferinėmis sistemomis, jis mažiau svarbus palaikant rūgščių ir šarmų pusiausvyrą.(7-10 % buferio talpa)
Pagrindinė kraujo plazmos baltymų dalis (apie 90%) yra albuminai ir globulinai. Šių baltymų izoelektriniai taškai (katijoninių ir anijoninių grupių skaičius vienodas, baltymo molekulės krūvis lygus nuliui) glūdi silpnai rūgščioje terpėje, kai pH 4,9-6,3, todėl fiziologinėmis sąlygomis, kai pH 7,4, baltymai yra suskaidomi. daugiausia "baltymų bazės "ir" baltymų druskos pavidalu.
Buferinės sistemos yra junginiai, neutralizuojantys staigius H + jonų koncentracijos pokyčius. Bet kuri buferinė sistema yra rūgšties ir bazės pora: silpna bazė (anijonas, A -) ir silpnoji rūgštis (H-anijonas, HA). Jie sumažina H+ jonų skaičiaus poslinkius dėl jų prisijungimo prie anijono ir įsiskverbimo į silpnai disocijuojamą junginį, silpną rūgštį. Todėl bendras H + jonų skaičius nesikeičia taip pastebimai, kaip galėtų būti.
Yra trys kūno skysčių buferinės sistemos – bikarbonatas, fosfatas, baltymas(įskaitant hemoglobino Jie pradeda veikti akimirksniu ir po kelių minučių jų poveikis pasiekia maksimalų įmanomą.
Fosfato buferio sistema
Fosfatinio buferio sistema sudaro apie 2% visos kraujo buferinės talpos ir iki 50% šlapimo buferinės talpos. Jį sudaro hidrofosfatas (HPO 4 2–) ir dihidrofosfatas (H 2 PO 4 –). Dihidrofosfatas silpnai disocijuoja ir elgiasi kaip silpna rūgštis, hidrofosfatas turi šarminių savybių. Paprastai HPO 4 2– ir H 2 PO 4 santykis yra 4: 1.
Kai rūgštys (H + jonai) sąveikauja su pakeistu fosfatu (HPO 4 2-), susidaro divandenilio fosfatas (H 2 PO 4 -):
H+ jonų pašalinimas fosfatiniu buferiu
Dėl to H + jonų koncentracija mažėja.
Kai bazės patenka į kraują (OH - grupių perteklius), jas neutralizuoja H + jonai, patenkantys į plazmą iš H 2 PO 4 - jonų:
Šarminių ekvivalentų pašalinimas fosfatiniu buferiu
Fosfatinio buferio vaidmuo ypač didelis tarpląstelinėje erdvėje ir inkstų kanalėlių spindyje. rūgščių-šarmų reakcija šlapimas priklauso tik nuo divandenilio fosfato (H2 PO4 – ) kiekio, nes natrio bikarbonatas reabsorbuojamas inkstų kanalėliuose.
Bikarbonato buferio sistema
Ši sistema yra pati galingiausia, sudaranti 65% visos kraujo buferinės talpos. Jį sudaro bikarbonato jonas (HCO 3 -) ir anglies rūgštis (H 2 CO 3). Paprastai HCO 3 ir H 2 CO 3 santykis yra 20 : 1.
Kai H + jonai (t. y. rūgštys) patenka į kraują, su juo sąveikauja natrio bikarbonato jonai ir susidaro anglies rūgštis:
Veikiant bikarbonatų sistemai vandenilio jonų koncentracija mažėja, nes. anglies rūgštis yra labai silpna rūgštis ir gerai nesiskiria. Tačiau kraujyje nevyksta lygiagrečiai reikšmingas HCO 3 koncentracijos padidėjimas -.
Jei į kraują patenka šarminių savybių turinčios medžiagos, jos reaguoja su anglies rūgštimi ir sudaro bikarbonato jonus:
Bikarbonatinio buferio darbas yra neatsiejamai susijęs su kvėpavimo sistema (su plaučių ventiliacija). Plaučių arteriolėse, sumažėjus CO 2 koncentracijai plazmoje ir dėl fermento buvimo eritrocituose karboanhidrazė anglies rūgštis greitai suyra ir susidaro CO 2, kuris pašalinamas su iškvepiamu oru:
H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2
Be eritrocitų, reikšmingas karboanhidrazės aktyvumas buvo pastebėtas inkstų kanalėlių epitelyje, skrandžio gleivinės ląstelėse, antinksčių žievės ir kepenų ląstelėse, nedideliais kiekiais - centrinėje nervų sistemoje, kasoje ir kituose organuose.
Baltymų buferio sistema
Plazmos baltymai, visų pirma albuminas, veikia kaip buferis dėl savo amfoterinių savybių. Jų indėlis į kraujo plazmos buferiškumą yra apie 5%.
IN rūgštinė aplinka aminorūgščių radikalų COOH grupių disociacija (asparto ir glutamo rūgštyse) slopinama, o NH 2 grupės (arginine ir lizine) suriša H + perteklių. Šiuo atveju baltymas yra teigiamai įkrautas.
IN šarminis aplinkoje didėja COOH grupių disociacija, į plazmą patekę H + jonai suriša OH - jonų perteklių ir palaikomas pH. Baltymai šiuo atveju veikia kaip rūgštys ir yra neigiamai įkrauti.
Baltymų buferinių grupių krūvio pokytis esant skirtingam pH
Hemoglobino buferio sistema
Turi didelę kraujo jėgą hemoglobino buferis, jis sudaro iki 28 % visos kraujo buferinės talpos. Kaip rūgštus dalis buferio yra deguonies prisotintas hemoglobinas H-HbO2. Jis pasižymi ryškiomis rūgštinėmis savybėmis ir vandenilio jonus atiduoda 80 kartų lengviau nei redukuotas H-Hb, kuris veikia kaip bazė. Hemoglobino buferis gali būti laikomas baltymų buferio dalimi, tačiau jo savybė yra tokia dirbti glaudžiai bendradarbiaujant su bikarbonato sistema.
Hemoglobino rūgštingumas keičiasi audiniuose ir plaučiuose, o jį sukelia atitinkamai H + arba O 2 prisijungimas. Tiesioginis buferio veikimo mechanizmas yra prijungti arba paaukoti H + joną histidino likučių globininėje molekulės dalyje (Boro efektas).
Audiniuose rūgštesnis pH paprastai yra mineralinių (anglies, sieros, druskos rūgštys) ir organinių rūgščių (pieno rūgšties) kaupimosi rezultatas. Kai pH kompensuojamas šiuo buferiu, H + jonai prisijungia prie gaunamo oksihemoglobino (HbO 2) ir paverčia jį H-HbO 2. Dėl to oksihemoglobinas akimirksniu išskiria deguonį (Boro efektas) ir jis virsta sumažintu H-Hb.
HbO 2 + H + → → H-Hb + O 2
Dėl to mažėja rūgščių kiekis, pirmiausia susidaro H 2 CO 3, HCO 3 jonai, o audinių erdvė šarmėja.
Plaučiuose, pašalinus CO 2 (anglies rūgštį), kraujas šarminamas. Šiuo atveju, pridėjus O 2 į deoksihemoglobiną H-Hb, susidaro rūgštis, stipresnė už anglies rūgštį. Jis atiduoda savo H + jonus terpei, užkertant kelią pH padidėjimui:
H-Hb + O 2 → → HbO 2 + H +
Hemoglobino buferio darbas yra neatsiejamas nuo bikarbonato buferio:
Keičiantis H+ jonų kiekiui kraujyje ir kitose kūno terpėse (tiek padidėjus, tiek sumažėjus jų skaičiui), pirmiausia veikia greitai veikiančios ir galingos cheminės plazmos ir eritrocitų buferinės sistemos. hemoglobinas, bikarbonatas, fosfatas, baltymai). Hemoglobino buferinė sistema yra pagrindinis eritrocitų buferis ir sudaro apie 75% visos kraujo buferinės talpos. Hemoglobinas, kaip ir kiti baltymai, yra amfolitas, tai yra, hemoglobino buferinė sistema susideda iš rūgštinio komponento (deguonies prisotintas Hb, t. y. HbO2) ir pagrindinio komponento (be deguonies, t. y. redukuoto Hb). Įrodyta, kad hemoglobinas yra silpnesnė rūgštis (apie 70 kartų) nei oksihemoglobinas. Be to, Hb palaiko pastovų pH dėl CO2 surišimo ir jo pernešimo iš audinio į plaučius ir toliau į išorinę aplinką. Bikarbonato (hidrokarbonato) buferio sistema yra pagrindinis kraujo plazmos ir tarpląstelinio skysčio buferis ir sudaro maždaug 15% visos kraujo buferinės talpos. Tarpląstelinėje aplinkoje jį atstovauja anglies rūgštis (H2CO3) ir natrio bikarbonatas (NaHCO3). Vandenilio jonų koncentracija šiame buferyje yra = K [ H2CO3 / NaHC03 = 1/20, kur K yra anglies rūgšties disociacijos konstanta. Ši buferinė sistema, viena vertus, užtikrina NaHC03 susidarymą, kita vertus, anglies rūgšties (H + + HCO3 - "H2CO3) susidarymą ir pastarosios (H2CO3 -" H20 + CO2) skilimą. karboanhidrazės fermento įtaka H20 ir CO2. Iškvėpimo metu anglies dioksidas pašalinamas per plaučius, o pH pokytis neįvyksta. Ši buferinė sistema apsaugo nuo pH pokyčio, kai į biologinę terpę patenka stiprios rūgštys ir bazės, kurios virsta silpnomis rūgštimis arba silpnomis bazėmis. Angliavandenilių buferinė sistema yra svarbus KOS rodiklis. Tai atviro tipo sistema, kuri yra susijusi tiek su kvėpavimo sistemos, tiek su inkstų bei odos funkcijomis, o fosfatinio buferio sistemą sudaro vieno ir dviejų pakaitų natrio fosfatas (NaH2P04 ir Na2HP04). Pirmasis junginys elgiasi kaip silpna rūgštis, antrasis kaip silpna bazė. Organizme susidariusios ir į kraują patekusios rūgštys sąveikauja su Na2HP04, o bazės – su NaH2P04. Dėl to kraujo pH išlieka nepakitęs. Fosfatai atlieka buferinį vaidmenį daugiausia tarpląstelinėje aplinkoje (ypač inkstų kanalėlių ląstelėse) ir palaiko pradinę bikarbonato buferio būseną. Baltymų buferio sistema veikia kaip tarpląstelinė buferinė sistema. Turėdami amfolitinių savybių, rūgščioje aplinkoje jie elgiasi kaip bazės, o šarminėje – kaip rūgštys. Baltymų buferinę sistemą sudaro silpnai disocijuojantis rūgštinis baltymas (COOH baltymas) ir baltymas, susidėjęs su stipriomis bazėmis (COONa baltymas). Ši buferinė sistema taip pat padeda išvengti kraujo pH pokyčių. Vėliau (po kelių minučių ir valandų) įsijungia fiziologiniai (organų ir sistemų) kompensavimo ir poslinkių pašalinimo CBS mechanizmai (atlieka plaučiai - su iškvepiamu oru, inkstai - su šlapimu, oda - su prakaitu , kepenys ir kiti virškinamojo trakto organai – su išmatomis).
Vidinės aplinkos pastovumo palaikymas yra būtina normalios medžiagų apykaitos sąlyga. Svarbiausi rodikliai, apibūdinantys vidinės aplinkos pastovumą, apima rūgščių-šarmų balansas, tai yra santykis tarp katijonų ir anijonų kiekio organizmo audiniuose, kuris išreiškiamas pH. Žinduolių kraujo plazma turi šiek tiek šarminę reakciją ir palaikoma per 7,30–7,45.
Rūgščių ir šarmų pusiausvyros būklei įtakos turi tiek rūgščių produktų (organinės rūgštys susidaro iš baltymų ir riebalų, tiek audiniuose kaip intersticinės apykaitos produktai), ir šarminių medžiagų (susidaro iš augalinio maisto) suvartojimas ir susidarymas organizme. daug šarminių organinių rūgščių druskų ir šarminių žemių druskų, medžiagų apykaitos produktų – amoniako, aminų, bazinių fosforo rūgšties druskų). Taip pat įvairių patologinių procesų metu susidaro rūgštiniai ir šarminiai produktai.
Baltymų buferio sistema yra albuminų ir globulinų derinys – baltymai, kurie sudaro didžiąją kraujo plazmos dalį (~ 90%).
Šių baltymų izoelektriniai taškai yra pH verčių diapazone = 4,9-6,3, ty šiek tiek rūgščioje aplinkoje. Todėl fiziologinėmis sąlygomis (esant pH = 7,4) baltymai vyrauja "baltymų bazės" ir "baltymų bazės" druskos pavidalu.
Atitinkamas rūgščių ir šarmų balansas:
pasislinko link „baltymų bazės“ formos vyravimo.
Plazmos baltymų nustatoma buferinė talpa priklauso nuo baltymų koncentracijos, jų antrinės ir tretinės struktūros, laisvųjų protonų akceptorių grupių skaičiaus. Ši sistema gali neutralizuoti tiek rūgštinius, tiek bazinius produktus. Tačiau dėl vyraujančios „baltymo-bazės“ formos jo buferinė talpa yra daug didesnė rūgštyje ir yra: albuminams = 10 mmol/l, o globulinams = 3 mmol/l.
4. Aminorūgščių buferinė sistema.
Laisvųjų aminorūgščių buferinė talpa kraujo plazmoje yra nereikšminga tiek rūgštyje, tiek šarmuose. Taip yra dėl to, kad beveik visos aminorūgštys yra svarbios 
, labai skiriasi nuo 7.4. Todėl, esant fiziologinei pH = 7,4 vertei, jų galia yra maža. Beveik tik viena aminorūgštis, histidinas ( 
= 6,0) - turi reikšmingą buferinį poveikį esant pH vertėms, artimoms kraujo plazmos pH.
Taigi, kraujo plazmos buferinių sistemų galia mažėja serijoje:
bikarbonatas > baltymas > fosfatas > aminorūgštis
raudonieji kraujo kūneliai
Vidinėje eritrocitų aplinkoje pH = 7,25 atitinka normą. Čia taip pat veikia hidrokarbonato ir fosfato buferinės sistemos. Tačiau jų galia skiriasi nuo kraujo plazmos. Be to, baltymų sistema vaidina svarbų vaidmenį eritrocituose. hemoglobinas-oksihemoglobinas, kuris sudaro apie 75% visos kraujo buferinės talpos.
Hemoglobinas yra silpna rūgštis ( 
= 8.2) ir disocijuoja pagal lygtį:
HHb ⇄H + + Hb -
Kai fiziologinė pH vertė yra 7,25, tai apibūdinama Hendersono-Hasselbacho lygtimi:
,
kas rodo, kad:
.
Taigi, esant pH = 7,25, HHb rūgštis disocijuoja tik 10%, o hemoglobino druskos formos (Hb -) koncentracija yra žymiai mažesnė už rūgšties (HHb) koncentraciją.
HHb/Hb sistema – gali aktyviai neutralizuoti rūgštinius ir bazinius medžiagų apykaitos produktus, tačiau turi didesnį šarmų nei rūgšties pajėgumą.
Plaučiuose hemoglobinas reaguoja su deguonimi. Tokiu atveju susidaro oksihemoglobinas HHbO 2:
HHb + O 2 ⇄HHbО 2,
kuris arteriniu krauju nunešamas į kapiliarines kraujagysles, iš kurių į audinius patenka deguonis.
Oksihemoglobinas yra silpna rūgštis ( = 6,95), bet žymiai stipresnis už hemoglobiną ( 
= 8,2). Esant fiziologiniam pH = 7,25 rūgščių ir šarmų balansui:
HHbО 2 ⇄H + + HbО 2 -
atitinka Hendersono-Hasselbacho lygtį:
.
Iš to galime daryti išvadą, kad С(HbО 2 -)/С(HHbО 2) = 2:1, o disocijuotų HHbО 2 molekulių dalis yra maždaug 65%.
Pridėjus rūgščių, hemoglobino anijonai Hb - pirmieji neutralizuos H + jonus:
Hb - + H + ⇄ HHb,
kadangi jie turi didesnį afinitetą protonui nei HbO 2 - jonai.
Veikiant bazėms, pirmiausia sureaguos stipresnė oksihemoglobinas HHbO 2:
HHbO 2 + OH - ⇄ HbO 2 - + H 2 O,
tačiau hemoglobino rūgštis taip pat dalyvaus neutralizuojant į kraują patenkančius OH jonus:
HHb + OH - ⇄ Hb - + H 2 O.
Hemoglobino-oksihemoglobino sistema vaidina svarbų vaidmenį tiek kvėpavimo procese (deguonies pernešimo į audinius ir organus bei metabolinio CO 2 pašalinimo iš jų funkcija), tiek palaikant pastovų pH eritrocitų viduje, ir dėl to kraujyje kaip visuma.
Žmogaus kūne visos buferinės sistemos yra tarpusavyje susijusios. Taigi eritrocituose hemoglobino-oksihemoglobino buferio sistema yra glaudžiai susijusi su bikarbonato buferio sistema. Kadangi eritrocitų viduje pH yra 7,25, druskos (HCO 3 -) ir rūgšties H 2 CO 3 koncentracijų santykis čia yra šiek tiek mažesnis nei kraujo plazmoje. Iš tiesų, iš Hendersono-Hasselbacho lygties matyti, kad eritrocituose C (HCO 3 -) / C (H 2 CO 3) \u003d 14: 1. Tačiau nepaisant to, kad šios sistemos buferinė talpa rūgštims eritrocituose yra šiek tiek mažesnė nei plazmoje, ji veiksmingai palaiko pastovų pH.
Fosfatinio buferio sistema atlieka daug svarbesnį vaidmenį kraujo ląstelėse nei kraujo plazmoje. Visų pirma, taip yra dėl to, kad eritrocituose yra daug neorganinių fosfatų, daugiausia KH 2 PO 4 ir K 2 HPO 4. Be to, fosforo rūgščių esteriai atlieka svarbų vaidmenį palaikant pastovų pH fosfolipidai kurios sudaro eritrocitų membranų pagrindą.
Fosfolipidai yra palyginti silpnos rūgštys. Vertybės fosfatų grupės yra nuo 6,8 iki 7,2. Todėl esant fiziologiniam pH = 7,25, eritrocitų membranos fosfolipidai randami tiek nejonizuotų, tiek jonizuotų formų, t.y. silpnos rūgšties ir jos druskos pavidalu. Druskos ir rūgšties koncentracijų santykis yra maždaug (1,5-4):1. Taigi pati eritrocitų membrana turi buferinį poveikį ir palaiko pastovų vidinės eritrocitų aplinkos pH.
Tais atvejais, kai organizmo buferinė ir šalinimo apsauga išsenka savo galimybes ir išsivysto sunki acidozės forma (alkalozė), imamasi šių sutrikimų vaistų slopinimo. Taigi, esant dujinei acidozei, į veną leidžiami bazinio pobūdžio vaistai, kurie yra silpnų rūgščių druskos: 4% NaHCO 3 tirpalas, citrinos rūgšties natrio druskos tirpalas - natrio citratas (Na 3 Cit). ir kt., kurie neutralizuoja rūgštingumo perteklių, sujungdami jonus H+ su silpnomis rūgštimis:
H + + HCO 3 - 
H2CO3 H 2 O + CO 2
Metabolinės acidozės formos pašalinimas taip pat atliekamas įvedant silpnų rūgščių druskas ir kitus vaistus, kurie turi galimybę praeiti per fosfolipidų membranas.
Sergant alkaloze, skiriami silpnų rūgščių tirpalai, pavyzdžiui, 4% askorbo rūgšties tirpalas.
Tačiau išvardyti medicininės intervencijos metodai, griežtai tariant, neturi terapinio poveikio: jie leidžia tik „pirkti laiką“ detaliau nustatyti nukrypimų priežastis ir paskirti gydymo ar profilaktikos kursą.
Kadangi kraujas yra ne tik tarpląstelinis skystis, bet ir ląstelių suspensija skystoje terpėje, jo rūgščių ir šarmų pusiausvyra palaikoma bendrai dalyvaujant plazmos buferinėms sistemoms ir kraujo ląstelėms, daugiausia eritrocitams. Skiriamos šios kraujo buferinės sistemos: plazma (hidrokarbonatas, fosfatas, organiniai fosfatai ir baltymai) ir eritrocitai (hemoglobinas, hidrokarbonatas, fosfatas).
Pagrindinis kraujo plazmos buferis yra bikarbonatų sistema H 2 TAIP 3 / NSO 3 –
Hidrokarbonato (bikarbonato) buferinė sistema
Jį sudaro anglies rūgštis ir angliavandeniai (NaHCO 3 – ekstraląsteliniame skystyje, KHCO 3 ląstelių viduje). Anglies rūgštis organizme susidaro dėl anglies dioksido, angliavandenių, baltymų ir riebalų oksidacijos produkto, hidratacijos. Be to, šį procesą pagreitina fermento karboanhidrazės veikimas.
TAIP 2 + H 2 O ⇄ CO 2 · N 2 O ⇄ N 2 TAIP 3
Komponentų koncentracijų santykis kraujo hidrokarbonato buferinėje sistemoje [H 2 TAIP 3 ] / [NSO 3 – ] = 1/20 Todėl angliavandenilių sistemos buferinė talpa rūgštims yra daug didesnė nei bazės buferinė talpa. Tie. šis buferis ypač efektyviai kompensuoja medžiagų, didinančių kraujo rūgštingumą, veikimą. Šioms medžiagoms pirmiausia priskiriama pieno rūgštis, kurios perteklius susidaro dėl intensyvaus fizinio krūvio. (Uždarose patalpose jie dažnai jaučia uždusimą – trūksta deguonies, padažnėja kvėpavimas. Tačiau uždusimas siejamas ne tiek su deguonies trūkumu, kiek su CO pertekliumi. 2 . CO perteklius 2 atmosferoje sukelia papildomą CO ištirpimą 2 kraujyje, o tai atitinkamai lemia pH sumažėjimą, t. y. acidozę.)
Buferio mechanizmas.
Komponentai: H 2 TAIP 3 / NSO 3 –
Šioje sistemoje protonų donoras yra anglies rūgštis H 2 TAIP 3 , o protonų akceptorius yra bikarbonato jonas HCO 3 – .
Jei rūgštis patenka į kraują ir padidėja vandenilio jonų koncentracija, ji sąveikauja su HCO 3 – , formuojantis H 2 TAIP 3 ir sukelia dujinio CO išsiskyrimą 2 , kuris išsiskiria iš organizmo kvėpuojant per plaučius.
H + + NSO 3 – H 2 TAIP 3 TAIP 2 + H 2 APIE
Tokiu atveju silpnos rūgšties koncentracija didėja, o druskos (konjuguotos bazės) koncentracija sumažėja tiek pat ⇒ pH nepasikeis, nes AK eina į kompiuterį. PC ir OK, bet AK nesikeičia.
Kai bazės patenka į kraują, jos jungiasi su anglies rūgštimi:
JIS – + H 2 TAIP 3 NSO 3 – + H 2 APIE
Šiuo atveju pH beveik nepasikeis dėl rūgšties jonizacijos poslinkio į dešinę, kai vienas iš jonizacijos produktų - protonų - susijungia su silpnu elektrolitu (vandeniu). Tokiu atveju silpnos rūgšties koncentracija sumažės, o druskos koncentracija padidės tiek pat. pH nepasikeis, nes Kompiuteris eina į AK. PC ir OK ↓, bet AK nepasikeis.
Pagrindinis bikarbonato sistemos tikslas yra neutralizuoti rūgštis. Šis buferis yra greito reagavimo sistema, nes jo sąveikos su rūgštimis produktas – anglies dioksidas – greitai pasišalina per plaučius.
Bikarbonatinis buferis nustato rūgščių ir šarmų pusiausvyrą (ABR) kraujyje ir yra šarminis kraujo rezervas (ABR). Šarminis kraujo rezervas yra kraujo buferinių sistemų funkcionalumo rodiklis, tai yra anglies dioksido kiekis, kuris gali būti susietas su 100 ml kraujo plazmos, anksčiau subalansuotos su dujine terpe, kurioje dalinis CO slėgis. 2 yra 40 mm Hg. str., t.y. kraujo gebėjimas surišti CO 2 .
Bikarbonato buferio taip pat yra eritrocituose, tarpląsteliniame skystyje ir inkstų audinyje.
Hidrofosfato buferio sistema
Komponentai H 2 RO 4 – / NRA 4 2–
Jį sudaro dihidrofosfatai ir hidrofosfatai (NaH 2 RO 4 ir Na 2 HRO 4 – kraujo plazmoje ir tarpląsteliniame skystyje, KN 2 RO 4 ir K 2 HRO 4 ląstelių viduje). Protono donoro vaidmenį šioje sistemoje atlieka H jonas 2 RO 4 – , o protonų akceptorius yra HPO jonas 4 2– . Paprastai santykis H 2 RO 4 – / NRA 4 2– = 1 / 4. Todėl rūgšties buferio talpa yra didesnė nei bazės.
Didėjant vandenilio jonų koncentracijai (pavyzdžiui, perdirbant mėsos maistą), jie neutralizuojami HPO jonais. 4 2– . H + + NRO 4 2– ⇄ H 2 RO 4 – .Padidėjus bazių koncentracijai organizme (pavyzdžiui, valgant augalinį maistą), jos neutralizuojamos H jonais. 2 RO 4 – .
JIS – + H 2 RO 4 – ⇄ NRA 4 2– + H 2 APIE
Dihidrofosfato ir hidrofosfato jonų perteklius išsiskiria per inkstus.
Priešingai nei hidrokarbonatų sistemoje (kurioje santykis atkuriamas per 10–18 valandų dėl plaučių ventiliacijos tūrio pasikeitimo), hidrofosfatų sistemoje visiškai atstatomas komponentų santykis tik po to, kai. 2-3 dienas. Fosfatinis buferis kraujyje yra glaudžiai susijęs su bikarbonato buferio sistema.
Organiniai fosfatai taip pat turi buferinių savybių, tačiau jų galia yra silpnesnė nei neorganinio fosfato buferio.
Baltymų buferio sistema
Kraujo baltymų buferinės savybės atsiranda dėl aminorūgščių gebėjimo jonizuotis. Baltymų grandinių galinės karboksi ir amino grupės šiuo atžvilgiu vaidina nereikšmingą vaidmenį, nes tokių grupių yra nedaug. Žymiai didesnį indėlį į baltymų sistemos buferinės talpos kūrimą įneša šoninės grupės, galinčios jonizuotis.
Baltymai sudaro buferinę sistemą dėl rūgščių-šarmų grupių buvimo baltymo molekulėje.
Kraujo buferiniai baltymai apima tiek plazmos baltymus (ypač albuminą), tiek hemoglobiną, esantį eritrocituose.
Ypatinga hemoglobino buferio svarba yra ta, kad hemoglobino rūgštingumas priklauso nuo jo oksidacijos būsenos. Esant normaliam pH diapazonui, oksihemoglobinas yra stipresnė rūgštis nei deoksihemoglobinas. Taip yra dėl su geležimi susieto deguonies įtakos artimiausių histidino imidazolo grupių afinitetui vandenilio jonams. Dėl šios priežasties hemoglobinas, išsivadavęs iš deguonies audiniuose, įgyja didesnį gebėjimą surišti vandenilio jonus, o veniniame kraujyje dėl audinių išskyrimo anglies dioksidui šie jonai kaupiasi kraujyje. Kai deguonis patenka į plaučius, vyksta atvirkštiniai procesai.
Hemoglobino buferio sistema
Tai, žinoma, yra baltymų buferio dalis, tačiau išsiskiria savo specialia lokalizacija – eritrocitų viduje – ir ypatinga funkcija.
Jį atstovauja rūgštys hemoglobinas ir oksihemoglobinas bei jų konjuguotos bazės - atitinkamai hemoglobinato ir oksihemoglobinato jonai.
HHb komponentai / Hb – ir HbO 2 / HbO 2 –
Hemoglobino buferis yra pagrindinė eritrocitų buferinė sistema, kuri sudaro apie 75% visos kraujo buferinės talpos. Oksihemoglobinas yra stipresnė rūgštis nei hemoglobinas. Hemoglobino dalyvavimas reguliuojant kraujo pH yra susijęs su jo vaidmeniu pernešant deguonį iš audinių į plaučius ir anglies rūgštį. Hemoglobino ir oksihemoglobino sistemos yra tarpusavyje konvertuojamos sistemos ir egzistuoja kaip visuma. Ši sistema efektyviai veikia tik kartu su kitomis kraujo buferinėmis sistemomis. Ši buferinė sistema eritrocituose yra glaudžiai susijusi su bikarbonatų sistema.
Eritrocituose pH palaikomas pastovus dėl trijų buferinių sistemų veikimo:
Šių rūgščių ir bazių stiprumas skiriasi taip:
HHb< H 2 CO 3 < HHbO 2
Hb - > HCO 3 - > HbO 2 -
Protonų perdavimas vyksta pagal schemą:
audinių kapiliaruose
Deguonį audiniams suteikia oksihemoglobino rūgštis ir jos konjuguota bazė (hemoglobinato jonai).
HHbO 2 ® O 2 + HHb
Dėl medžiagų apykaitos kaupiasi anglies dioksidas ir vanduo, susidaro anglies rūgštis, kuri sąveikauja su stipria baze Hb – susidaro silpna rūgštis HHb ir vidutinio stiprumo HCO 3 bazė.
HHb ir HCO 3 - difunduoja per eritrocitų membraną į plazmą ir kartu su kraujo tekėjimu nunešami į plaučius.
plaučių kapiliaruose silpna rūgštis HHb suriša O 2, susidaro stipri rūgštis HHbO 2,
HHb + O 2 ® HHbO 2
kuris dalinai sąveikauja su baze HCO 3 – susidaro H 2 CO 3,
o iš dalies kartu su konjuguota baze HbO 2 – grįžta su kraujotaka į audinius. Susidaręs H 2 CO 3, veikiamas fermento karboanhidrazės, skyla į vandenį ir anglies dioksidą,
H 2 CO 3 
H 2 O + CO 2
kurie išsiskiria per plaučius.
Be kraujo buferinių sistemų, taip pat aktyviai dalyvauja kvėpavimo ir šlapimo sistema.
acidozė ir alkalozė
Esant daugeliui patologinių būklių, kraujyje susikaupia tokie dideli rūgščių ar bazių kiekiai, kad kraujo buferinės sistemos, kvėpavimo ir šalinimo sistemos nebegali palaikyti pastovaus pH. Priklausomai nuo krypties, kuria keičiasi kraujo reakcija, yra 2 ASC pažeidimų tipai.
Kraujo pH sumažėjimas, palyginti su normaliu lygiu (pH ‹ 7,37), vadinamas acidozė, ir padidinti (pH > 7,43) - alkalozė.
Acidozė – pH poslinkis į rūgšties pusę, pH mažėja, vandenilio jonų koncentracija didėja.
Alkalozė – pH poslinkis į šarminę sritį, padidėja pH, sumažėja vandenilio jonų koncentracija.
Kiekvienas iš šių dviejų tipų yra suskirstytas į dar keletą veislių, atsižvelgiant į pH pokyčio priežastį. Tokie poslinkiai gali atsirasti pasikeitus plaučių ventiliacijai (plaučių pažeidimą gali lydėti CO 2 įtampos padidėjimas kraujyje, o dėl hiperventiliacijos ši įtampa mažėja. Tokios būklės vadinamos respiracine (respiracine) acidoze arba alkaloze.
Kvėpavimo takų acidozė
Jam būdingas dalinio CO 2 slėgio ir anglies dioksido koncentracijos kraujyje padidėjimas, taip pat kompensacinis bikarbonatų padidėjimas, dažniausiai stebimas: sergant plaučių uždegimu; su kraujotakos nepakankamumu su stagnacija plaučių kraujotakoje; esant kvėpavimo centrą slopinančių vaistų (morfino ir jo darinių) įtakai; taikant bendrą anesteziją.
Kvėpavimo takų alkalozė
Jis išsivysto, kai dėl alveolių hiperventiliacijos atsiranda hipokapnija – P (CO 2) 36 mm Hg. Art. Nepaisant to, kad dėl balansavimo tarp CO 2 ir H 2 CO 3 bikarbonato kiekis šiek tiek sumažėja, [HCO 3 ] ir [α·P (CO 2)] santykis didėja, todėl didėja ir pH.
Esant nuolatinei hipokapnijai, inkstų kanalėlių ląstelės išskiria papildomą bikarbonato kiekį, atkuria normalų [HCO 3 ] ir [α·P (CO 2)] santykį. PH gali būti beveik visiškai atkurtas ir šis procesas vadinamas kompensuota kvėpavimo alkaloze.
Esant medžiagų apykaitos sutrikimams, kraujyje gali kauptis nelakios rūgštys; priešingai, bazių patekimas į kraują arba HCl netekimas gali lydėti šių rūgščių kiekio sumažėjimą. Šios būklės vadinamos metaboline acidoze arba plaučių alkaloze. Metabolinė alkalozė su pirminiu bikarbonatų koncentracijos padidėjimu pasireiškia: Pernelyg ir nekontroliuojamu šarminių tirpalų skyrimu, Nuolatiniu vėmimu, Kalio trūkumu organizme, Įgimta alkaloze su hipokalemija. Metabolinė acidozė, kuriai būdingas HCO 3 ¯ koncentracijos plazmoje sumažėjimas, stebima esant šioms ligoms ir būklėms: naujagimių vaikams, mažiems vaikams esant toksinėms ligoms dėl virškinimo trakto, badaujant, po ilgo amonio vartojimo. chloridas arba kalcio chloridas, diabetinė koma, inkstų glomerulų nepakankamumas.
Kadangi kraujo pH gali keistis ir esant inkstų pažeidimui, rūgščių ir šarmų pusiausvyros poslinkiai, atsiradę dėl inkstų ar medžiagų apykaitos sutrikimų, apjungiami nerespiracinės acidozės arba alkalozės pavadinimu.
CARR įvertinimas
Klinikoje didelę reikšmę turi kraujo rūgščių ir šarmų pusiausvyros įvertinimas. Tokiam įvertinimui būtina išmatuoti daugybę rodiklių, leidžiančių nustatyti paciento acidozę ar alkalozę ir nuspręsti, ar tai kvėpavimo takų, ar nekvėpuojanti.
Išvada apie skydliaukės būklę leidžia pasirinkti tinkamą gydymą. Būtina išmatuoti šiuos arterinio kraujo rodiklius:
Pagal pH reikšmę galima spręsti, ar H jonų kiekis kraujyje yra normalus (pH 7,37-7,43), ar pasislinkęs viena ar kita kryptimi. Tuo pačiu metu normali pH vertė dar neleidžia drąsiai kalbėti apie ASC pažeidimo nebuvimą, nes. šiuo atveju negalima atmesti kompensuotos acidozės ar alkalozės.
2. Dalinis anglies dioksido slėgis.
CO 2 įtampos padidėjimas arba sumažėjimas, lyginant su normaliu lygiu (35-45 mm Hg. Art.), yra ASC kvėpavimo sutrikimo požymis.
3. Bazinis perteklius (BE).
Pagal BE vertę darytina išvada, kad yra ne kvėpavimo takų ASC pažeidimas. Šios vertės pokyčiai (norma yra nuo -2,5 iki +2,5 mmol / l) tiesiogiai atspindi nelakiųjų rūgščių kiekio kraujyje sumažėjimą arba padidėjimą.
4.Standartinis bikarbonatas.
Vadinamasis „standartinis bikarbonatas“ kartais naudojamas kaip AFR ne kvėpavimo sutrikimo indikatorius. Ši vertė atitinka bikarbonato kiekį kraujo plazmoje, visiškai prisotintoje dujų mišiniu. Normalus „standartinis bikarbonatas“ yra 24 mmol/l. Šis rodiklis neatspindi baltymų buferinio poveikio, todėl yra gana neinformatyvus.