Буферные, или физико-химические, системы организма .

Название этих систем говорит о механизме их действия; пу­тем физико-химических реакций эти системы препятствуют изменению активной реакции крови.

Каждая буферная система крови представляет собой смесь сла­бой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием. Напри­мер, при взаимодействии слабой угольной кислоты H₂СО₃ с сильной щелочью NaOH образуется соль этой кислоты NaHСO₃:

Н₂СО₃ + NaOH = NaHСO₃ + Н₂О

В качестве основной характеристики буферных систем прини­мают отношение концентрации кислоты к концентрации образующейся соли, обладающей щелочными свойствами. Известны четыре буферные (физико-химические) системы организма.

I. Бикарбонатная система_крови_- смесь H₂СO₃ и NaHСO₃, составляет 53% буферной способности крови.

HСO₃

NaHСO₃

Соль, входящая в состав буферной системы, обладает свойст­вами основания. Гидрокарбонатный буфер является главной и единственной буфер­ной системой интерстициальной жидкости. Реакция гидрокарбонат­ной системы при попадании в плазму сильной кислоты или щелочи будут следующими:

HCI + NaHСO₃ = NaCI + H₂СO₃

NaOH + H₂СO₃ = NaHCO₃ + H₂0

Угольная кислота слабо диссоциирует и в организме находит­ся в виде молекулы H₂СO₃. H₂СO₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^-

При определенных обстоятельствах (сдвиг реакции вправо или влево) будет преобладать тот или иной тип реакции:

Н₂О + СО₂ ↔ Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃

2. Гемоглобиновая система составляет 35% буферной способ­ности крови. Гемоглобин и оксигемоглобин в слабощелочном растворе, каким является кровь, обладают свойствами кислот, т.е. яв­ляются донаторами Н⁺.

Буферной системой эритроцита является также одноазамещенный и двузамещенный фосфат калия (КН₂РО₄ - К₂НРО₄).

Буферные системы эритроцита являются важным механизмом регуляции уровня углекислоты, которая образуется в тканях и выделяется легкими. В результате диффузии кислорода оксигемоглбин превращается в редуцированный гемоглобин, который как бо­лее слабая кислота становится щелочью и способствует выведению CO₂ из тканей в кровь и образованию угольной кислоты. Концентрации гидрокарбоната в эритроцитах повышается, в результате чего гид­рокарбонат переходит в плазму. Поскольку ионы калия остаются в эритроцитах, для сохранения ионного равновесия из плазмы пос­тупают ионы хлора. В легких СО₂ поступает из плазмы в альвеолы, а ионы хлора перемещаются из эритроцитов (феномен Гамбурже).

3. Протеиновая система составляет 7% буферной способности крови. Белки плазмы, являясь амфолитами, в крови обладают свойствами кислот. Они, как и гемоглобин, одинаково действуют в отношении ионов водорода.

4. Фосфатная система. Участие фосфатной системы в общей буферной емкости незначительно (5%), потому что концентрация фосфата в плазме очень низкая. Фосфатная система необходима для почечной регуляции КЩС. Фосфатная буферная система представляет собой смесь однозамещенного фосфата NaН₂РО₄ - слабой кислоты и соли этой кислоты - двузамещенного фосфата Na₂НРО₄обладающего щелочными свойствами.

NaН₂РО₄ кислота 20% 1

------------ = ----------- = ------- = ----

Na₂НРО₄ основание 80% 4

Однако при всех положительных свойствах буферным системам присущи два недостатка:

1) буферная система может действовать безотказно, если количество ее компонентов, необходимых для нейтрализации "агрессора", будет всегда превышать его количество. Если же "аг­рессор" действует длительно, то запасы буферных систем истощаются и рН крови смещается;

2) при продолжительном процессе нейтрализации агрессивных кислых сред слабыми щелочами в конце концов образуется значительное количество свободных водородных ионов (поскольку образующаяся в результате нейтрализации слабая угольная кислота все же диссоциирует с образованием водородных ионов), способное само по себе сдвинуть реакцию в кислую сторо­ну.