Белковые буферные системы. Cравнительная величина емкости буферных систем крови. Понятие о кислотно-щелочном равновесии крови.

При сдвигах содержания ионов Н+ в крови и других средах организма (как при увеличении, так и при снижении их количества) сначала срабатывают быстродействующие и мощные химические буферные системы плазмы и эритроцитов (гемоглобиновая, бикарбонатная, фосфатная, белковая). Гемоглобиновая буферная система является основным буфером эритроцитов крови и составляет около 75% всей буферной ёмкости крови. Гемоглобин, как и другие белки, — амфолит, то есть, гемоглобиновая буферная система состоит из кислого компонента (оксигенированного Нb, т.е. НbО2) и основного компонента (неоксигенированного, т.е. восстановленного Нb). Показано, что гемоглобин — более слабая кислота (примерно в 70 раз), чем оксигемоглобин. Кроме того, Нb поддерживает постоянство рН благодаря связыванию С02 и переносу его из ткани в лёгкие и далее — во внешнюю среду. Бикарбонатная (гидрокарбонатная) буферная система является основным буфером плазмы крови и внеклеточной жидкости и составляет примерно 15% общей буферной ёмкости крови. Она представлена во внеклеточной среде угольной кислотой (Н2СОз) и гидрокарбонатом натрия (NaHCO3). Концентрация водородных ионов в данном буфере равна [H+] = К [ Н2С03 / NaHC03 = 1/20, где К — константа диссоциации угольной кислоты. Эта буферная система обеспечивает, с одной стороны, образование NaHC03, с другой — образование угольной кислоты (H+ + НСОз —» Н2С03) и распад последней (Н2С03 —» Н20 + С02) под влиянием фермента карбоангидразы до Н20 и С02. Углекислый газ удаляется лёгкими при выдохе, при этом сдвига рН не происходит. Данная буферная система препятствует сдвигам рН при внесении в биологическую среду сильных кислот и оснований в результате превращения их либо в слабые кислоты, либо в слабые основания. Гидрокарбонатный буферная систем — важный индикатор КОС. Это система открытого типа, которая ассоциирована с функцией как системы внешнего дыхания, так почек и кожи Фосфатная буферная система представлена одно- и двузамещённым фосфорнокислым натрием (NaH2P04 и Na2HP04). Первое соединение ведёт себя как слабая кислота, второе — как слабое основание. Образовавшиеся в организме и поступившие в кровь кислоты взаимодействуют с Na2HP04, а основания — с NaH2P04. В итоге рН крови сохраняется неизменным. Фосфаты выполняют буферную роль главным образом во внутриклеточной среде (особенно клеток канальцев почек) и поддерживают исходное состояние бикарбонатного буфера. Белковая буферная система выполняет роль внутриклеточной буферной системы. Обладая амфолитными свойствами, в кислой среде они ведут себя как основания, а в щелочной среде — как кислоты. Белковая буферная система состоит из слабодиссоциирующего белка с кислым свойствами (белок-СООН) и белка в комплексе с сильными основаниями (белок-COONa). Эта буферная система также способствует предупреждению сдвига рН крови. Позже (через несколько минут и часов) срабатывают физиологические (органные и системные) механизмы компенсации и устранения сдвигов КОС (осуществляемые лёгкими — с выдыхаемым воздухом, почками — с мочой, кожей — с потом, печенью и другими органами пищеварительного тракта — с калом).

Сохранение постоянства внутренней среды служит необходимым условием нормального обмена веществ. К наиболее важным показателями, характеризующим постоянство внутренней среды, относится кислотно-щелочное равновесие, то есть соотношение между количеством катионов и анионов в тканях организма, которое выражается показателями рН. У млекопитающих плазма крови имеет слабощелочную реакцию и удерживается в пределах 7,30-7,45.

На состояние кислотно-щелочного равновесия влияют поступление и образование в организме как кислых продуктов (органические кислоты образуются из белков и жиров, а также появляются как продукты межуточного обмена веществ в тканях), так и щелочные вещества (образуются из растительной пищи, богатой щелочными солями органических кислот и щелочно-земельными солями, продукты обмена веществ - аммиак, амины, основные соли фосфорной кислоты). Кислые и щелочные продукты образуются также при различных патологических процессах.

В связи с тем, что сдвиги в кислотно-щелочном равновесии компенсируются, концентрация водородных ионов меняется лишь в редких случаях. Поэтому рН крови определяют нечасто. Оценку состояния кислотно-щелочного равновесия дают при исследовании тех регуляторных механизмов, которые обеспечивают постоянство рН