Физико-химические механизмы поддержания относительного постоянства КОС внутренней среды. Буферные системы организма

Буферными называются системы (растворы) способные сохранять постоянную концентрацию водородных ионов при добавлении как кислот, так и щелочей. Каждый буфер состоит из слабой кислоты и её соли с сильным основанием. Основными буферными системами крови являются:

· бикарбонатный буфер, состоящий из слабой угольной кислоты Н₂СО₃ и её соли - бикарбоната натрия NaHCO₃ (во внеклеточной среде) и КНСО₃ (в клетках);

· фосфатный буфер, состоящий из слабой кислоты – однозамещенной натриевой соли фосфорной кислоты NaH₂PO, и её соли – двузамещенной соли фосфорной кислоты Na₂HPO₄.

· белковый буфер, состоящий из слабой белка-кислоты PtCOOH и ее натриевой соли - PtCOONa.

· гемоглобиновый буфер, состоящий из слабой кислоты восстановленного гемоглобина HHb и соли оксигенированного гемоглобина КHbO₂.

Вклад отдельных буферных систем в общую буферную емкость крови разный и составляет по данным Зильбер А.П.(1984) следующие величины:

· бикарбонатный буфер – 53%

· гемоглобиновый буфер 35%

· белковый буфер – 7%

· фосфатный буфер – 5%.

Общим принципом действия буферных систем является следующий: при появлении в организме сильной кислоты она взаимодействует со слабым основанием, в результате чего образуется слабая кислота, а при попадании в организм сильного основания оно взаимодействует со слабой кислотой, в результате образуется слабое основание. Следствием таких реакций является незначительное смещение рН. Например, при появлении в крови кислых продуктов протоны (Н⁺) соединяются с бикарбонатными анионами (НСО₃^-) с образованием угольной кислоты (Н₂СО₃), которая легко распадается на углекислый газ и воду. Избыток углекислого газа выводится дыхательной системой. Если же в кровь попадают щелочные продукты гидроксильные ионы (ОН^-) взаимодействуют с угольной кислотой (Н₂СО₃). При этом образуются бикарбонатные ионы (НСО₃^-) и вода. При накоплении избытка бикарбоната он выводится почками.

Белковый буфер в кислой среде связывает протоны (Н⁺) с помощью протеината (PtCOONa/PtCOOK) при этом образует протеин и высвобождаются ионы натрия (во внеклеточной среде) или калия (преимущественно внутриклеточно), а в щелочной среде, наоборот, связывает ионы металлов, высвобождая ионы водорода.

Ведущим белковым регулятором КОС является гемоглобин. Функционирование гемоглобиновой буферной системы происходит следующим образом. Углекислый газ, поступающий из тканей под влиянием содержащейся в эритроцитах карбоангидразы превращается в угольную кислоту. Угольная кислота взаимодействует с восстановленным гемоглобином в результате чего образуется бикарбонат калия (КНСО3^-). Ионы бикарбоната выделяются в плазму по ионообменному механизму с ионами хлора (Сl^-), который поступает в клетки, поскольку мембрана эритроцитов проницаема для них. Ионы калия не проникают через мембраны эритроцитов. В результате в плазме увеличивается содержание бикарбонатных ионов, что повышает ее буферные резервы. Этот механизм является чрезвычайно важным для поддержания постоянства рН, поскольку предупреждает сдвиг КОС в кислую сторону при контакте крови с тканями (откуда переходит СО₂), а также сдвиг рН в щелочную сторону в альвеолах легких, где происходит связывание гемоглобина с кислородом.

Дата добавления: 2015-06-04