Механізми забезпечення сталості рН

Оскільки рН крові є одним із важливих гомеостатичних показників, його підтримка на сталому рівні забезпечується багатьма органами і системами організму.

Першою „ланкою захисту" сталого рН є буферні системи крові. Кожна буферна система складається з двох сполук - слабкої кислоти і спряженої з нею сильної основи. У процесі метаболізму кислих продуктів утворюється більше, ніж лужних, тобто загроза ацидозу в організмі більша. Тому в буферній парі кислота - основа ємність лугів більша і буферні системи більш стійкі до дїї кислот. Так, для зсуву рН у лужний бік до плазми крові потрібно додати у 40 - 70 разів більше NaOH, ніж до води, а для зсуву рН в кислий бік у 300 - 350 разів більша НСL.

У крові існує 4 буферні системи:

1 Гідрокарбонатна.

2 Фосфатна.

3 Гемоглобінова.

4 Білкова.

Гідрокарбонатна буферна система складається з вугільної кислоти - Н₂СО₃ і гідрокарбонату натрію - NaHCO₃ у співвідношенні 1: 20. Принцип її функціонування полягає в такому: при надходженні в кров кислоти (наприклад, молочної, С₃Н₆Оз), яка є більш сильною, ніж вугільна, лужний резерв забезпечує обмін іонами з утворенням вугільної кислоти, яка дисоціює на вуглекислий газ і воду:

СН 3 – СН–СООН + NaHCO 3 CH 3 – CH – COONa + Н 2 CO 3_.

OH ОН CO 2 H 2 O

Молочна кислота

Особливо активно цей процес відбувається в легенях, де СО₂ одразу вивільнюється з організму, що, у свою чергу, забезпечує підтримку рН на сталому рівні і запобігає ацидозу.

У випадку вивільнення в кров лужних продуктів кислотний резерв забезпечує обмін іонами з утворенням бікарбонату і води:

R⁺OH^- + H⁺HCO^- 3 ^- RHCO 3 + H 2 O.

RHCO₃ іде на поповнення буфера або вивільнюється через нирки. Зв'язування НСО₃¯ призводить до дефіциту СО₂ і вивільнення його через легені зменшується.

Таким чином, гідрокарбонатний буфер є найбільш мобільним, досить потужним (ємність 13%), тісно пов'язаний з дихальною системою.

Фосфатна буферна система складається з кислої натрієвої солі фосфорної кислоти (NaH₂PO₄) і основної (Nа₂НРО₄) у співвідношенні 1: 4. Вона функціонує за тим самим принципом, що й гідрокарбонатний буфер. У зв'язку з невеликим вмістом у крові фосфатів ємність цієї системи низька (5% загальної ємності).

Гемоглобінобий буфер представлений відновленим гемоглобіном (ННЬ) і калієвою сіллю окисненого гемоглобіну (КНЬО₂).

У капілярах тканин у зв'язку з накопиченням кислих метаболітів виникає загроза закиснення крові, і гемоглобін поводить себе як луг:

КНbO₂ → O₂ + КHb (реакція дезоксигенації).

Гемоглобін, звільнений від кисню, має більшу здатність до приєднання протонів Н⁺:

KHb + HR¯ → HHb + KR¯;

HHb + CO₂ → HHbCO₂;

ННbCО₂ транспортується в легені;

HHbCO₂ → CO₂­ + HHb.

У легенях внаслідок вивільнення СО₂ виникає загроза улужнення крові, і гемоглобін поводить себе як кислота.

HHb: 1) джерело протонів: HHb → H⁺ +Hb¯;

2) сприяє утворенню Н2СО3, яка також

дисоціює з утворенням протонів:

HHb + KHCO3 KHb + H ₂ CO₃.

Н⁺ HCO₃¯

Білкова буферна система представлена білками, які в кислому середовищу поводять себе як луги, зв'язуючи кислоти, у лужному, навпаки, реагують як кислоти, зв'язуючи луги. Амфотерність білків визначається амінокислотами, особливо карбоксильними групами і аміногрупами:

COOH - джерело Н ⁺

R

NH2 - зв’язує Н⁺

Ємність цієї буферної системи становить 7%.

Буферні системи є не тільки в крові, а й у тканинах, де вони зберігають рН на сталому рівні. Основними буферами тканин є білковий і фосфатний буфери.

Слід відзначити, що буферні системи лише викликають зменшення вираженості зсуву рН, але не запобігають повністю його змінам. Тому для ефективної підтримки кислотно-основної рівноваги до них приєднуються інші органи і системи. Для швидкої компенсації рН вмикаються легені за рахунок їх здатності регулювати кількість виділеної вуглекислоти. Компенсаторні реакції нирок у вигляді пригнічення реабсорбції гідрокарбонату, процесів ацидогенезу і амоніогенезу розвиваються поступово через 6-12 годин або навіть днів. У підтримці сталого рН беруть участь й інші органи. Так, потові залози здатні виділяти деякі недоокиснені продукти обміну (молочну кислоту), печінка використовує молочну кислоту крові для біосинтезу глікогену, серце використовує молочну кислоту як окислювальний субстрат.

Поиск по сайту: