31

ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

Экз №__

Кафедра клинической биохимии и лабораторной диагностики

«УТВЕРЖДАЮ»

ИО начальника кафедры

клинической биохимии и

лабораторной диагностики

полковник медицинской службы

В.ПАСТУШЕНКОВ

«___» _____________ 2008 г.

доцент кафедры клинической биохимии и лабораторной диагностики

доктор медицинских наук В.АНТОНОВ

_____________________________________________________________________

Должность, ученая степень, ученое звание, воинское звание, инициал имени, фамилия автора (авторов)

ЛЕКЦИЯ № 29

_________________________________________

(Номер по тематическому плану изучения дисциплины) по дисциплине: «Биохимия»

___________________________________________________________

(Наименование учебной дисциплины)

на тему: «Биохимия кислотно-основного состояния и

водноэлектролитногообмена»

________________________________________________

(наименование темы занятий по тематическому плану изучения дисциплины)

с курсантами и студентами 2 курса факультетов подготовки врачей

(военно-медицинских специалистов иностранных армий)

Обсуждена и одобрена на заседании кафедры

«____» ____________ 200___ г.

Протокол №______

Уточнено (дополнено):

«____» ____________ 200___ г.

_____________________________________

(воинское звание, подпись, инициал имени, фамилия)

Лекция на тему: «Биохимия кислотно-основного состояния и

водноэлектролитногообмена»

Учебные групп: курсанты и слушатели II курса ФПВ

Цель лекции: Рассмотреть биохимические закономерности функционирования систем кислотно-основного состояния (КОС) и водно-электролитного обмена (ВЭО), показатели используемые в лабораторной диагностике их нарушений.

Время лекции: 2 часа

План лекции.

Введение.

Кислотно-основное состояние

- Буферные системы.

- Активность дыхательной системы и кислотно-основное состояние

- Функциональная активность почек и кислотно-основное состояние

.Нарушения кислотно-основного состояния

.Водно-электролитный обмен

.Лабораторные показатели водно-электролитного обмена.

Заключение

Введение

Высокоорганизованные организмы, включая и человека, имеют внутреннюю среду, которая сформировалась в процессе эволюционного развития и является необходимым структурным компонентом многоклеточного организма. Необходимость формирования внутренней среды в эволюции была обусловлена рядом обстоятельств, среди которых немаловажными стали изменения среды существования (внешней среды), несопоставимые с жизнедеятельностью клетки и интеграция клеток в многоклеточный организм. Внутреннюю среду организма можно разделить на «внутреннюю атмосферу» и «внутренний океан». «Внутренней атмосферой» называют объем воздуха, находящийся в альвеолах и мелких бронхиолах. Остальной воздух, который находится вне этого объема и контактирует с внешней атмосферой, определяют как воздух «мертвого пространства». «Мертвое пространство» выполняет функцию барьера между внешней атмосферой и воздухом альвеолярного пространства.

«Внутренний океан» включает в себя кровь, лимфу, межклеточную и межтканевую жидкости, ликвор, эндолимфу и другие специализированные водные растворы. Граница между внутренними растворами и внешней средой проходит по кожному покрову и слизистым оболочкам.

Внутреннюю среду характеризует относительно небольшой диапазон изменений количества газов и воды, органических и неорганических веществ, несмотря на то, что клетки утратившие возможность непосредственного получения пластического и трофического материала из внешней среды и удаления в нее продуктов своей жизнедеятельности, постоянно совершают обмен с внутренней средой организма. Таким образом, назначение внутренней среды состоит в создании оптимальных и очень стабильных условий для деятельности каждой клетки организма.

Кислотно-основное состояние

Постоянная концентрация ионов водорода во внутренней среде организма является одним из её важнейших физико-химических и физиологических свойств. Активность биохимических, физико-химических и физиологических процессов, составляющих функционально единую систему поддержания стабильной концентрации ионов водорода, определяют как кислотно-основное состояние (КОС).

Правильное течение процессов обмена веществ возможно при незначительных колебаниях концентрации ионов водорода в тканях. В процессе метаболизма в результате превращений веществ в течение 24 ч образуется около 15000 ммоль угольной кислоты (H₂CO₃) и до 1 ммоль/кг массы тела нелетучих кислот. Основным источником нелетучих кислот являются серосодержащие белки пищи и распадающиеся белки клеток, продукты неполного окисления жирных кислот и углеводов (кетокислоты, молочная кислота и др.). Значения рН, совместимые с жизнью, находятся в пределах от 6.80 до 7.80 единиц (160 нмоль/л - 16 нмоль/л). Состоянию нормы соответствует еще более узкий диапазон значений рН. В частности для крови он составляет 7.37–7.44, со средним значением 7.40 (40 нмоль/л). Образующиеся в результате метаболизма кислоты, а при их диссоциации ионы водорода и основания, в норме не должны изменять величину рН за пределы диапазона физиологической нормы. В организме физиологически приемлемый оптимум значений концентрации Н^ поддерживается благодаря сбалансированному уровню активности функционально единой системы, включающей биохимические, буферные и физиологические процессы.

Реакция организма на образование физиологически избыточных количеств СО₂ и H^ включает:

1) химичеcкое действие вне- и внутриклеточных буферов;

2) изменение интенсивности:

- внутриклеточных биохимических процессов образования H⁺ и СО₂;

- альвеолярной вентиляции, контролирующей уровень P_СО2;

- почечной экскреции Н^, реабсорбции и синтеза бикарбоната.

При нормальных условиях буферные, биохимические и физиологические процессы регуляции поддерживают устойчивое равновесие между образованием и удалением Н^ и СО₂, что обеспечивает в крови значение рН – 7.4 – 6.8 (рис.1).

Рис.1. А – продукция ионов водорода в организме человека (pH крови отражает уровень равновесия между процессами продукции и удаления ионов водорода). Б – pH биологических сред организма в сравнении с плазмой крови

БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

Соединения, предотвращающие резкое изменение концентрации ионов водорода, называются буферами. К ним относятся кислотно-основные пары, образованные слабыми кислотами (НА) и их кислотными остатками (А^), которые обладают основными свойствами, так как способны связывать ионы водорода:

Н^  А^  НА

Основными буферными системами организма являются - бикарбонатная, гидрофосфатная и белковая, включающая гемоглобиновый буфер(рис.2).

Рис.2. Буферные системы плазмы крови

Другие буферные системы организма менее важны в количественном отношении. Буферные системы в организме присутствуют как вне, так и внутри клеток. В буферной системе взаимосвязь между компонентами – ионами водорода, основными остатками и молекулами кислоты подчиняется закону действующих масс:

К_а  [Н^] А^]/НА],

где К_а – константа диссоциации кислоты, её значение соответствует молярной концентрации кислоты, при которой половина всех молекул вещества находится в ионизированной форме.

Преобразуя это уравнение относительно концентрации иона водорода получаем:

[Н^]=К_а[НА]/  А^],

Логарифмируя значения величин уравнения, имеем:

pH= рК_а + lg ([A^]/[НА]),

где рН – отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода(-lg [H^]);

рК_а – отрицательный десятичный логарифм значения константы диссоциации кислоты – (lg [К_а]).

Полученное выражение – это уравнение Гендерсона – Гассельбаха. Оно позволяет рассчитать рН буферной системы по значениям рК_а и отношению молярных концентраций основания и кислоты, или же, напротив, определить величину молярного отношения основания и кислоты, когда известны значения рН и рК_а.

Внеклеточные буферы

Внеклеточные буферы в течение 1–2 с реагируют на изменения рН при нагрузке как кислотами, так и щелочами. Внеклеточные буферы способны компенсировать более 50% органических и практически всех неорганических кислот, образующихся при сбалансированном метаболизме. Более половины буферной емкости внеклеточных буферов приходится на бикарбонатную буферную систему. Остальная часть внеклеточной буферной емкости распределяется в основном между гидрофосфатной, белковой и другими буферными системами.

ФОСФАТНАЯ БУФЕРНАЯ СИСТЕМА

(H₂PO₄^-/ HPO₄^2-)

Фосфатная буферная система в крови не играет столь значимой роли, как бикарбонатная, однако ее доля в буферной емкости плазмы крови все же достаточно значительна. Компоненты фосфатной буферной системы реагируют с кислыми или основными эквивалентами, что ситуационно определяется характером воздействия на забуференную среду.

Действие фосфатной буферной системы при нагрузке среды кислыми продуктами проявляется увеличением содержания дигидрофосфата (H₂PO₄^-) и снижением концентрации гидрофосфата (HPO₄^2-).

Например:

Н₂SO₄ + 2Na₂HPO₄  Na₂SO₄ + 2NaH₂PO₄