Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЛЛ.doc
Скачиваний:
7
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
2.21 Mб
Скачать

Оксигемогло- Угольная Гемоглоби- биновая . Новая

Диссоциацию этих кислот можно записать следующим образом:

HHbO2 H+ + НЬО~; H2CO3 :£ H+ + HCO3; HHb^t H+ -J- Hb".

Состав гемоглобикового буфера: HHb—слабая кислота; KHb — соль гемоглобиновой кислоты.

Состав оксигемоглобинового буфера: HHbO2—слабая кис­лота; KHbO2- соль оксигемоглобиновой кислоты.

Оксигемоглобин, образующийся в легких при взаимодей­ствии гемоглобина с кислородом, переносится артериальной кровью в капиллярные сосуды, откуда кислород попадает в ткани.

В тканях осуществляются следующие сопряженные реак­ции:

HHbO2 ziHHb + O8; (1)

HHbO2 U H+ + НЬО;-, (2)

HbO~U Hb- + O2; (3)

HHb U H+ + Hb-; (4)

CO2 + H2OUH2CO3. (5)

На освобождение кислорода из оксигемоглобин а влияет присутствие угольной кислоты. Углекислый газ—конечный продукт метаболизма —выделяется в кровь различными тка­нями. Большая часть молекул CO2 диффундирует через мем­брану в эритроциты, где они гидратируются и образуют H2CO3. Угольная кислота, хотя и очень слабая, сдвигает рав­новесие (2) влево и тем самым стимулирует реакцию (1). Та­ким образом, увеличение концентрации ионов водорода усили­вает отдачу кислорода. Сопряженное основание Hb- слабой кислоты HHb склонно реагировать с более сильной кислотой H2CO3:

Hb- + H2CO3 и HHb + HCO3.

Образующийся гидрокарбонат-ион проходит через мем­брану и уносится током крови. Таков один из механизмов уда­ления избытка CO2 из тканей.

Когда венозная кровь попадает в легкие, гемоглобин реа­гирует с кислородом с образованием оксигемоглобина:

HHb + O2U HHbO2.

Оксигемоглобин, как более сильная кислота, взаимо­действует с гидрокарбонат-ионом с образованием более сла­бой угольной кислоты, которая дегидратируется и удаляется легкими:

HHbO2 + HCO3" U HbO2- + H2CO3;

н2со3ин2о + со2|.

Гидратация и дегидратация CO2 in vitro протекает очень медленно. Однако в физиологических условиях эти реакции могут идти с достаточно высокой скоростью, обеспечивающей эффективный транспорт оксида углерода (IV). Эта реакция катализируется в обоих направлениях ферментом карбоан-гидразой.

Кислотно-основное состояние крови. С действием буферных систем организма тесно взаимосвязано понятие о кислотно-основном состоянии крови. Как уже говорилось, значение рН крови колеблется в очень узком интервале (7,35—7,45). Отклонение в сторону ацидоза или алкалоза свидетельству­ет о серьезных нарушениях в организме. Особенно часто про­исходят сдвиги кислотно-основного состояния крови у груд­ных детей, поскольку в младенческом возрасте органы, прини­мающие участие в регуляции рН (легкие, почки), либо недоста­точно совершенны, либо выполняют физиологические функции с предельной нагрузкой. Так, простое голодание быстро вы­зывает развитие ацидоза, а однократная рвота легко приводит к алкалозу. Показатели, характеризующие кислотно-основное состояние в детском возрасте, мало отличаются от таковых у взрослых.

Кислотно-основное состояние организма медики оцени­вают с помощью уравнения Гендерсона—Хассельбалха, вы­веденного для гидрокарбонатного буфера крови:

(11.54)

В данном случае рд=^~г>ГІ—(усредненная величина при T =311 К); рС02—давление углекислого газа в крови. Если рН крови равно 7,4, то соотношение между содержанием гид­рокарбонат-ионов в плазме крови и давлением углекислого газа должно быть около 20 : 1. Таким образом, кислотно-ос­новное состояние крови определяется величиной рН, концент­рацией ионов HCO^ и давлением CO2 в крови.

Поскольку в рггуляции кислотно-основного состояния кро­ви принимают участие почки и легкие, различают метаболиче­ский и респираторный ацидоз и алкалоз.

При нормальной вентиляции легких рСОг в артериальной крози составляет 4,7—5,3 кПа. Респираторные нарушения кислотно-основного состояния клинически легко определяют­ся, метаболические могут протекать бессимптомно, в таких случаях необходим лабораторный контроль. Для клиники очень важно раннее выявление метаболического нарушения кислотно-основного состояния, для чего в лабораторной прак­тике пользуются методикой Аструп. По этой методике измеря­ется истинное значение рН плазмы и рН плазмы при насыщении ее CO2- Затем определяется /?С02 и SB (стандартный гидро­карбонат). Если давление углекислого газа в крови равно 5,3 кПа при Г== 31IK и 100 %-м насыщении гемоглобина кислородом, то это исключает респираторные нарушения.

Отклонение стандартного гидрокарбоната от нормы (25— 26 ммоль/л) свидетельствует о метаболических сдвигах кислот­но-основного состояния крови. Коррекция метаболического ацидоза или алкалоза — элемент терапии основного заболе­вания.

Буферные свойства аминокислот и белков. Как уже указы­валось, аминокислоты и белки являются амфолитами. Соглас­но теории Бренстеда, в аминокислотах кислотными свойства­ми обладают группы COOH и NH*, так как они являются до­норами протонов, основными свойствами — группы NH2 и COO-, поскольку они являются акцепторами протонов.

Значение рН, при котором аминокислота находится в растворе в форме цвиттерионов и когда количества NH+-и СОО~-групп равны, называется изоэлектрической точкой (YBl).

Если рН раствора меньше рНИэт, то в растворе преобла­дает катионная форма аминокислоты:

H3N+-CH2-COO- + H+U H3N+-CH2-COOH.

При рН>рНИэт аминокислоты находятся в анионной форме:

H3N+-CH2-COO- + ОН- U H2N-CH2-COO- + H2O.

Из этих уравнений виден механизм буферного действия аминокислот.

Изоэлектрические точки аминокислот связаны с величина­ми констант диссоциации их функциональных групп. Рас­смотрим диссоциацию глицина:

NH+CH2COOH & NHtCH2COO- + H+ 5 NH2CH2COO- + H+,

где

К [H+] [NH3CH2COO-] . = [H+] [NH2CH2COO-I ^ 1 [NH3CH2COOH] ' 2 [NH3CH2COO-]

Тогда

[H+P [NH2CH2COO-]

A1A2 = + '•

[NH3CH3COOH]

В изоэлектрической точке [NH3CH2COOH]=[NH2Ch2COOI,

позтому

/C1ZC2 = [H+]?.

После преобразования и логарифмирования обеих частей равенства получим:

[H+] = (K1K^12; РН = рНиэт = Р*1 + Р*2, (11.55)

Таким образом, рНиэт является средним арифметическим показателей констант кислотности и основности аминокис­лоты.

В табл. 13 приведены значения изоэлектрических точек двадцати аминокислот, входящих в состав белков.

Таблица 13. Аминокислоты белков

Название

PK1

PK2

PK3

РНИЭТ

Алании

2,35

9,69

6,02

Аргинин

2,17

9,04

12,48

10,76

Аспарагин

2,02

8,8

5,41

Аспарагиновая кислота

2,09

9,82

3,86

2,98

Цистеин

1,71

8,9

8,5

5,02

Цистин

2,26

9,85

Глицин

2,34

9,60

5,97

Глутаминовая кислота

2,19

9,67

4,25

3,22

Глутамин

2,17

9,13

5,70

Изолейцин

1,82

9,17

6,0

7,59

2,36

9,68

6,02

Лейцин

2,36

9,60

5,98

Лизин

2,18

8,95

10,53

9,74

Метионин

2,28

9,21

5,06

Фенилаланин

1,83

9,13

5,48

Сернн

2,21

9,15

5,68

Треонин

2,09

9,10

5,60

Триптофан

2,38

9,39

5,88

Тирозин

2,20

9,11

10,07

5,67

Валин

2,32

9,62

5,97

Белки—полимеры аминокислот — являются полиэлек­тролитами. Макромолекула белка содержит значительное ко­личество диссоциирующих кислотных и основных групп с раз­личными величинами р/С.

Каждый белок характеризуется определенным значением РНиэт, при котором он находится в виде многовалентных Цвиттерионов. Положение изоэлектрической точки у разных белков колеблется в широком интервале рН — от сильнокислой До щелочной среды (табл. 14).

Bl

Величина рНИЭт белка зависит от преобладания в его мо­лекуле моноаминодикарбоновых или диаминомонокарбоновых кислот: если преобладают первые, ИЭТ находится в кислой области, если вторые—в щелочной. В изоэлектрической со­стоянии растворы белков очень неустойчивы и легко выпадают в осадок.

При рН > рНиэт белок находится в форме многовалент­ных анионов, при рН < рНИэт—в форме многовалентных ка­тионов. Поскольку реакция крови сдвинута в щелочную сто­рону от ИЭТ белков плазмы и гемоглобина, эти белки нахо­дятся в крови в виде поливалентных анионов, т. е. заряжены отрицательно.

Буферные свойства белков определяются их амфотер-ной природой. Избыточное количество ионов водорода связы­вается анионами карбоксильных групп, а избыточное коли­чество гидроксид-ионов — катионами NH+ в малодиссоции-рованную воду,