Буферные системы организма животных и человека (физиологическая роль, первичные и вторичные буферные системы)
Буферные системы организма человека и животных - системы, обеспечивающие поддержку кислотно-щелочного равновесия, устойчивости рН жидкости организма. Они, как правило, образуют сопряженные кислотно-основные пары. У живых сущетсв есть несколько основных буферных систем организма, обеспечивающих постоянство рН в клетках и межклеточной жидкости. В клетках рН поддерживается фосфатными и белковыми буферными системами живых организмов. Основным внеклеточной буфером является гидрокарбонатная система. Сочетание этих основных буферных систем организма человека и животных обеспечивает поддержание постоянства рН среды одной из важнейших жидкостей организма - крови.
Следует добавить, что мощной буферной системой организма человека является гемоглобиногенная система буфера крови, доля которой составляет около 75% всей буферной емкости крови. Гемоглобиногенная кислотно-основная система состоит из неионизированного гемоглобина ННb (донор протонов, слабая органическая кислота) и калиевая соль гемоглобина КНb (основная соль, акцептор протонов). Важно то, что гемоглобиногенные основные буферные системы организма человека и животных могут взаимодействовать с гидрокарбонатной системой, которая является главным щелочным резервом крови. В капиллярах тканей взаимодействие гемоглобина с кислотой способствует сохранению гидрокарбонатов, то есть щелочных резервов (КНb + Н2СО3 → КНСО3 + ННb). В легких гемоглобин вытесняет из гидрокарбонатов Н2СО3, что сопровождается уменьшением щелочных резервов 2ННb + К2СО3 → Н2СО3 + 2КНb.
Именно так обеспечивается сохранение рН крови в пределах физиологически допустимых величин – от 7,2 до 7,4 условных единиц. Плазменная гидрокарбонатная буферная система живых организмов (H2CO3 / HCO3-) эффективно функционирует при рН приблизительно равному 7,4. При рН крови 7,4 соотношение концентрации H2CO3 и HCO3- приблизительно равно 20:1. При поступлении в кровь кислых продуктов метаболизма ионы Н+ взаимодействуют с гидрокарбонатом, образуется избыток угольной кислоты, которая распадается. Углекислота переходит в газовую форму в легких и выводится из организма. Это приводит возвращения соотношение H2CO3 / HCO3 к норме, а следовательно, и к восстановлению рН 7,4. Когда рН плазмы крови повышается, ионы ОН взаимодействуют с угольной кислотой, которая переходит в гидрокарбонат-ион HCO3-. Это вызывает растворения в плазме или сыворотке крови дополнительного количества углекислоты, которая содержится в газовом пространстве легких. Концентрация H2CO3 в плазме возрастает до нормального соотношения.
Фосфатная буферная система организма живых существ состоит из сопряженной кислотно-основной пары H2PO4- и HPO2-4. Эта пара имеет рН 6,86, поэтому фосфатная буферная система живых организмов служит буфером в пределах рН 6,1-7,7. Важную роль фосфатные буферные системы организма животных и человека играют в поддержании постоянства рН внутриклеточной жидкости, находящейся в пределах рН от 6,9 до 7,4 условных единиц. Буферные системы живых организмов составляют первую линию защиты организма от изменения рН. Дополнительные потенции обеспечивает деятельность почек и легких, которые выводят из организма СО2, щелочные и кислые продукты метаболизма. Так, при снижении рН дыхание стимулируется, что приводит к выведению из организма избытка СО2, и, наоборот, при повышении рН частота дыхания снижается для уменьшения выведения СО2 легкими.
В клинической практике определяют показатели кислотно-щелочного равновесия:
- рН мочи и крови, концентрацию в плазме иона гидрокарбоната, парциальное давление СО2 в крови, избыток буферных оснований неразведенной крови и плазмы крови (щелочной резерв).
Литература
- Боечко Ф.Ф., Боечко Л.О. Основные биохимические понятия, определения и термины. - М., 1993.
- Гонский Я.И., Максимчук Т.П. Биохимия человека. - Тернополь, 2001.
^Наверх