Syre-base-balansen spiller en stor rolle i menneskekroppens normale funksjon. Blodet som sirkulerer i kroppen er en blanding av levende celler som er i et flytende habitat. Den første sikkerhetsfunksjonen som kontrollerer pH-nivået i blodet er buffersystemet. Dette er en fysiologisk mekanisme som sikrer at parametrene for syre-basebalansen opprettholdes ved å forhindre pH-fall. Hva det er og hvilke varianter det har, finner vi ut nedenfor.
Description
Buffersystemet er en unik mekanisme. Det er flere av dem i menneskekroppen, og de består alle av plasma og blodceller. Buffere er baser (proteiner og uorganiske forbindelser) som binder eller donerer H+ og OH-, og ødelegger pH-skiftet innen tretti sekunder. En buffers evne til å opprettholde en syre-basebalanse avhenger av antall elementer den er sammensatt av.
Typer blodbuffere
Blod som hele tiden beveger seg er levende celler,som finnes i et flytende medium. Normal pH er 7, 37-7, 44. Bindingen av ioner skjer med en viss buffer, klassifiseringen av buffersystemer er gitt nedenfor. Den består selv av plasma og blodceller og kan være fosfat, protein, bikarbonat eller hemoglobin. Alle disse systemene har en ganske enkel virkningsmekanisme. Deres aktivitet er rettet mot å regulere nivået av ioner i blodet.
Funksjoner av hemoglobinbuffer
Hemoglobinbuffersystemet er det kraftigste av alle, det er et alkali i kapillærene i vev og en syre i et slikt indre organ som lungene. Den utgjør omtrent syttifem prosent av den totale bufferkapasiteten. Denne mekanismen er involvert i mange prosesser som forekommer i menneskelig blod, og har globin i sammensetningen. Når hemoglobinbufferen endres til en annen form (oksyhemoglobin), endres denne formen, og de sure egenskapene til det aktive stoffet endres også.
Kvaliteten til redusert hemoglobin er mindre enn karbonsyre, men blir mye bedre når den oksideres. Når surheten til pH er oppnådd, kombinerer hemoglobin hydrogenioner, det viser seg at det allerede er redusert. Når karbondioksid fjernes fra lungene, blir pH-verdien alkalisk. På dette tidspunktet fungerer hemoglobin, som har blitt oksidert, som en protondonor, ved hjelp av hvilken syre-basebalansen balanseres. Så bufferen, som består av oksyhemoglobin og dets kaliums alt, fremmer frigjøringen av karbondioksid fra kroppen.
Dette buffersystemet fungereren viktig rolle i respirasjonsprosessen, da den utfører transportfunksjonen ved å overføre oksygen til vev og indre organer og fjerne karbondioksid fra dem. Syre-basebalansen inne i erytrocyttene holdes på et konstant nivå, derfor også i blodet.
Når blodet er mettet med oksygen, blir hemoglobin til en sterk syre, og når det gir fra seg oksygen, blir det til en ganske svak organisk syre. Systemene med oksyhemoglobin og hemoglobin er interkonvertible, de eksisterer som ett.
Funksjoner av bikarbonatbuffer
Bikarbonatbuffersystemet er også kraftig, men også det mest kontrollerte i kroppen. Den utgjør om lag ti prosent av den totale bufferkapasiteten. Den har allsidige egenskaper som sikrer dens toveis effektivitet. Denne bufferen inneholder et konjugert syre-basepar, som består av molekyler som karbonsyre (protonkilde) og anionbikarbonat (protonakseptor).
Dermed fremmer bikarbonatbuffersystemet en systematisk prosess der en kraftig syre kommer inn i blodet. Denne mekanismen binder syren til bikarbonatanionene, og danner karbonsyre og dens s alt. Når alkali kommer inn i blodet, binder bufferen seg til karbonsyre, og danner et bikarbonats alt. Siden det er mer natriumbikarbonat i menneskeblod enn karbonsyre, vil denne bufferkapasiteten ha høy surhet. Med andre ord, hydrokarbonbuffersystemet (bikarbonat) er veldig flinke til å kompensere for stoffer som øker surheten i blodet. Disse inkluderer melkesyre, hvis konsentrasjon øker med intens fysisk anstrengelse, og denne bufferen reagerer veldig raskt på endringer i syre-basebalansen i blodet.
Funksjoner av fosfatbuffer
Det humane fosfatbuffersystemet opptar nærmere to prosent av den totale bufferkapasiteten, som er relatert til innholdet av fosfater i blodet. Denne mekanismen opprettholder pH i urinen og væsken som er inne i cellene. Bufferen består av uorganiske fosfater: monobasisk (virker som en syre) og dibasisk (fungerer som alkali). Ved normal pH er forholdet mellom syre og base 1:4. Med en økning i antall hydrogenioner binder fosfatbuffersystemet seg til dem og danner en syre. Denne mekanismen er surere enn alkalisk, så den nøytraliserer perfekt sure metabolitter, som melkesyre, som kommer inn i menneskets blodomløp.
Funksjoner av proteinbufferen
Proteinbuffer spiller ikke en så spesiell rolle i å stabilisere syre-basebalansen, sammenlignet med andre systemer. Den utgjør om lag syv prosent av den totale bufferkapasiteten. Proteiner er bygd opp av molekyler som kombineres for å danne syre-base forbindelser. I et surt miljø fungerer de som alkalier som binder syrer, i et alkalisk miljø skjer alt omvendt.
Dette fører til dannelsen av et proteinbuffersystem, somdet er ganske effektivt ved en pH-verdi på 7,2 til 7,4. En stor andel proteiner er representert av albuminer og globuliner. Siden proteinladningen er null, er den ved normal pH i form av alkali og s alt. Denne bufferkapasiteten avhenger av antall proteiner, deres struktur og frie protoner. Denne bufferen kan nøytralisere både sure og alkaliske produkter. Men kapasiteten er surere enn alkalisk.
Funksjoner av erytrocytter
Norm alt har erytrocytter en konstant pH - 7, 25. Hydrokarbonat- og fosfatbuffere har effekt her. Men når det gjelder kraft, skiller de seg fra de i blodet. I erytrocytter spiller proteinbufferen en spesiell rolle i å forsyne organer og vev med oksygen, samt å fjerne karbondioksid fra dem. I tillegg holder den en konstant pH-verdi inne i erytrocyttene. Proteinbufferen i erytrocytter er nært knyttet til bikarbonatsystemet, siden forholdet mellom syre og s alt her er mindre enn i blodet.
Eksempel på buffersystem
Løsninger av sterke syrer og alkalier, som har svake reaksjoner, har variabel pH. Men blandingen av eddiksyre med s altet beholder en stabil verdi. Selv om du tilsetter syre eller alkali til dem, vil ikke syre-base-balansen endres. Som et eksempel kan du vurdere acetatbufferen, som består av syren CH3COOH og s altet CH3COO. Hvis du tilsetter en sterk syre, vil basen til s altet binde H + ionene og bli til eddiksyre. S altanionreduksjonbalansert av en økning i syremolekyler. Som et resultat er det liten endring i forholdet mellom syren og s altet, så pH endres ganske umerkelig.
handlingsmekanisme for buffersystemer
Når sure eller alkaliske produkter kommer inn i blodet, opprettholder bufferen en konstant pH-verdi inntil de innkommende produktene skilles ut eller brukes i metabolske prosesser. Det er fire buffere i menneskeblod, som hver består av to deler: en syre og dens s alt, samt en sterk alkali.
Effekten av en buffer skyldes at den binder og nøytraliserer ionene som følger med sammensetningen som tilsvarer den. Siden kroppen i naturen mest av alt møter underoksiderte metabolske produkter, er egenskapene til bufferen mer anti-syre enn anti-alkaliske.
Hvert buffersystem har sitt eget driftsprinsipp. Når pH-nivået faller under 7,0, begynner deres kraftige aktivitet. De begynner å binde overflødige frie hydrogenioner, og danner komplekser som flytter oksygen. Det flytter på sin side til fordøyelsessystemet, lungene, huden, nyrene og så videre. Slik transport av sure og alkaliske produkter bidrar til lossing og utskillelse.
I menneskekroppen spiller bare fire buffersystemer en viktig rolle for å opprettholde syre-basebalansen, men det finnes andre buffere, som acetatbuffersystemet, som har en svak syre (donor) og s altet (akseptor). Evnen til disse mekanismeneå motstå endringer i pH når syre eller s alt kommer inn i blodet er begrenset. De opprettholder syre-basebalansen bare når en sterk syre eller alkali tilføres i en viss mengde. Hvis den overskrides, vil pH endres dramatisk, buffersystemet vil slutte å fungere.
Buffereffektivitet
Buffere av blod og erytrocytter har ulik effektivitet. I sistnevnte er den høyere, siden det er en hemoglobinbuffer her. Nedgangen i antall ioner skjer i retning fra cellen til det intercellulære miljøet, og deretter til blodet. Dette tyder på at blodet har den største bufferkapasiteten, mens det intracellulære miljøet har den minste.
Når celler metaboliseres, oppstår det syrer som passerer inn i interstitialvæsken. Dette skjer jo lettere, jo flere av dem vises i cellene, siden et overskudd av hydrogenioner øker permeabiliteten til cellemembranen. Vi kjenner allerede klassifiseringen av buffersystemer. I erytrocytter har de mer effektive egenskaper, siden kollagenfibre fortsatt spiller en rolle her, som reagerer med hevelse på opphopning av syre, de absorberer den og frigjør erytrocytter fra hydrogenioner. Denne evnen skyldes dens absorpsjonsegenskap.
Interaksjon mellom buffere i kroppen
Alle mekanismene som er i kroppen henger sammen. Blodbuffere består av flere systemer, hvis bidrag til å opprettholde syre-base-balansen er forskjellig. Når blod kommer inn i lungene, mottar det oksygen.ved å binde seg til hemoglobin i røde blodlegemer, og danne oksyhemoglobin (syre), som opprettholder pH-nivået. Ved hjelp av karbonsyreanhydrase er det en parallell rensing av lungeblodet fra karbondioksid, som i erytrocytter presenteres i form av en svak dibasisk karbonsyre og karbaminohemoglobin, og i blodet - karbondioksid og vann.
Med en reduksjon i mengden av svak dibasisk karbonsyre i erytrocytter, trenger den fra blodet inn i erytrocytten, og blodet renses for karbondioksid. Dermed går en svak dibasisk karbonsyre konstant fra cellene inn i blodet, og inaktive kloridanioner kommer inn i erytrocyttene fra blodet for å opprettholde nøytraliteten. Som et resultat er røde blodlegemer surere enn plasma. Alle buffersystemer rettferdiggjøres av protondonor-akseptorforholdet (4:20), som er assosiert med særegenhetene ved metabolismen til menneskekroppen, som danner et større antall sure produkter enn alkaliske. Indikatoren for syrebufferkapasitet er veldig viktig her.
Utvekslingsprosesser i vev
Syre-base-balansen opprettholdes av buffere og metabolske transformasjoner i kroppsvev. Dette assisteres av biokjemiske og fysisk-kjemiske prosesser. De bidrar til tap av syre-base egenskaper til metabolske produkter, deres binding, dannelse av nye forbindelser som raskt skilles ut fra kroppen. For eksempel skilles en stor mengde melkesyre ut i glykogen, organiske syrer nøytraliseres av natriums alter. Sterksyrer og alkalier løses opp i lipider, og organiske syrer oksiderer og danner karbonsyre.
Dermed er buffersystemet den første assistenten i normaliseringen av syre-basebalansen i menneskekroppen. pH-stabilitet er nødvendig for normal funksjon av biologiske molekyler og strukturer, organer og vev. Under normale forhold opprettholder bufferprosesser en balanse mellom innføring og fjerning av hydrogen og karbondioksidioner, noe som bidrar til å opprettholde et konstant pH-nivå i blodet.
Hvis det er svikt i arbeidet med buffersystemer, utvikler en person patologier som alkalose eller acidose. Alle buffersystemer er sammenkoblet og rettet mot å opprettholde en stabil syre-base-balanse. Menneskekroppen produserer hele tiden et stort antall sure produkter, som tilsvarer tretti liter sterk syre.
Konstans av reaksjoner inne i kroppen leveres av kraftige buffere: fosfat, protein, hemoglobin og bikarbonat. Det finnes andre buffersystemer, men disse er de viktigste og mest nødvendige for en levende organisme. Uten deres hjelp vil en person utvikle ulike patologier som kan føre til koma eller død.
