Что такое буферные системы крови?

Для нормального функционирования человеческого организма необходимо непрерывное поддержание различных биологических параметров в рамках определенных величин. Такое относительное постоянство внутренней среды называется гомеостазом. Одним из его важнейших и наиболее стабильных параметров является кислотно-щелочной баланс, уровень которого обеспечивается работой буферных систем крови.

Кислотно-основное состояние оценивается показателем pH, т.е. соотношением концентрации кислых ионов водорода (сдвигают pH в меньшую сторону) и щелочных ионов (сдвигают pH в большую сторону). В норме pH крови колеблется в пределах – 7,35-7,45. Его колебания даже на 0,1 вызывают изменения в работе различных систем организма, на 0,3 — индуцируют состояние комы, а на 0,4 — зачастую приводят к смерти. Это обусловлено тем, что только в диапазоне нормального кислотно-щелочного баланса способны адекватно протекать ферментативные реакции, процессы обмена биологически активных веществ, транспорт метаболитов.

Выделяют 2 основных типа нарушения кислотно-щелочного равновесия – ацидоз (избыточное количество кислых продуктов обмена) и алкалоз (избыточное количество щелочных метаболитов). Алкалоз может возникнуть при пребывании в условиях высокогорья или при избыточном употреблении гидрокарбонатных минеральных вод. Ацидоз – при нахождении человека в условиях повышенной концентрации углекислого газа (шахтеры), при углеводном голодании и т.д. В нормальных условиях буферные системы легко справляются с вышеперечисленными состояниями.

Наиболее опасным является метаболический ацидоз.

Он возникает в результате кислородного голодания тканей (при тяжелых заболеваниях сердечно-сосудистой, респираторной системы), которое приводит к активации патологического обмена веществ.

Что это такое?

Спроси гематолога!

Не стесняйтесь, задавайте свои вопросы штатному гематологу прямо на сайте в комметариях. Мы обязательно ответим.Задать вопрос>>

Буферной системой называется смесь, которая способна поддерживать постоянное значение pH при внесении в нее кислоты или щелочи (основания). Она состоит из слабой кислоты и соли сильной щелочи, или наоборот. При избытке положительных или отрицательных ионов эти химические соединения связывают и нейтрализуют их. К основным буферным системам крови относятся:

  • бикарбонатная;
  • протеиновая (белковая);
  • фосфатная;
  • гемоглобиновая.
Читайте так же:  Вся информация про свертывающую систему крови

Гемоглобиновый буфер функционирует исключительно в эритроцитарных клетках, а первые 3 – в плазме крови.

Бикарбонатный буфер

Он занимает первое место по скорости реагирования на изменения в величине pH. Содержит слабую угольную кислоту и сильную соль натрия (в плазме) или калия (внутри клеток). Последняя вступает в реакцию нейтрализации с избыточным количеством сильных кислот и замещает их на слабую угольную. При увеличении концентрации оснований их связывает угольная кислота с образованием бикарбонатной соли.

Нормальное функционирование бикарбонатной буферной системы возможно при условии, что содержание бикарбонатов в 20 раз превышает содержание угольной кислоты. Это соотношение обеспечивается работой следующих органов:

  • почки: являются поставщиками ионов бикарбоната, которые образуются в клетках почечного эпителия;
  • легкие: выводят излишек углекислого газа и, соответственно, угольную кислоту.
Емкость этого буфера составляет 15-40%.

Гемоглобиновая система

Буферные способности гемоглобина обусловлены его белковым компонентом – глобином, в состав которого входит набор различных аминокислот. В зависимости от этапа своей работы, гемоглобин может находиться в двух видах: окисленном и восстановленном. Восстановленный гемоглобин связывает ионы водорода из продуктов метаболизма в периферических тканях (pH повышается), а окисленная его форма отдает их в легких (pH снижается).

Также гемоглобин способен препятствовать закислению плазмы путем непосредственного присоединения углекислоты к глобиновому компоненту с формированием карбаминовой связи.

Гемоглобиновая буферная система отличается наибольшей емкостью – 60-70% от буферной емкости всей крови.

Система белков плазмы крови

Аминокислоты (структурные единицы любого белка) содержат в своем составе группы, которые могут проявлять свойства основания или кислоты. Соответственно, в зависимости от условий окружающей среды, они могут взаимодействовать как с кислыми, так и со щелочными радикалами, нейтрализуя их.

Белки плазмы связывают приблизительно 7% ионов водорода.

Фосфатная

Объединяет в своем составе 2 соли: дигидрофосфат и гидрофосфат натрия. Первый играет роль слабой кислоты, второй – соли сильного основания. При повышении в крови уровня сильной кислоты гидрофосфат реагирует с ней с образованием нейтральной соли дигидрофосфата. Этим он обеспечивает уменьшение содержания кислых ионов водорода. При избыточном количестве щелочных метаболитов в организме они нейтрализуются дигидрофосфатом натрия.

Читайте так же:  Основные элементы состава крови

Физиологическое соотношение щелочного и кислого элементов этого буфера, необходимое для его нормальной работы, составляет 4:1. Скорость реагирования на нарушения обмена веществ значительно ниже, чем у бикарбонатной буферной системы. Она зависит от поступления фосфатов из клеток костной ткани.

Емкость относительно невелика – 5-10%.

Роль эритроцитов в работе систем

Эритроциты вместе с их буферной гемоглобиновой системой обеспечивают максимально быстрое связывание излишков ионов водорода и восстановление нормального показателя pH. Также в красных кровяных клетках функционируют фосфатный и бикарбонатный буферы, которые необходимы для нормальной работы гемоглобина. Все вместе они обеспечивают поддержание pH на уровне 7,18-7,20. Особенность эритроцитов состоит в том, что их мембрана хорошо транспортирует ионы водорода, хлора и плохо пропускает ионы калия и натрия.

Неорганические системы

К неорганическим буферным системам относятся неорганические фосфаты, часть фосфатного буфера. Они также могут проявлять щелочные или кислотные свойства в зависимости от величины pH биологической среды.

Емкость неорганического фосфатного буфера не превышает 2%.

Наибольшее значение его работа имеет в выделительной системе почек.

Заключение

Буферные системы обеспечивают регулирование уровня pH крови. Этот показатель является одним из наиболее устойчивых в организме человека и колеблется в очень узких пределах. Это постоянство вызвано необходимостью создания оптимальных условий для протекания обменных процессов (реакции с участием белков, углеводов и липидов), функционирования клеточных мембран, транспортировки электролитов, кислорода и т.д.

Буферные системы крови поддерживают кислотно-щелочное равновесие на молекулярном уровне.

Они нейтрализуют избыточное количество положительных или отрицательных ионов, а дальнейшая их утилизация происходит посредством выделительных систем: дыхательной и мочевыделительной.

Поделиться:
Рекомендуем почитать
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.