4

Лекция № 42: ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ КРОВИ.

В ходе метаболизма в организме человека постоянно происходит образование кислых и щелочных продуктов. Кислотой является вещество, способное отдавать ион водорода Н⁺ (донатор иона водорода) , а основанием - вещество, способное присоединять Н⁺ (акцептор иона водорода). Кислотность или щелочность раствора зависит от концентрации в нем свободных протонов Н⁺.

Постоянство концентрации водородных ионов является одним из свойств крови, которое необходимо для нормального существования организма. За пределами допустимого диапазона происходит денатурация белков: разрушаются клетки, ферменты теряют способность выполнять свои функции, возможна гибель организма. Поэтому КОС в организме жёстко регулируется.

В поддержании КОС принимают участие:

1. буферные системы крови;

2. легкие, удаляющие углекислый газ;

3. почки, реабсорбирующие бикарбонат и выделяющие ион водорода.

Буферные системы организма.

Буферными системами называют системы, способные поддерживать постоянство концентрации водородных ионов при добавлении некоторого количества кислоты или основания.

Существует несколько буферных систем крови – бикарбонатная, белковая, гемоглобиновая, фосфатная.

Бикарбонатная буферная система. Эта система состоит из бикарбонат-иона (НСО₃^–) и угольной кислоты (Н₂СО₃), буферная мощность составляет 65% от общей буферной емкости крови. Работа этой системы неразрывно и тесно связана с легкими.

При поступлении в кровь протонов Н⁺, ионы бикарбоната взаимодействуют с ней, и образуется угольная кислота. Угольная кислота - нестойкое соединение, разлагается с образованием воды и двуокиси углерода, последний через дыхательную систему удаляется в атмосферу. Учитывая эту особенность, бикарбонатную буферную систему называют летучим буфером.

Буферная мощность белковой системы составляет 5% от общей буферной емкости крови.

Белки плазмы играют роль буфера благодаря своим амфотерным свойствам. В кислой среде подавляется диссоциация СООН-групп, а группы NH₂ связывают избыток Н⁺, при этом белок заряжается положительно. В щелочной среде усиливается диссоциация карбоксильных групп, образующиеся Н⁺ связывают избыток ОН^–-ионов и pH сохраняется, белки выступают как кислоты и заряжаются отрицательно.

На долю гемоглобинового буфера приходится до 30% всей буферной емкости крови.

Данный буфер представлен несколькими подсистемами:

Гемоглобиновые подсистемы

Пара ННb/ННbО₂ является основной в работе гемоглобинового буфера. Соединение ННbО₂ является более сильной кислотой по сравнению с угольной кислотой, HHb - более слабая кислота, чем угольная. Установлено, что ННbО₂ в 80 раз легче отдает ионы водорода, чем ННb.

Работа гемоглобинового буфера неразрывно связана с дыхательной системой.

В легких после удаления СО₂ (угольной кислоты) происходит защелачивание крови. При этом присоединение О₂ к дезоксигемоглобину H-Hb образует кислоту ННbО₂ более сильную, чем угольная. Она отдает свои ионы Н⁺ в среду, предотвращая повышение рН:

Н-Hb + O₂ → [H-HbO₂] → НbO₂ + Н⁺

В капиллярах тканей постоянное поступление кислот (в том числе и угольной) из клеток приводит к диссоциации оксигемоглобина НbO₂ и связыванию ионов Н⁺ в виде Н-Hb:

НbO₂+ Н⁺ → [H-HbO₂] → Н-Hb + O₂

Фосфатная буферная система составляет около 1-2% от всей буферной емкости крови. Она образована дигидрофосфатом (H₂PO₄^-) и гидрофосфатом (HPO₄^2-). Первое соединение ведет себя как слабая кислота, второе обладает щелочными свойствами.

При взаимодействии ионов водорода с гидрофосфатом (HPO₄^2-), образуется соль дигидрофосфата (H₂PO₄^–).

Регуляция кос физиологическими системами организма.

Дыхательная система. - Легочная вентиляция обеспечивает удаление угольной кислоты, образованной при функционировании бикарбонатной буферной системы. По скорости реакции на изменение рН – это вторая система после буферных систем.

Фактором для активации дыхательной системы является концентрация ионов Н⁺. Накопление ионов Н⁺ в крови уже через 1-2 минуты вызывает стимуляцию дыхательного центра, повышая его активность до 4-5 раз, при этом молекулы СО₂ выводятся в большем количестве и рН возвращается к нормальному уровню. И, наоборот, снижение кислотности крови понижает активность дыхательного центра на 50-75%, в результате напряжение СО₂ и концентрация ионов Н⁺ возрастает; сдвиг реакции крови в щелочную сторону частично компенсируется.

Оценку альвеолярной вентиляции проводят путем измерения рСО₂.

Почки. - В организме ежедневно часть кислых продуктов образуется в виде нелетучих кислот, которые экскретируются почками. Развитие почечной реакции на смещение кислотно-основного состояния происходит в течение нескольких часов и даже дней.

Функция почек, направленная на поддержание КОС, состоит из поставки в кровоток дополнительных количеств ионов НСО₃^- и выведения Н⁺ с мочой. Эта функция реализуется за счет трех процессов:

1. Реабсорбция бикарбонатных ионов HCO₃^–.

2. Ацидогенез – удаление ионов Н⁺ с выводимыми кислотами (в основном в составе дигидрофосфатов NaH₂PO₄).

3. Аммониегенез – удаление ионов Н⁺ в составе ионов аммония NH₄⁺.

Летучие кислоты экскретируются из организма только через легкие.

Нелетучие кислоты экскретируются только почками.