41. Состав и механизм действия бикарбонатного буфера.

Гидрокарбонатный буфер представляет собой основную буферную систему плазмы крови; он является системой быстрого реагирования. Помимо плазмы, эта буферная система содержится в эритроцитах, интерстициальной жидкости, почечной ткани. Она состоит из H₂CO₃ и NaHCO₃ в сыворотке крови или KHCO₃ – в клеточной плазме. На долю гидрокарбонатной буферной системы приходится 53% буферной емкости крови.

Уравнение Гендерсона Гассельбаха для гидрокарбонатной буферной системы имеет вид:

В условиях плазмы крови (при 37 ^оС) По уравнению Гендерсона Гассельбаха нетрудно рассчитать соотношение концентраций ионов и угольной кислоты в крови при рН = 7,4:

Отсюда следует, что гидрокарбонатная буферная система более эффективно поддерживает рН в организме при образовании кислот. Избыток ионов обеспечивает так называемый щелочной резерв крови.

Механизм действия гидрокарбонатной буферной системы

1. В процессе обмена веществ в организме образуется большое количество кислых продуктов. В случае накопления кислот в крови они соединяются с анионами гидрокарбоната, что приводит к образованию слабо диссоциирующей угольной кислоты, которая не освобождает так много ионов водорода как сильные кислоты, т.е. сильная кислота заменяется эквивалентным количеством слабой кислоты поэтому рН резко не изменяется. Происходит реакция:

2. Увеличение концентрации слабой кислоты приводит к уменьшению ее диссоциации, что еще больше уменьшает концентрацию Н+. Далее с участием угольной кислоты происходит обменная реакция:

следовательно, избыток устраняется, а концентрация увеличивается и соотношение восстанавливается.

3. Угольная кислота легко разлагается с образованием эквивалентного количества CO₂. Возникающее небольшое изменение рН тут же выравнивается, т.к. образующийся при разложении углекислый газ воздействует на дыхательные центры, объем легочной вентиляции увеличивается и соотношение компонентов восстанавливается.

4. При увеличении щелочности крови протекает реакция:

Концентрация увеличивается, а концентрация угольной кислоты уменьшается, но по закону разбавления В. Оствальда увеличивается ее степень диссоциации и недостаток ионов водорода восполняется за счет потенциальной кислотности молекул угольной кислоты:

Уменьшение концентрации приводит к замедлению вентиляции легких, поэтому накапливается в организме и буферное соотношение остается неизменным. Кроме того, избыток гидрокарбонатов удаляется из организма почками.

Значительное количество выделяющихся из организма солей органических кислот в почках замещают ионы Na⁺, K⁺ на ион H⁺ и выводятся почками в виде кислот. У здоровых людей их количество составляет 20-60 ммоль/сутки. Ионы Na⁺, K⁺, соединяясь с гидрокарбонат ионами, возвращаются в кровь и восстанавливают количество гидрокарбонатов.

42. Состав и механизм действия гемоглобинового буфера.

Составляет 35% буферной емкости.

Главная буферная система эритроцитов, на долю которой приходится около 75% всей буферной емкости крови. Участие гемоглобина в регуляции рН крови связано с его ролью в транспорте кислорода и CO₂. 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.

Она представлена двумя слабыми кислотами – гемоглобином и оксигемоглобином, и сопряженными им основаниями – соответственно гемоглобинат- и оксигемоглобинат-ионами:

Оксигемоглобин – более сильная кислота (рКа = 6,95), чем гемоглобин (рКа = 8,2). При рН = 7,25 (внутри эритроцитов) оксигемоглобин ионизирован на 65%, а гемоглобин – на 10%, поэтому присоединение кислорода к гемоглобину уменьшает значение рН крови, так как при этом образуется более сильная кислота. С другой стороны, по мере отдачи кислорода оксигемоглобином в тканях значение рН крови вновь увеличивается.

Буферные свойства HHb прежде всего обусловлены возможностью взаимодействия образующихся в организме кислот с калиевой солью гемоглобина с образованием эквивалентного количества соответствующей калийной соли кислоты и свободного гемоглобина:

Образующийся гидрокарбонат ( ) уравновешивает количество поступающей , рН сохраняется, так как происходит диссоциация потенциальных молекул и образовавшихся гемоглобиновых кислот.

Именно таким образом поддерживается рН крови в пределах нормы, несмотря на поступление в венозную кровь огромного количестваCO₂ и других кислореагирующих продуктов обмена.

В капиллярах легких гемоглобин (ННb) поглощает кислород и превращается в HHbO2, что приводит к некоторому подкислению крови, вытеснению некоторого количества из бикарбонатов и понижению щелочного резерва крови, а в тканях отдает его и поглощает CO₂.

В легких:

Кроме того, гемоглобиновый буфер является сложным белком и действует как белковый буфер.