Буферные свойства крови

Для нормальной жизнедеятельности клеток необходима определенная реакция среды, обусловленная концентрацией водородных ионов. Реакция крови всегда слабощелочная. Между тем в тканях в процессе обмена веществ образуется много кислых продуктов, например, молочной кислоты при усиленной мышечной работе. В тканях и в крови может увеличиваться и содержание щелочных продуктов, что бывает при усиленном дыхании, когда из крови удаляется большое количество угольной кислоты. Изменениям реакции крови в ту или другую сторону препятствуют буферные свойства находящихся в ней веществ, связывающих кислоты или основания. К таким веществам относятся гемоглобин, белки плазмы, соли угольной и фосфорной кислот. Белки способны диссоциировать и как кислоты, и как основания. В кислой среде белки отдают в среду ОН^–, т.е. диссоциируют как основание. В щелочной среде белки диссоциируют с освобождением ионов водорода Н⁺ и могут присоединять к себе катионы натрия. Буферные свойства крови в основном определяет гемоглобин. На его долю приходится примерно три четверти буферной емкости крови. Это связано с тем, что гемоглобин, как и все белки, диссоциирует как кислота или как основание в зависимости от реакции среды. Кроме того, окисленный гемоглобин (оксигемоглобин) проявляет свойства слабой кислоты. После отдачи кислорода в капиллярах большого круга кровообращения восстановленный гемоглобин способен связывать Н⁺, т.е. обладает свойствами слабого основания.

В связи с тем, что в процессе обмена веществ образуется больше кислых продуктов, чем щелочных, то для животных большую опасность имеет сдвиг реакций в сторону большей кислотности. Поэтому возникли физиологические механизмы, которые способствуют большей устойчивости организма при сдвиге реакций крови в кислую сторону, чем в щелочную. Например, чтобы сдвинуть реакцию крови в щелочную сторону на такую же величину, что и воду, нужно прибавить в 40-70 раз больше едкого натра и в 327 раз больше соляной кислоты, чтобы сдвинуть рН чистой воды на ту же величину в кислую сторону. Также как и осмотическое давление, кислотно-щелочное равновесие поддерживается на строго определенном уровне.

Большой вклад в поддержании кислотно-щелочного равновесия вносит дыхательная система. Например, если кислотность крови увеличивается, то это приводит к возрастанию легочной вентиляции (гипервентиляции). Она приводит к уменьшению концентрации Н⁺ в крови. Увеличение содержания ОН^– сопровождается уменьшением легочной вентиляции (гиповентиляции), в результате Н⁺ возрастает. Таким образом, сдвиги реакции в кислотную и щелочную сторону частично или полностью компенсируются.

Несмотря на наличие буферных систем и других физиологических механизмов, препятствующих сдвигу реакции крови в сторону повышения щелочности или кислотности, в ряде случаев это происходит. Сдвиг в кислую сторону называется ацидозом, а в щелочную - алкалозом. Ацидоз может возникать при ряде легочных заболеваний, связанных с затруднением выделения углекислоты, при диабете и болезнях почек. Алкалоз возникает при усиленном выведении углекислого газа. Как алкалоз, так и ацидоз могут вести к смерти организма.