Буферные системы крови.

Плазма крови.

Нормальное значение рН крови 7.40 ± 0.05, т.е. а(Н⁺) ≈ 3.7 ^. 10^-8 – 4 ^. 10^-8 моль/л. Постоянство этих величин обеспечивается одновременным действием гидрокарбонатной, фосфатной, белковой и аминокислотной буферных систем.

1. Гидрокарбонатная.

Особенность этой системы состоит в том, что один из компонентов системы – H₂CO₃ образуется при взаимодействии CO₂ с H₂O.

В свою очередь концентрация СО₂ определяется равновесием

которое описывается законом Генри

Т. о. в крови устанавливается равновесие

В соответствии с уравнением 1 значение рН гидрокарбонатного буфера в конечном счёте определяется концентрацией НСО₃^- и парциальным давлением СО₂:

Очевидно, что ёмкость гидрокарбонатной системы по кислоте значительно превышает этот показатель по щёлочи (таблица 2).

Между СО₂ в альвеолах и гидрокарбонатным буфером в плазме крови устанавливается равновесие:

При поступлении в кровь доноров протонов равновесие 3 смещается в сторону Н₂СО₃. При этом концентрация Н₂СО₃ возрастает, а концентрация НСО₃^- снижается. Это приводит к смещению равновесия 2 влево, в результате чего равновесие 1 смещается в сторону образования газообразного СО₂ , что приводит к повышению давления СО₂ в лёгких и выведению его за счёт увеличения лёгочной вентиляции.

При поступлении акцепторов протонов равновесие смещается в обратном направлении, что приводит к растворению в плазме крови дополнительного количества СО₂, содержащегося в лёгких.

В результате описанных процессов гидрокарбонатная буферная система эффективно обеспечивает постоянство рН плазмы крови. Эта система содержится также в эритроцитах и почечной ткани.

2. Фосфатная буферная система.

Ёмкость данной системы по кислоте выше ёмкости по щелочи (таблица 2). Фосфатная буферная система менее мощная, чем гидрокарбонатная, что обусловлено малым содержанием фосфатов в плазме крови.

Фосфатная система содержится также в тканях, почках, эритроцитах.

3. Белковая буферная система – представляет собой совокупность альбуминов и глобулинов.

При физиологическом значении рН = 7.40 белки находятся преимущественно в форме «белок – основание» и соль «белка – основания» и ёмкость по кислоте буферной системы выше ёмкости по щелочи (таблица 2).

4. Аминокислотные буферные системы.

Почти все аминокислоты имеют значения рН заметно отличающиеся от 7.4 и мощность их невелика.

Таким образом, мощность буферных систем плазмы крови убывает в ряду Н₂СО₃/НСО₃^- >белки > Н₂РО₄^-/НРО₄^2- > аминокислоты.

Эритроциты.

рН эритроцитов в норме 7.25 ± 0.05. Действуют гидрокарбонатная и фосфатная буферные системы. Их мощность невелика по сравнению с мощностью в плазме крови. Большую роль играет система гемоглобин – оксигемоглобин, на долю которой приходится около 80% всей буферной ёмкости цельной крови.

Гемоглобин – слабая кислота (рК_а = 8.2), диссоциирует по схеме:

Недиссоциированной части больше, т.е. , следовательно буферная ёмкость системы HHb/Hb^- выше по щёлочи, чем по кислоте (таблица 2).

В легких HHb реагирует с О₂,

образуя оксигемоглобин, который переносится кровью в капиллярные сосуды, откуда О₂ попадает в ткани. HHbO₂ – слабая кислота –рК_а (HHbO₂) = 6.95. Поэтому при действии доноров протонов их в первую очередь будет нейтрализовать анион Hb^-

т.к. имеет большее сродство к Н⁺. Но при действии оснований – акцепторов протонов – в первую очередь будет реагировать оксигемоглобин

Система HHbO₂/HbO₂^- осуществляет также протонирование HCO₃- ионов с последующим выделением СО₂ через легкие:

Необходимо также отметить участие эфиров фосфорных кислот в поддержании постоянства рН. Фосфолипиды являются слабыми кислотами. рК_а диссоциации полярных фосфатных групп находятся в интервале 6.8-7.2. Поэтому при физиологическом значении рН=7.25 фосфолипиды мембран эритроцитов находятся как в виде ионизированной, так и неионизированной формы. При этом соотношение ионизированной и неионизированной форм составляет примерно 3:1.

Вывод – сама мембрана эритроцитов обладает буферным действием, поддерживая постоянство рН внутренней среды эритроцитов.

Резюме – совокупное действие нескольких буферных систем обеспечивает кислотно-основной гомеостаз в организме.

Таблица 2.