Химия. Буферные растворы в организме человека. Их типы. Буферные растворы в организме человека
 Скачать 2.03 Mb.
|
Буферные растворы в организме человекаПан Денис ИБ-21-1б Буферные растворы − это растворы, сохраняющие неизменными значения рН при разбавлении или добавлении небольшого количества сильной кислоты или основания. Удерживать постоянным значение рН – особое свойство буферных растворов, которое называют буферное действие. В организме человека действуют следующие буферные системы:
Бикарбонатный буфер, представляющий собой основную буферную систему плазмы крови.Он является системой быстрого реагирования, так как продукт его взаимодействия с кислотами СО2– быстро выводится через легкие. Помимо плазмы, эта буферная система содержится в эритроцитах, интерстициальной жидкости, почечной ткани. Механизм действия бикарбонатной буферной системы При увеличении в крови концентрации ионов Н+ происходит выделение СO2, который выводится из организма в процессе дыхания через легкие: H+ + HCO3– ↔ H2CO3 ↔ CO2↑ + H2O При поступлении в кровь оснований, они связываются угольной кислотой, и равновесие смещается в сторону образования НСО3–: OH– + H2CO3 ↔ HCO3– + H2O Нарушение кислотно-основного равновесия в организме компенсируется бикарбонатной буферной системы (за 10-15 мин). Соотношение [НСО3–]/[Н2СО3] изменяется и приходит в норму за счет легочной вентиляции в течение 10‑18 часов. Гемоглобиновый буфер является главной буферной системой эритроцитов, на долю которой приходится около 75% всей буферной ёмкости крови. Участие гемоглобина в регуляции рН крови связано с его ролью в транспорте кислорода и СО2. Гемоглобиновая буферная система крови играет значительную роль сразу в нескольких физиологических процессах: дыхании, транспорте кислорода в ткани и в поддержании постоянства рН внутри эритроцитов, а в конечном итоге – в крови. Фосфатный буфер содержится как в крови, так и в клеточной жидкости других тканей, особенно почек. В клетках он представлен солями К2НРО4и КН2РО4, а в плазме крови и в межклеточной жидкости Na2HPO4и NaH2PO4. Функционирует в основном в плазме и включает: дигидрофосфат ион Н2РО4-и гидрофосфат ион НРО42-. Механизм действия При увеличении ионов Н+ во внутриклеточной жидкости, в результате переработки мясной пищи образующийся избыточный дигидрофосфат выводится почками. рН мочи уменьшается: H+ + HPO42– ↔ H2PO4– При употреблении растительной пищи в организме накапливаются основания. Они нейтрализуются ионами Н2РО4-, и образующийся дигидрофосфат выводится почками. рН мочи повышается: OH- + H2PO4– ↔ HPO42- + H2O В отличие от гидрокарбонатной, фосфатная система более «консервативна». Избыточные продукты нейтрализации выводятся через почки и полное восстановление отношения [HPO42- ]/[H2PO4–] происходит только через 2-3 суток. Белки составляют 20% массы клеток и тканей, поэтому белковая буферная система является одной из мощных буферных систем организма. Белковый буфер состоит из белка-кислоты и его соли, образованной сильным основанием. Белковая буферная система поддерживает постоянство рН в клетках и тканях, причем: R+ в средах с рН<6, R- в средах с рН>6. В крови работает анионный белковый буфер. Попадающие на кожу человека небольшие количества кислоты или щелочи довольно быстро нейтрализуются белковой буферной системой. Взаимодействие буферных систем в организме по стадиям: 1. В процессе газообмена в легких кислород поступает в эритроциты. 2. По мере перемещения крови в периферические отделы кровеносной системы происходит отдача кислорода ионизированной формой HbO2-. Кровь при этом из артериальной становится венозной. Отдаваемый в тканях кислород расходуется на окисление различных субстратов, в результате чего образуется СО2, большая часть которого поступает в эритроциты. 3. В эритроцитах в присутствии карбоангидразы со значительной скоростью протекает следующая реакция: СО2+ Н2О ↔ Н2СО3↔ Н++ НСО3- 4. Образующийся избыток протонов связывается с гемоглобинат-ионами, при этом связывание протонов смещает равновесие реакции стадии (3) вправо, вследствие чего концентрация гидрокарбонат ионов возрастает и они диффундируют через мембрану в плазму. В результате встречной диффузии ионов, отличающихся кислотно-основными свойствами (хлорид-ион протолитически неактивен; гидрокарбонат ион в условиях организма является основанием), возникает гидрокарбонатно-хлоридный сдвиг. Этим объясняется более кислая реакция среды в эритроцитах (рН = 7,25) по сравнению с плазмой (рН = 7,4). 5. Поступающие в плазму гидрокарбонат-ионы нейтрализуют накапливающийся там избыток протонов, возникающий в результате метаболических процессов; 6. Образовавшийся СО2 взаимодействует с компонентами белковой буферной системы; 7. Избыток протонов нейтрализуется фосфатным буфером: Н++ НРО4-↔ Н2РО4- 8. После того как кровь вновь попадает в легкие, в ней увеличивается концентрация оксигемоглобина (стадия 1), который реагирует с гидрокарбонат-ионами, не диффундировавшими в плазму. Образующийся СО2 выводится через легкие. В результате уменьшения концентрации НСО3-ионов в этой части кровеносного русла наблюдаются их диффузия в эритроциты и диффузия хлорид-ионов в обратном направлении; 9. В почках также накапливается избыток протонов в результате реакции: СО2+ Н2О ↔ Н2СО3↔ Н+ + НСО3-, который нейтрализуется гидрофофат-ионами и аммиаком (аммиачный буфер): H+ + NH3↔ NH4+ Следует отметить, что на поддержание постоянства рН различных жидких систем организма оказывают влияние не столько буферные системы, сколько функционирование ряда органов и систем: легких, почек, кишечника, кожи и др. pH крови человека в среднем составляет 7,4, изменение данного значения даже на одну десятую единицы приводит к тяжелым нарушениям (ацидоза или алкалоза). Когда водородный показатель выходит за пределы диапазона 6,8 - 7,8, это обычно ведет к гибели. Важнейшее буферная система крови — угольная (HCO3- / H2CO3), вторая по значению — фосфатный (HPO2-4 / H2PO-4), также определенную роль в поддержании pH играют белки. Конец |