Буферні системи

Буферні системи крові забезпечують постійну величину рН при надходженні до неї кислих або основних продуктів. Вони є пер­шою «межею охорони», що підтримує рН доти, доки продукти, які надійшли, не будуть виведені або використані в метаболічних процесах.

У крові є чотири буферні системи: гемоглобінова, бі­карбонати а, фосфатна, білкова.<Л£ожна система скла­дається з двох сполук — слабкої кислоти та солі цієї кислоти і сильної основи. Буферний ефект зумовлений зв'язуванням і нейтра­лізацією іонів, які надходять, відповідною сполукою буфера. У зв'язку з тим що в природних умовах організм частіше зустрі­чається з надходженням у кров недоокислених продуктів обміну, антикислотні властивості буферних систем переважають порівняно з антиосновними.

Бікарбонатний буфер крові досить потужний і най­більш мобільний. Роль його в підтриманні параметрів КОР крові збільшується за рахунок зв'язку з диханням. Система складається з Н₂С0₃ і ИаНСОз, що перебувають один з одним у відповідній пропорції. Принцип її функціонування полягає в тому, що при над­ходженні кислоти, наприклад молочної, яка є сильнішою, ніж вугільна, основний резерв забезпечує реакцію обміну Іонами з утво­ренням слабкодисоційованої вугільної кислоти. Вугільна кислота поповнює пул, який вже є у крові, і зсуває реакцію Н2С0₈^С0₂+ + Н₂0 вправо.

Особливо активно дей процес здійснюється у легенях, де утво­рений С0₂ одразу виводиться. Виникає своєрідна відкрита система бікарбонатного буфера та легенів, завдяки якій напруга вільного С0₂ у крові підтримується на постійному рівні. Це в свою чергу забезпечує підтримання рН крові на постійному рівні (мал. 120).

У випадку надходження в кров основи відбувається реакція її

з кислотою. Зв'язування НСОГ призводить до⁷ дефіциту С0₂ і зменшення виділення його легенями. При цьому збільшується основний резерв буфера, що компенсується за рахунок зростання виділення N801 нирками.

Буферна система гемоглобіну найпотужніша.

На її частку припадає понад по­ловину буферної ємкості крові. Буферні властивості гемоглобіну обумовлені співвідношенням від­новленого гемоглобіну (ННЬ) і його калієвої солі (КНЬ). У слаб-Колужному розчині, яким є кров, гемоглобін і оксигемоглобін ма­ють властивості кислот і є дона­торами Н+ або К⁺. Ця система може функціонувати самостійно, але у організмі вона тісно пов'я­зана з попередньою. Коли кров перебуває у тканинних капіля­рах, звідки надходять кислі про­дукти, гемоглобін виконує функ­ції основи:

^{КНЬ + Н2С08^ ННЬ + кнсо3.}

У легенях гемоглобін, навпа­ки, поводить себе як кислота, що запобігає залуговуванню крові після виділення вуглекислоти. Оксигемоглобін — сильніша кис­лота, ніж дезоксигемоглобін. Ге­моглобін, який звільняється, у

тканинах від Ог, набуває великої здатності до зв'язування, уна­слідок чого венозна кров може зв'язувати та накопичувати С0₂ без істотного зсуву рН.

Білки плазми завдяки здатності амінокислот до іонізації також виконують буферну функцію (близько 7 % буферної ємкості крові). У кислому середовищі вони поводяться як основи, зв'язую­чі кислоти. У основному — навпаки, білки реагують як кислоти, зв'язуючи основи. Ці властивості білків визначаються боковими групами. Особливо виражені буферні властивості у кінцевих кар-бокси- і аміногруп ланцюгів. -

Фосфатна буферна система (близько 5 % буферної ємкості крові) утворюється неорганічними фосфатами крові. Вла­стивості кислоти проявляє одноосновний фосфат (ЛаНгРОл), а основи — двоосновний фосфат (№₂НР0₄). Функціонують вони за таким самим принципом, як і бікарбонати. Проте у зв'язку з низьким вмістом у крові фосфатів ємкість цієї системи невелика.

Для характеристики КОР крові введено ряд понять. Буфер­на ємкість — величина, що визначається відношенням між кількістю Н+ або ОН~, доданих до розчину, ступенем зміни його рН: що менший зсув рН, то більша ємкість. Сума аніонів усіх слабких кислот називається буферними основами (ВВ). Вміст їх- у крові становить близько 48 ммоль/л. Відхилення щодо концентрації буферних основ від норми позначається терміном «надлишок основ» (ВЕ). Тобто ідеальним є ВЕ близько 0. У нормі можливі коливання в межах від —2,3 до Н-2,3 ммоль/л. Зсув у позитивний бік називається алкалозом, а у негативний — ацидозом. У разі алкалозу рН крові стає вищого за 7,43, у разі ацидозу — нижчою за 7,36.

Механізм регуляції КОР крові у цілісному організмі полягає у спільній дії зовнішнього дихання, кровообігу, виділення і бу­ферних систем. Так, якщо внаслідок підвищеного утворення Н₂С0₃ або інших кислот будуть з'являтися надлишки аніонів, то вони спочатку нейтралізуються буферними системами. Паралельно інтенсифікуються дихання та кровообіг, шо призводить до збіль­шення виділення вуглекислого газу легенями. Нелеткі кислоти у свою чергу виводяться з сечею або потом.

Навпаки, при збільшенні вмісту у крові основ знижується ви­ділення С0₂ легенями (гіповентиляція) І Н⁺ із сечею. Підключення систем дихання, кровообігу і виділення до підтримання КОР обу­мовлено відповідними механізмами регуляції функції цих органів. Врешті, у нормі рН крові може змінюватися лише на короткий час. Природно, що при ураженні легень або нирок функціональні можливості організму щодо підтримання КОР на належному рівні знижуються. У разі появи в крові великої кількості кислих або основних іонів лише буферні механізми (без допомоги систем ви­ділення) не утримають рН на константному рівні. Це призводить до ацидозу або алкалозу.