Кислотно-основний стан крові

БУФЕРНІ СИСТЕМИ ОРГАНІЗМУ.

БУФЕРНА ЄМНІСТЬ.

Кількісною мірою стійкості буферних систем підтримувати стале значення рН є величина буферна ємність. Буферною ємністю називають кількість моль-еквівалентів сильної кислоти, яку необхідно долити до одного дециметра кубічного буферного розчину, щоб змінити його рН на одиницю.

В=C·V/∆pH·Vбуф,

де В – буферна ємність, С – концентрація кислоти або основи, V – об'єм даного електроліту, Vбуф – об'єм буферного розчину, ∆pH – зміна рН.

Буферна ємність залежить від:

1. Концентрації компонентів

2. Співвідношення компонентів

Найбільшу буферну ємність мають розчини з однаковою концентрацією компонентів буферної суміші.

Вк – буферна ємність за кислотою;

Вл – буферна ємність за лугом;

ΔрН – зміна рН буферної системи при додаванні кислоти (лугу)

Організм людини володіє спеціальним механізмом координації фізіологічних та біохімічних процесів і може підтримувати на певному рівні вміст різних речовин, а саме: газів, води, електролітів, іонів металів і Гідрогену, біолігандів. Ця координація за пропозицією К.Кеннона була названа гомеостазом. Важливою складовою цього процесу є підтримання певного значення рН середовища біорідин, що досягається за допомогою фізіологічних та фізико-хімічних механізмів. Фізіологічні системи регулювання рН пов'язані з роботою легень, нирок, кишківника і розглядаються у курсі фізіології.

Під фізико-хімічним механізмом треба розуміти дію буферних систем. Вони надають можливість організму, як відкритій термодинамічній системі реалізувати принцип Ле Шательє, тобто активно протидіяти впливу зовнішніх чинників, спрямованих на зміну кислотності його фізілогічних рідин – крові, жовчі, сечі, секретів внутрішніх залоз.

Кислотно-основний стан крові

Невід'ємною складовою частиною гомеостазу внутрішнього середовища організму є кислотно-основний стан (КОС), що забезпечує оптимальні умови перебігу обмінних процесів і спрямований на підтримання сталої концентрації іонів Гідрогену. Він досягається як за допомогою фізіологічних механізмів регулювання у легенях, нирках, шлунково-кишковому тракті, так і за допомогою буферних систем організму. За нормальних умов рН крові коливається у межах 7,25 – 7,44. Слаболужне середовище є оптимальним для роботи численних ферментних систем, перебігу реакцій гідролізу. Продукти харчування, лікарські препарати, забруднене повітря потрапляючи у організм можуть порушити КОС крові.

Буферні системи крові:

Сольові. Представлені солями слабких кислот і сильних основ і слабкими кислотами.

Рівняння Голдерсона – Гассельбаха дозволяє розрахувати необхідне співвідношення концентрацій солі слабкої кислоти і цієї кислоти для підтримки компонентами сольових буферних систем необхідного рівня рН.

рН = рК + lg, де рК – від’ємний десятковий логарифм константи дисоціації кислоти, [МА] – концентрація солі в буферній системі, [НА] – концентрація слабкої кислоти в буферній системі.

Рівняння дозволяє, знаючи значення рК, розрахувати, яким має бути співвідношення в розчині слабкої кислоти та її солі для підтримання необхідного рівня рН (7,4).

1. Гемоглобінова буферна система рахуться найбільшою – до 75 % від усієї буферної ємності крові. Ця система складється з відновленого гемоглобіна (ННb) та його калієвої солі (КНb). Буферні властивості ННb зумовлені тим, що він будучи більш слабкою кислотою, ніж Н₂СО₃, віддає їй йони К⁺, а сам приєднуючи Н⁺, стає слабко дисоційованою кислотою. В тканинах система гемоглобіну виконує функцію основи, попереджуючи закислення крові внаслідок надходження до неї СО₂ та Н⁺-йонів. В легенях гемоглобін крові поводить себе як кислота, попереджуючи залужнення крові після видалення з неї СО₂.

2. Карбонатна буферна система за силою займає друге місце, а за швидкістю реагування – перше. Складається з вугільної кислоти та бікарбонату натрію (плазма крові) або бікарбонату калію (цитоплазма клітин).

Формула карбонатної буферної системи - або.

При утворенні в організмі надлишку кислоти, більш сильної, ніж вугільна, ця кислота реагує з сіллю вугільної кислоти (з бікарбонатом калію чи натрію). В результаті утворюється сіль цієї кислоти і слабка вугільна кислота, котра погано дисоціює. Таким чином, сильна кислота заміщується більш слабкою – запобігає зміні рН. При утворенні в організмі надлишку лужних сполук, вони взаємодіють з вугільною кислотою з утворенням бікарбонатів – запобігання зміні рН крові

рК вугільної кислоти складає 6,1. Тому карбонатна буферна система забезпечує підтримання рН на рівні 7,4 при умові, що концентрація карбонатів у 20 разів перевищує концентрацію вугільної кислоти.

Підтримку нормального співвідношення бікарбонатів та кислоти (20:1) забезпечують:

- легені – виводять надлишок СО₂ (а відповідно й вугільної кислоти).

- нирки – забезпечують надходження в кров бікарбонатних іонів, що утворюються в клітинах ниркового епітелію в ході карбоангідразної реакації.

Характеристика бікарбонатної буферної системи:

1.Вона забезпечує швидку нейтралізацію кислот та лугів, що утворюються в ході метаболізму.

2.Має досить велику ємність – від 15 до 40% від загальної буферної ємності крові.

3.Швидко відновлюється за рахунок діяльності легень і нирок.

3. Фосфатна буферна система утворена дигідрофосфатом (NaH₂PO₄) та гідрофосфатом (Na₂HPO₄) натрію.

Відповідно, формула формула фосфатної буферної системи така:

Перша сполука слабко дисоціює та поводить себе як слабка кислота. Друга сполука має основні властивості.

Ця буферна система забезпечує підтримку рН на рівні 7,4 при співвідношенні основної та кислої солей, що рівне 4:1.

При введені в кров більш сильної кислоти, вона прореагує з Na₂HPO₄, утворюючи нейтральну сіль та збільшуючи кількість дигідрофосфату натрію. При введенні в кров сильної основи, вона прореагує з NaH₂PO₄, утворивши гідрофосфат натрію. Надлишок в крові дигідрофосфату та гідрофосфату натрію буде виводитись із сечею.

Внесок у створення загальної буферної ємності відносно невеликий (5-10%). Відновлюється ця система значно повільніше, ніж карбонатна. В цьому процесі важливу роль відіграє вихід фосфорних солей з кісток.

5. Білкова буферна система. Білки плазми крові завдяки своїм амфотерним властивостям відіграють певну роль в кислотно-основній рівновазі. В кислому середовищі білки реагують як основи, а в основному як кислоти.

Дата добавления: 2014-01-07