ГОУ ВПО «Уральская государственная медицинская академия

Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Кафедра биохимии

Утверждаю

Зав. каф. проф., д.м.н.

Мещанинов В.Н.

_____‘’_____________2007 г

Методическая разработка к практическому занятию № 31 (для преподавателей)

Факультет: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический.

Курс: 2

Семестр: 4

1. ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Кислотно-основное состояние.

2. УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Дать представление о механизмах регуляции КОС и способах коррекции нарушений КОС.

3. ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ:

1. Показать значение КОС в регуляции гомеостаза.

2. Дать представление о физико-химических и физиологических механизмах регуляции КОС.

3. Разобрать основные нарушения КОС и способы компенсации этих нарушений.

4. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЗАНЯТИЯ: 3 акад. часа.

5. МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЯ: учебная комната

6. ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ:

6.1. Набор для входного тест-контроля знаний студентов по теме занятия.

6.2. Набор химреактивов для определения щелочного запаса крови.

6.3. Образцы периферической крови людей.

6.4. Химическая посуда, дозаторы, штативы.

6.5. Микрокалькулятор (приносят студенты).

7. ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЯ:

7.1. Организационные вопросы – 3 мин.

7.2. Введение. Формулировка актуальности, цели и задач практического занятия – 7 мин.

7.3. Проведение тест – контроля исходного уровня знаний студентов – 20 мин.

7.4. Рассмотрение теоретических вопросов темы – 45 мин.

7.5. Перерыв – 10 мин.

7.6. Продолжение рассмотрения теоретических вопросов темы – 20 мин.

7.7. Самостоятельное выполнение студентами лаб. работы и составление отчета – 25 мин.

7.8. Подведение итогов занятия – 5 мин.

8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:

8.1. Дать определение КОС.

8.2. Как влияет рН на физиологические и биохимические процессы в организме?

8.3. Каково значение электронейтральности и изоосмолярности для состояния клетки?

8.4. Назовите физиологические процессы регуляции КОС и объясните механизмы их действия?

8.5. Объясните работу бикарбонатного буфера, покажите его главенствующую роль, связь с работой дыхательной системы.

8.6. Покажите работу фосфатного буфера, его связь с бикарбонатным.

8.7. Какова роль карбоангидразы, ее локализация, строение.

8.8. Объясните механизм действия гемоглобинового буфера и участие его в транспорте кислорода и углекислого газа.

8.9. Как происходит регуляция КОС в почке, покажите на схеме процессы реабсорбции бикарбоната, ацидогенеза и аммониогенеза?

8.10. Каковы причины газового ацидоза и алкалоза, как изменяются показатели КОС при этих нарушениях?

8.11. Назовите причины негазовых нарушений КОС, изменения показателей при этих нарушениях.

8.12. Как происходит компенсация нарушений КОС?

8.13. Как изменяются показатели КОС при гиперкомпенсации? Образование смешанных нарушений КОС.

8.14. При каких видах нарушений КОС возникает анионная разность?

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ

Кислотно-основное состояние (КОС)иликислотно-основное равновесие (КОР) - относительное постоянство реакции внутренней среды организма, количественно характеризующееся концентрацией Н⁺.

Концентрацию Н⁺ выражают с помощью величины рН. Концентрация Н⁺, и соответственно величина рН, зависят от соотношения в организме кислот и оснований.

Кислоты Бернстеда - молекулы или ионы, способные отдавать Н⁺.

Основания Бернстеда - соединения, способные принимать Н⁺.

Кислоты и основания имеют в организме экзогенное (поступают с пищей) и эндогенное (образуются в ходе метаболизма) происхождение.

В организме в норме синтезируется больше кислот, чем оснований. Самой распространенной кислотой организма является угольная кислота, в сутки ее образуется около 20 моль, что эквивалентно 1 литру концентрированной серной кислоты. Также в организме образуются другие неорганические (соляная, серная, фосфорная) и органические (амино-, кето-, окси-, нуклеиновые, жирные) кислоты в количестве 80 ммоль/сут.

Кроме кислот в организме синтезируются различные основания, самым сильным из них является аммиак. Основными свойствами также обладают аминокислоты аргинин и лизин, биогенные амины, например, катехоламины, гистамин, серотонин и т.д.

Биологическое значение регуляции рН, последствия нарушений

Н⁺ - положительно заряженные частицы, они присоединяются к отрицательно заряженным группам молекул и анионов, в результате чего те меняют свой состав и свойства. Таким образом, количество Н⁺ в жидкости определяет строение и свойства все основных групп органических соединений – белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов (амфифильных). Самое важное влияние концентрация Н⁺оказывает на активность ферментов. У каждого фермента существует свой оптимум рН, в котором фермент имеет максимальную активность. Например, ферменты гликолиза, ЦТК, ПФШ активны в нейтральной среде, а лизосомальные ферменты, ферменты желудка активны в кислой среде (рН=2). В результате, изменения величины рН вызывает изменение активности отдельных ферментов и приводит к нарушению метаболизма в целом.

Отклонение рН от нормы на 0,1 вызывает заметные нарушения со стороны дыхательной, сердечно-сосудистой, нервной и других систем организма.

При ацидемии возникает:

1. усиление дыхания до резкой отдышки, нарушение дыхания в результате бронхоспазма;

2. нарушение работы сердечно-сосудистой системы. Слабое снижение рН повышает в крови концентрацию катехоламинов, которые активируют пульс, повышают артериальное давление и кровоток. Сильное снижение рН подавляет активность α и β адренорецепторов сердца и сосудов. Наблюдается угнетение сердечной деятельности, снижение давления, возникает аритмия (экстрасистолия вплоть до желудочковой фибрилляции).

3. нарушение работы пищеварительной системы: рвота, диарея (за счет подавления активности α и β адренорецепторов и усиления парасимпатических эффектов).

4. нарушение работы ЦНС: головокружение, сонливость, затем ацидотическая кома.

5. внеклеточная гипергидрия. Избыток Н⁺ поступает в клетки, за ним идет НСО₃^- . Взамен из клетки выходит К⁺иCl^-, которые повышают осмотическое давление внеклеточной жидкости.

При алкалемии возникает:

1. подавление дыхания.

2. повышение нервно-мышечной возбудимости, тетания. Причина снижение в плазме крови концентрации Са²⁺. В плазме увеличивается содержаниеCl^-, в моче уменьшается содержания аммиака (торможение аммониогенеза), увеличивается количество бикарбонатов.

3. нарушение работы пищеварительной системы - запоры (за счет активации β адренорецепторов и угнетения парасимпатических эффектов).

4. нарушение работы сердечно-сосудистой системы – учащение сердцебиения, снижение артериального давления (за счет активации β адренорецепторов и угнетения парасимпатических эффектов).

Сдвиг рН на 0,3 приводит к развитию комы, а на 0,4 - часто несовместим с жизнью.

Основные принципы регуляции КОС

В основе регуляции КОС лежат 3 основных принципа:

1. постоянство рН. Механизмы регуляции КОС поддерживают постоянство рН.

2. изоосмолярность. При регуляции КОС, концентрация частиц в межклеточной и внеклеточной жидкости не изменяется.

3. электронейтральность. При регуляции КОС, количество положительных и отрицательных частиц в межклеточной и внеклеточной жидкости не изменяется.