Буферные системы организма

Особенно большое  значение буферных систем имеют в поддержании кислотно-основного равновесия организма. Внутриклеточные и внеклеточные жидкости всех живых организмов, как правило, характеризуются постоянным значением рН, которое поддерживается с помощью различных буферных систем , которые взаимосвязан друг с другом. Значение рН большей части внутриклеточных жидкостей находится в интервале от 6,8 до 7,8. 
 

Нормальное значение рН плазмы крови составляет 7,40 0,05. Этому  соответствует интервал значений активной кислотности а (Н+) от 3,7 до 4,0 10-8 моль/л. Так как в крови присутствуют различные электролиты – НСО₃^-, Н₂СО₃, НРО₄^2-, Н₂РО₄^-, белки, аминокислоты, это означает, что они диссоциируют в такой степени, чтобы активность а (Н+) находилась в указанном интервале.

Эритроциты. Во внутренней среде эритроцитов в норме поддерживается постоянное рН, равное 7,25. Здесь действуют водородкарбонатная, белковая и фосфатная буферные системы. Однако их мощность отличается от таковой в плазме крови. Кроме того, в эритроцитах белковая система гемоглобин-оксигемоглобин играет важную роль как в процессе дыхания (транспортная функция по переносу кислорода к тканям и органам и удалению из них метаболической СО₂), так и в поддержании постоянства рН внутри эритроцитов, а в результате и в крови в целом. Необходимо отметит, что эта буферная система в эритроцитах тесно связана с гидрокарбонатной системой. Т. к. рН внутри эритроцитов 7,25, то соотношение концентраций соли

(НСО₃^-) и кислоты (Н₂СО₃) здесь несколько меньше, чем в плазме крови. И хотя буферная емкость этой системы по кислоте внутри эритроцитов несколько меньше, чем в плазме, она эффективно поддерживает постоянство рН.

Таким образом, в поддержании постоянства кислотно-щелочного  равновесия в крови участвует  ряд буферных систем, обеспечивающих кислотно-основной гомеостаз в организме. 

В плазму крови  из тканей поступает метаболический Н⁺ и СО₂, а из эритроцитов – НСО₃^-. Буферные основания плазм – гидрокарбонат – анион НСО₃^-, анион белка ( Prot)^- и гидрофосфат –анион НРО₄^2-, реагируя с поступающими кислотными субстратами Н⁺, СО₂ ,  Н₂СО₃, Н₂О. 

Н⁺ + НСО₃^- ↔ Н₂СО₃     Н⁺ + (Prot)^-↔ НProt   Н⁺ + НРО₄^2-↔ Н₂РО₄^-

Н₂О + СО₂ + (Prot)^-↔ НРrot + НСО₃^-   Н₂О + СО₂ + НРО₄^2-↔ Н₂РО₄^- + НСО₃^-

Н₂СО₃ + (Prot)^-↔ НРrot + НСО₃^-       Н₂СО₃ + НРО₄^2-↔ Н₂РО₄^- + НСО₃^-

В легких кровь очищается от НСО₃^- за счет превращения его в углекислый газ и удаление из организма. Нейтрализация кислых продуктов НРrot и Н₂РО₄^- в соответствующие им буферные основания (Prot)^- и НРО₄^2- происходит при очищении крови в почках, при этом часть фосфатов удаляется с мочой. 
 
 
 
 
 

Патологические  явления  

Все буферные системы  организма характеризуются отношением [ акцептора протона]\ [ донор протона]=4:20, т.е. их буферная емкость по кислоте больше , чем буферная емкость по основанию. Это отношение находиться в соответствии с особенностями метаболизма человеческого организма, образующего больше кислотных продуктов, чем основных. Поэтому важным показателем для физиологических сред является кислотная буферная емкость. При заболевании органов дыхания, кровообращения, печени, желудка, почек, при отравлениях, голодании, диабете, ожоговой болезни и т.п.может наблюдаться уменьшение или увеличение кислотной буферной емкости по сравнению с нормой, т.е. патологические явления: ацидоз и алкалоз. 

Ацидоз  – это уменьшение кислотной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой.

Алкалоз это увеличение кислотной буферной емкости физиологической система по сравнению с нормой.

Причинами ацидоза  и алкалоза могут быть или увеличение содержания кислот, или уменьшение содержания буферных оснований в системы по сравнению с нормой.

Ацидоз и алкалоз  могут быть экзогенного и эндогенного характера. Экзогенный ацидоз возникает при употреблении пищи с избыточным содержание кислот ( лимонной, бензойной, уксусной), а также лекарственных средств, трансформация которых в организме способствует понижению рН среды. Экзогенный алкалоз в основном возникает при поступлении в организм лекарств или других веществ, способствующих повышению рН среды, например соды, ацетата калия. Эндогенный ацидоз или алкалоз возникает при нарушении протолитического баланса в организме вследствие нарушения соотношений скоростей синтеза и выведения тех или иных кислот или  оснований.

Для характеристики кислотно-основного состояния крови  в физиологии и медицине используются следующие метаболические показатели: величина рН плазмы и цельной крови, парциальной напряжение ( давление) углекислоты p(СО₂) содержание гидрокарбоната в плазме крови, содержание буферных оснований в плазме крови ВВ, избыток или дефицит буферных оснований в крови ВЕ.

Величина  рН плазмы крови – фактическая величина водородного показателя плазмы артериальной крови при 37⁰ С. Физиологические пределы 7,35<рН>7,45.

Парциальное напряжение углекислоты  p(СО₂) – парциальное давление СО₂ над кровью, находящейся в равновесии с растворенным в плазме СО₂ при   37⁰ С.

Содержание  гидрокарбоната в  плазме крови в  норме с(НСО₃^-) = (24,4  3) моль/л

Содержание  буферных оснований  в плазме крови  (ВВ) – нормальное значение для плазмы ВВ =(42  3) моль/л

Избыток или дефицит буферных оснований в плазме крови (ВЕ) характеризует разницу между фактическим содержание буферных оснований в крови у исследуемого человека и значение ВВ в норме, равным 42 ммоль/л. 

Метаболический  ацидоз характеризует избытком нелетучей кислоты или дефицитом гидрокарбонат –аниона в межклеточной жидкости.

Причины: нарушение кровообращения, кислородное голодание тканей, диарея, нарушение выделительной функции почек, диабет. 

Метаболический  алкалоз характеризуется удалением молекул кислот или накоплением буферных оснований, включая содержание гидрокарбонат –аниона в межклеточной жидкости.

Причины: неукротимая рвота, удаление кислых продуктов из желудка, запор( накопление щелочных продуктов в кишечнике), длительный прием щелочной пищи и минеральной воды. 

Респираторный( газовый) ацидоз характеризуется пониженной скоростью вентиляции легких по сравнению со скоростью образования метаболического углекислого газа.

Причины: заболевания органов дыхания, гиповентиляция легких, угнетение дыхательного центра некоторыми препаратами, например барбитуратами. 

Респираторный ( газовый) алкалоз  характеризуется повышенной скоростью вентиляций легких по сравнению о скоростью образования метаболического углекислого газа.

Причины: вдыхание разреженного воздуха, чрезмерное возбуждение дыхательного центра вследствие поражения мозга, гипервентиляция легких, развитие тепловой одышки.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

В заключение следует  отметить, что в организме человека вследствие процессов дыхания и  пищеварения происходит постоянное образование друз противоположностей: кислот и оснований, причем преимущественно слабых, что обеспечивает равновесных характер протолитическим   процессам, протекающим в организме. В то же время в организме постоянно выводятся кислотно- основные продукт, в основном через легкие и почки. За счет сбалансированности процессов поступления и выведения кислот и оснований, а так же счет равновесного характера протолитических процессов, определяющих взаимодействие этих двух противоположностей, в организме поддерживается состояние протолитического (кислотно- основного)  гомеостаза.