Белковая буферная система

Изоэлектрическая точка (рI) – это значение рН, при котором белок электронейтрален.

При рН > pI_белка сопряженная кислотно-основная пара представлена молекулой белка, имеющей биполярно-ионное строение, и акцептором протонов – анионом белка, а при рН < pI_белка – молекулой белка и донором протонов – катионом белка.

Н₃ –Prot–COOН ((;–Н+; ((;+H+ Н₃ –Prot–COO^– ((;–ОН–; ((;+ОH– Н₂N–Prot–COO^– +Н₂О

катион анион

Основную часть белков плазмы составляют альбумины и глобулины, изоэлектрические точки которых лежат в слабокислой среде при значениях рН 4,9–6,3, поэтому в физиологических условиях при рН = 7,4 белки находятся преимущественно в виде аниона – акцептора протонов. В связи с этим буферная емкость по кислоте анионного буфера больше, чем по основанию. Так, например, для альбуминов буферная емкость по кислоте 10 ммоль/л, а для глобулинов – 3 ммоль/л.

Из всех свободных аминокислот плазмы крови только гистидин имеет значение рK_a = 6, близкое к значению рН = 7,4, поэтому он обладает значительным буферным действием. Вклад остальных аминокислот очень мал.

Гемоглобиновая буферная система

Гемоглобиновая буферная система работает внутри эритроцитов и состоит из сопряженных кислотно-основных пар: HHb/Hb^– и HHbO₂/HbO .

Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем гемоглобин (рK_a(HHb) = 8,2; pK_a(HHbO₂) = 6,95), поэтому избыток протонов будет в первую очередь связываться анионами гемоглобина:

Н⁺ + Нb^– ((;(( НHb

Н⁺ + HbO ((;(( HHbO₂ ((;(( НHb + O₂

Напротив, анионы гидроксила будут в первую очередь нейтрализоваться оксигемоглобином:

ОН^– + HHbO₂ ((;(( HbO + Н₂О

ОН^– + HHb ((;(( Hb^–+ Н₂О

Гемоглобиновая буферная система эффективно функционирует только в сочетании с другими буферными системами крови (рис. 11).

Образующийся при диссоциации более сильной кислоты HHbO₂ протон связывается в более слабую кислоту HHb, поэтому значение рН практически не изменяется.. Взаимодействие HНbO₂ с HCO и (HbCO ) приводит к образованию СО₂, выдыхаемого легкими. При поступлении в эритроциты HCO для соблюдения электронейтральности происходит удаление из них хлорид-ионов. Образующаяся в тканях более сильная угольная кислота взаимодействует с сопряженными основаниями гемоглобинового буфера Hb^– и HbO . Образующийся при этом HНbO₂ легко распадается вследствие низкого парциального давления кислорода в тканях. Так как анионы HCO уходят в плазму крови, то для соблюдения электронейтральности в эритроциты поступают протолитически неактивные хлорид-анионы, что обусловливает в них менее щелочной характер среды (рН = 7,25) по сравнению с плазмой крови (рН = 7,4).

Нейтрализация кислотных субстратов Н⁺, СО₂Н₂О, Н₂СО₃ в плазме крови тканей происходит следующим образом:

Н⁺ + НСО ((;(( Н₂СО₃; Н⁺ + (Prot)^– ((;(( HРrot; Н⁺ + НРО ((;(( Н₂РО

Н₂О+СО₂+(Prot)^– ((;(( HРrot+НСО ; Н₂О+СО₂+НРО ((;(( Н₂РО +НСО

Н₂СО₃+(Prot)^– ((;(( HРrot + НСО ; Н₂СО₃ + НРО ((;(( Н₂РО +НСО

Нейтрализация кислых продуктов HРrot и Н₂РО происходит при очищении крови в почках.

Ацидоз – уменьшение кислотной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой.

Алкалоз – увеличение кислотной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой.

Рис. 11. Схема совместного действия гемоглобиновой и