Кислота-база балансы адам организминин нормалдуу иштешинде чоң роль ойнойт. Денеде айлануучу кан суюктукта жашаган тирүү клеткалардын аралашмасы. Кандагы рН деңгээлин көзөмөлдөгөн биринчи коопсуздук өзгөчөлүгү буфердик система. Бул рН төмөндөшүнүн алдын алуу менен кислота-база балансынын параметрлеринин сакталышын камсыз кылган физиологиялык механизм. Бул эмне жана анын кандай түрлөрү бар, биз төмөндө билебиз.
Сыпаттама
Буфер системасы уникалдуу механизм. Адам денесинде алардын бир нечеси бар жана алардын баары плазма жана кан клеткаларынан турат. Буферлер - бул H+ жана OH-ти байланыштырган же тартуучу негиздер (белоктар жана органикалык эмес бирикмелер), отуз секунддун ичинде рН жылышын жок кылат. Буфердин кислота-база балансын сактоо жөндөмдүүлүгү анын курамындагы элементтердин санына жараша болот.
Кан буферлеринин түрлөрү
Тынымсыз кыймылдап турган кан тирүү клеткалар,суюк чөйрөдө бар. Нормалдуу рН 7, 37-7, 44. Иондордун байланышы белгилүү буфер менен жүрөт, буфердик системалардын классификациясы төмөндө келтирилген. Ал өзү плазма жана кан клеткаларынан турат жана фосфат, белок, бикарбонат же гемоглобин болушу мүмкүн. Бардык бул системалардын иш-аракетинин бир кыйла жөнөкөй механизми бар. Алардын активдүүлүгү кандагы иондордун деңгээлин жөнгө салууга багытталган.
Гемоглобин буферинин өзгөчөлүктөрү
Гемоглобин буфердик системасы баарынан күчтүү, ал ткандардын капиллярларындагы щелоч жана өпкө сыяктуу ички органдын кислотасы. Ал жалпы буфердик кубаттуулуктун жетимиш беш процентке жакынын тузет. Бул механизм адамдын канында пайда болгон көптөгөн процесстерге катышат жана анын курамында глобин бар. Гемоглобин буфери башка формага (оксигемоглобин) өткөндө, бул форма өзгөрөт жана активдүү заттын кислоталык касиеттери да өзгөрөт.
Кемпирленген гемоглобиндин сапаты көмүр кычкылына караганда азыраак, бирок кычкылданганда бир топ жакшырат. рН кычкылдыгы алынганда, гемоглобин суутек иондорун бириктирет, ал буга чейин эле азайган экен. Көмүр кычкыл газы өпкөдөн тазаланганда рН щелочтуу болуп калат. Бул учурда кычкылданган гемоглобин протон донорунун милдетин аткарып, анын жардамы менен кислота-база балансы тең салмактуу болот. Ошентип, оксигемоглобин жана анын калий тузунан турган буфер организмден көмүр кычкыл газынын чыгышына көмөктөшөт.
Бул буфердик система аткаратдем алуу процессинде маанилүү ролду ойнойт, анткени ал кычкылтекти ткандарга жана ички органдарга өткөрүп берүү жана алардан көмүр кычкыл газын чыгаруу боюнча транспорттук функцияны аткарат. Эритроциттердин ичиндеги кычкыл-негиз балансы туруктуу деңгээлде сакталат, демек, канда да.
Ошентип, кан кычкылтек менен каныккан кезде гемоглобин күчтүү кислотага, ал эми кычкылтектен баш тартканда бир кыйла алсыз органикалык кислотага айланат. Оксигемоглобин менен гемоглобин системалары бири-бирине айландырылуучу, алар бир сыяктуу бар.
Бикарбонат буферинин өзгөчөлүктөрү
Бикарбонаттын буфер системасы да күчтүү, бирок ошол эле учурда денедеги эң башкарылуучу система. Ал жалпы буфердик кубаттуулуктун он процентке жакынын тузет. Анын эки тараптуу эффективдүүлүгүн камсыз кылуучу ар тараптуу касиеттерге ээ. Бул буферде көмүртек кислотасы (протон булагы) жана анион бикарбонат (протон кабылдагычы) сыяктуу молекулалардан турган конъюгацияланган кислота-база жуптары бар.
Ошентип, бикарбонаттын буфер системасы күчтүү кислотанын канга кире турган системалуу процессине өбөлгө түзөт. Бул механизм кислотаны бикарбонат аниондору менен байланыштырып, көмүр кычкылын жана анын тузун түзөт. Канга щелоч киргенде буфер карбон кислотасы менен байланышып, бикарбонат тузун пайда кылат. Адамдын канында көмүр кычкылына караганда натрий бикарбонаты көп болгондуктан, бул буфердик сыйымдуулук жогорку кычкылдуулукка ээ болот. Башкача айтканда, углеводороддук буферсистема (бикарбонат) кандын кычкылдуулугун жогорулатуучу заттардын ордун толтурууда абдан жакшы. Аларга сүт кислотасы кирет, анын концентрациясы интенсивдүү физикалык күч менен жогорулайт жана бул буфер кандагы кислота-база балансынын өзгөрүшүнө абдан тез реакция кылат.
Фосфат буферинин өзгөчөлүктөрү
Адамдын фосфаттык буфер системасы жалпы буфердик сыйымдуулуктун эки пайызына жакынын ээлейт, бул кандагы фосфаттардын мазмунуна байланыштуу. Бул механизм заарадагы рНды жана клеткалардын ичиндеги суюктукту сактайт. Буфер органикалык эмес фосфаттардан турат: бир негиздүү (кислота катары иштейт) жана эки негиздүү (щелоч катары иштейт). Кадимки рНда кислота менен негиздин катышы 1:4. Суутек иондорунун санынын көбөйүшү менен фосфаттык буфердик система алар менен байланышып, кислотаны пайда кылат. Бул механизм щелочка караганда кычкылдуураак, ошондуктан ал адамдын канына кирген сүт кислотасы сыяктуу кычкыл метаболиттерди эң сонун нейтралдаштырат.
Белок буферинин өзгөчөлүктөрү
Протеин буфери башка системаларга салыштырмалуу кислота-база балансын турукташтырууда өзгөчө роль ойнобойт. Ал жалпы буфердик кубаттуулуктун жети процентке жакынын тузет. Белоктор кислота-негиз бирикмелерин пайда кылуу үчүн биригип молекулалардан турат. Кислоталуу чөйрөдө алар кислоталарды байланыштырган щелоч катары иштешет, щелочтуу чөйрөдө баары тескерисинче болот.
Бул белок буфердик системасынын пайда болушуна алып келет, алрН 7,2ден 7,4кө чейинки мааниде кыйла эффективдүү. Белоктун чоң бөлүгү альбуминдер жана глобулиндер менен берилген. Белок заряды нөлгө барабар болгондуктан, нормалдуу рНда ал щелоч жана туз түрүндө болот. Бул буфердик сыйымдуулук белоктордун санына, алардын түзүлүшүнө жана бош протондоруна көз каранды. Бул буфер кислоталуу да, щелочтук да азыктарды нейтралдаштыра алат. Бирок анын сыйымдуулугу щелочтуураак.
Эритроциттердин өзгөчөлүктөрү
Адатта, эритроциттер туруктуу рН - 7, 25. Бул жерде гидрокарбонаттык жана фосфаттык буферлер таасир этет. Бирок бийлик жагынан алар кандагылардан айырмаланат. Эритроциттерде белок буфери органдарды жана ткандарды кычкылтек менен камсыз кылууда, ошондой эле алардан көмүр кычкыл газын чыгарууда өзгөчө роль ойнойт. Мындан тышкары, эритроциттердин ичинде туруктуу рН маанисин кармап турат. Эритроциттердеги белок буфери бикарбонат системасы менен тыгыз байланышта, анткени бул жерде кислота менен туздун катышы кандагыдан азыраак.
Буфер тутумунун мисалы
Күчтүү кислоталардын жана щелочтордун алсыз реакцияга ээ эритмелери өзгөрүлмө рНга ээ. Ал эми уксус кислотасынын анын тузу менен аралашмасы туруктуу баалуулугун сактайт. Аларга кислота же щелоч кошсоңуз да, кислота-база балансы өзгөрбөйт. Мисал катары, CH3COOH кислотасынан жана анын CH3COO тузунан турган ацетат буферин карап көрөлү. Эгер күчтүү кислота кошсоң, анда туздун негизи Н+ иондорун байланыштырып, уксус кислотасына айланат. Туздун анионунун кыскаруусукислота молекулаларынын көбөйүшү менен тең салмакталган. Натыйжада, кислота менен анын тузунун катышы аз өзгөрөт, андыктан рН байкалбай өзгөрөт.
Буфердик системалардын аракетинин механизми
Кышкыл же щелочтуу продуктылар канга киргенде, буфер келип түшкөн продуктулар сыртка чыгарылмайынча же метаболизм процесстеринде колдонулмайынча туруктуу рН маанисин сактап турат. Адамдын канында төрт буфер бар, алардын ар бири эки бөлүктөн турат: кислота жана анын тузу, ошондой эле күчтүү щелоч.
Буфердин эффектиси ал өзүнө ылайыктуу курамы менен келген иондорду байланыштырып, нейтралдаштырат. Жаратылышта организм көбүнчө кычкылданбаган метаболизм продуктыларына туш болгондуктан, буфердин касиеттери щелочка каршы караганда кислотага көбүрөөк каршы турат.
Ар бир буфердик системанын өзүнүн иштөө принциби бар. рН деңгээли 7,0ден төмөн түшкөндө, алардын активдүү активдүүлүгү башталат. Алар ашыкча бош суутек иондорун байлап, кычкылтекти кыймылдаткан комплекстерди түзө башташат. Ал өз кезегинде тамак сиңирүү системасына, өпкөгө, териге, бөйрөккө ж.б. Кислоталуу жана щелочтуу азыктарды мындай ташуу алардын түшүрүлүшүнө жана сыртка чыгарылышына өбөлгө түзөт.
Адамдын организминде кычкыл-негиз балансын сактоодо төрт гана буфердик система маанилүү роль ойнойт, бирок алсыз кислотага (донор) жана анын тузуна ээ болгон ацетат буфердик системасы сыяктуу башка буферлер да бар. кабыл алуучу). Бул механизмдердин жөндөмдүүлүгүкислота же туз канга киргенде рНнын өзгөрүшүнө туруштук берүү чектелген. Алар күчтүү кислота же щелоч белгилүү өлчөмдө берилгенде гана кислота-база балансын сакташат. Эгер андан ашып кетсе, рН кескин өзгөрүп, буфердик система иштебей калат.
Буферлердин натыйжалуулугу
Кандын жана эритроциттердин буферлери ар кандай эффективдүүлүккө ээ. Акыркысында бул жогору, анткени бул жерде гемоглобин буфери бар. Иондордун санынын азайышы клеткадан клетка аралык чөйрөгө, андан кийин канга карай багытта жүрөт. Бул кан эң чоң буфердик сыйымдуулукка ээ, ал эми клетка ичиндеги чөйрө эң кичине экенин көрсөтүп турат.
Клеткалар метаболизденгенде интерстициалдык суюктукка өткөн кислоталар пайда болот. Бул ошончолук оңой болот, алар клеткаларда ошончолук көп пайда болот, анткени суутек иондорунун ашыкча болушу клетка мембранасынын өткөрүмдүүлүгүн жогорулатат. Биз буфердик системалардын классификациясын билебиз. Эритроциттерде алар эффективдүү касиеттерге ээ, анткени бул жерде дагы эле коллаген жипчелери роль ойнойт, алар кычкылдын топтолушуна шишип, аны сиңирип, суутек иондорунан эритроциттерди бөлүп чыгарышат. Бул жөндөм анын сиңирүү касиетине байланыштуу.
Организмдеги буферлердин өз ара аракети
Денедеги бардык механизмдер бири-бири менен байланышкан. Кан буферлери бир нече системалардан турат, алардын кислота-база балансын сактоого кошкон салымы ар түрдүү. Кан өпкөгө киргенде кычкылтек алат.кызыл кан клеткаларындагы гемоглобин менен байланышып, рН деңгээлин кармап турган оксигемоглобинди (кислота) пайда кылат. Көмүртек ангидразанын жардамы менен өпкөнүн канын көмүр кычкыл газынан параллелдүү тазалоо жүрөт, ал эритроциттерде начар эки негиздүү көмүр кычкыл жана карбаминогемоглобин, ал эми канда көмүр кычкыл газы жана суу түрүндө болот.
Эритроциттерде начар эки негиздүү көмүр кычкылынын өлчөмү азайганда кандан эритроцитке өтүп, кан көмүр кычкыл газынан тазаланат. Ошентип, алсыз эки негиздүү көмүртек кислотасы клеткалардан канга тынымсыз өтүп турат жана нейтралдуулукту сактоо үчүн кандагы эритроциттерге активдүү эмес хлорид аниондору кирет. Натыйжада кызыл кан клеткалары плазмага караганда кислоталуураак. Бардык буфердик системалар протон-донор-акцептордук катышы (4:20) менен негизделет, бул адам организминин метаболизминин өзгөчөлүгү менен байланыштуу, ал щелочтуктарга караганда кычкыл продуктулардын көп санын түзөт. Бул жерде кычкыл буфердик сыйымдуулуктун көрсөткүчү абдан маанилүү.
Ткандардагы алмашуу процесстери
Кислота-база балансы буферлер жана дене кыртыштарындагы метаболикалык трансформациялар аркылуу сакталат. Буга биохимиялык жана физикалык-химиялык процесстер жардам берет. Алар зат алмашуу продуктуларынын кислота-негиздик касиеттерин жоготууга, алардын биригишине, организмден тез бөлүнүп чыгуучу жаңы кошулмалардын пайда болушуна өбөлгө түзөт. Мисалы, көп сандагы сүт кислотасы гликогенге бөлүнүп чыгат, органикалык кислоталар натрий туздары менен нейтралдаштырылган. Күчтүүкислоталар жана щелочтор липиддерде эрийт, ал эми органикалык кислоталар кычкылданышып, көмүр кислотасын пайда кылат.
Ошентип, буфердик система адамдын организминдеги кислота-база балансын нормалдаштырууда биринчи жардамчы болуп саналат. рН туруктуулугу биологиялык молекулалардын жана структуралардын, органдардын жана ткандардын нормалдуу иштеши үчүн зарыл. Кадимки шарттарда буфердик процесстер суутек менен көмүр кычкыл газынын иондорун киргизүү менен алып салуу ортосундагы тең салмактуулукту сактайт, бул кандагы рН деңгээлин туруктуу кармап турууга жардам берет.
Эгер буфердик системалар иштебей калса, анда адамда алкалоз же ацидоз сыяктуу патологиялар пайда болот. Бардык буфердик системалар өз ара байланышта жана туруктуу кислота-база балансын сактоого багытталган. Адамдын организми тынымсыз көп сандагы кычкыл продуктуларды чыгарат, бул отуз литр күчтүү кислотага барабар.
Организмдеги реакциялардын туруктуулугу күчтүү буферлер: фосфат, белок, гемоглобин жана бикарбонат менен камсыз кылынат. Башка буфердик системалар бар, бирок булар тирүү организм үчүн негизги жана эң керектүү. Алардын жардамысыз адам комага же өлүмгө алып келе турган ар кандай патологияларды пайда кылат.
