Кислотно-щелочное равновесие. Буферные системы крови. Ацидоз и алкалоз

Кислотно-щелочное равновесиеЗдравствуйте! Приветствую Вас на страницах сайта!

Продолжаем тему кислотно-щелочного равновесия или баланса. Мы уже поговорили о том, что тема эта принципиально важна для нашего здоровья (посмотреть первую публикацию можно здесь), подробно рассмотрели, что представляет собой показатель рН (если пропустили — читайте здесь). Сегодня очень коротко остановимся на буферных системах крови — нашей первой «линии защиты», задача которой — поддерживать кислотно-щелочное равновесие на должном уровне, познакомимся с такими состояниями, как ацидоз и алкалоз, а также посмотрим, как влияет закисление внутренних сред организма на белки и, в частности, на ферменты.

Буферные системы крови

Здесь нам придётся вспомнить школьные знания по химии, но, сказу скажу, что глубоко погружаться в эту науку, прописывать сложные химические формулы и анализировать биохимические процессы мы не будем. Кому интересно — поищите информацию в сети, её много. Нам важно понять суть, то есть, что представляют собой эти «охранные» системы.

Буферные системы представляют собой растворы, содержащие слабую кислоту и щелочную соль этой же кислоты.

В буферных растворах рН практически не изменяется от добавления небольших количеств кислоты или щелочи, а также при разведении.

Вспомним, что кислоты нейтрализуются щелочными элементами, которые, вступая в соединение с кислотным остатком, замещают ионы водорода. В результате появляются соли.

Соли представляют собой вещества, в которых атомы металла связаны с кислотным остатком. Исключением являются соли аммония, где с кислотным остатком связаны не атомы металла, а аминогруппа (NH4+).

То есть, для буферных систем важно наличие щелочных химических элементов.

К числу исключительных свойств нашего организма относится способность поддерживать постоянство рН биологических жидкостей, тканей и органов, обусловленное наличием нескольких буферных систем.

Гидрокарбонатная (бикарбонатная) система является основным буфером плазмы крови и межклеточной жидкости.

Гидрокарбонатами (устаревшее название – бикарбонаты) называют кислые соли угольной кислоты. Кислые соли, помимо кислотного остатка, содержат ионы водорода. Кислые карбонаты хорошо растворимы в воде.

Гидрокарбонатная буферная система представлена слабой угольной кислотой (Н2СО3) и кислой солью этой же кислоты (НСО3-).

В организме угольная кислота постоянно возникает в результате гидратации диоксида углерода — продукта окисления углеводов, белков и жиров. В процессе химических реакций положительно заряженные ионы щелочного металла, например, натрия или калия, замещают в угольной кислоте один атом водорода. Образуется гидрокарбонат: гидрокарбонат натрия (NaHCO3), гидрокарбонат калия (КНСО3) и другие.

Если кислотность крови возрастает, то кислоты взаимодействуют с гидрокарбонатами. Образуются нейтральные соли и угольная кислота, которая, под действием фермента, разлагается на воду и углекислый газ, который выводится из организма.

При накоплении в крови щелочей, они взаимодействуют с угольной кислотой. Образуются гидрокарбонат и вода.

Буферная ёмкость гидрокарбонатной системы значительно выше по кислоте. Другими словами, гидрокарбонатная буферная система особенно эффективно компенсирует действие кислых продуктов обмена, поступающих в кровь. Плазма крови имеет высокую буферную ёмкость.

Фосфатная система выполняет буферную роль главным образом во внутриклеточной среде. В крови фосфатный буфер находится в тесном взаимодействии с гидрокарбонатной буферной системой.

Фосфатная буферная система представляет собой сопряжённую кислотно-основную пару, в которой роль кислоты выполняет однозамещённый фосфат, взаимодействующий с поступившими в кровь щелочными продуктами, а роль соли — двузамещённый фосфат, вступающий в реакцию с более сильными кислотами.

Гемоглобиновая система является самой мощной и составляет более половины всей буферной ёмкости крови.

Регуляция рН крови связана с ролью гемоглобина в транспорте кислорода и углекислого газа и с амфолитными свойствами гемоглобина-белка. В лёгких гемоглобин присоединяет кислород и становится оксигемоглобином. В тканях оксигемоглобин отдаёт кислород, который используется клетками организма, и, присоединив к себе углекислый газ, возвращается в лёгкие, где отдаёт углекислый газ и вновь присоединяет кислород. Гемоглобин, отдавший кислород, называется восстановленным или дезоксигемоглобином.

Оксигемоглобин имеет свойства слабой кислоты, а дезоксигемоглобин – слабого основания. В реакциях принимает участие калиевая соль гемоглобина.

Действие белковой буферной системы основано на амфолитных свойствах белков плазмы, которые в кислой среде ведут себя как основания, а в щелочной – как кислоты. Кислотные свойства белкам придают карбоксильные группы (СООН), а основные – наличие аминогруппы (NH2).

Помимо буферных систем крови, в поддержании кислотно-щелочного равновесия участвуют лёгкие, почки, печень, органы желудочно-кишечного тракта, другие органы.

Лёгкие регулируют кислотно-щелочной баланс за счёт выдыхания углекислой части. Через лёгкие выделяется около 90% образующихся в организме кислых валентностей.

Почки выводят нейтрализованные кислоты, связывают ионы водорода и возвращают в кровь ионы натрия и гидрокарбоната. Механизм регуляции кислотно-щелочного баланса почками тесно связан с водно-солевым обменом.

В печени окисляется большинство органических кислот, при этом промежуточные и конечные продукты окисления или не имеют кислого характера, или представляют собой летучие кислоты (углекислота), которые удаляются лёгкими. Молочная кислота в печени преобразуется в гликоген (животный крахмал). Печень также имеет способность удалять неорганические кислоты вместе с желчью.

Механизм регуляции кислотно-щелочного равновесия заключается в совместном действии буферных систем, внешнего дыхания, кровообращения и выделения.

При поражении лёгких или почек функциональные возможности органа по поддержанию кислотно-щелочного равновесия снижаются, а без помощи выделительной системы буферные системы могут не удержать баланс.

Постоянная чрезмерная нагрузка на компенсаторные системы может привести к их декомпенсации, что в первую очередь проявится в нарушениях обмена веществ не только в пределах клетки, но и в масштабах всего организма.

Состояние, при котором кислотно-щелочное равновесие смещается в кислую сторону, называется ацидоз, в щелочную сторонуалкалоз.

Организм человека более устойчив к некоторому ощелачиванию, в действительности значительно чаще наблюдается закисление.

Кислотно-щелочное равновесие – показатель весьма переменчивый, может изменяться под воздействием самых разных факторов.

При переохлаждении в организме наблюдается некоторое защелачивание, в жару или при повышении температуры тела – закисление. При тяжёлой физической работе или во время интенсивных спортивных тренировок, связанных с расходом большого количества белка, увеличивается выработка молочной кислоты, что приводит к закислению.

Самыми сильными закислителями являются стресс, страх, раздражение. При стрессе выделяются гормоны адреналин и кортизол (гормоны стресса), которые «подкисляют» кровь.

Но, как бы ни влияла на нас окружающая среда, физические нагрузки и эмоции, основным фактором, балансирующим процессы в организме, является еда!

Именно из еды мы получаем те питательные вещества, которые участвую в обменных процессах, восполняют потери минеральных элементов, витаминов, аминокислот, без которых невозможно состояние, которое мы называем здоровье.

Здоровье возможно, когда в организме есть щелочные элементы, прежде всего, калий, натрий, кальций, магний, а также фосфор, иначе уровень pH может выйти за рамки совместимых с жизнью пределов.

Организм человека располагает механизмами координации происходящих в нём физиологических и биохимических процессов и подержания постоянства внутренней среды. Эта координация называется гомеостаз (от греч. «гомео» — подобный, «стазис» — постоянство, состояние).

Гомеостаз осуществляется путём гуморальной регуляции (от лат. «гумор» — жидкость), то есть через кровь, тканевую жидкость, лимфу и так далее с помощью биологически активных веществ (ферментов, гормонов и других) при участии нервной системы.

В предыдущей статье мы уже отметили, что сохранение постоянства кислотности жидкостных сред имеет для жизнедеятельности организма человека первостепенное значение.

Биологические процессы внутри физического тела протекают правильно, когда сохраняется определённый уровень рН жидких сред. Клетки получают достаточное количество кислорода, выполняют свои функции, активно размножаются. Эффективно протекают процессы синтеза белков и липидов, энергообразования, минеральный, водный обмен и другие жизненно важные процессы. Нормально работают ферменты, гормоны, иммунная система.

Напомню, что ферменты и многие гормоны имеют белковую природу.

Белки представляют собой очень большие полимерные молекулы, мономерами которых служат аминокислоты. За счёт внутримолекулярных взаимодействий белки образуют определённую пространственную структуру, называемую конформацией белка.

Поддержание характерной для белков конформации возможно благодаря возникновению множества слабых связей между участками полипептидной цепи.

Белки состоят из огромного числа атомов, которые находятся в постоянном движении, что приводит к небольшим перемещениям отдельных участков полипептидной цепи, которые обычно не нарушают общую структуру белка и его функции.

Однако при изменении химических и физических свойств среды пространственная структура белка может меняться. При этом в молекуле белка разрывается большое количество слабых связей, что приводит к разрушению её нативной конформации, а потеря нативной конформации сопровождается утратой специфических функций белка. Этот процесс называется денатурацией.

Денатурацию белка вызывают факторы, способствующие разрыву водородных, ионных и других связей, которые стабилизируют пространственную структуру белков:

  • кислоты и щёлочи, которые, изменяя рН среды, вызывают перераспределение связей в молекуле белка;
  • некоторые органические вещества, например, этиловый спирт, фенол и его производные;
  • соли тяжёлых металлов (ртути, меди, серебра, свинца и других);
  • температура выше 50 градусов Цельсия.

В нашем организме находятся десятки тысяч индивидуальных белков, выполняющих самые разные жизненно важные функции, включая «строительство» новых клеток, защиту от чужеродных микроорганизмов, обеспечение клеток кислородом и так далее.

Белки очень чувствительны к химическому и физическому состоянию среды, поэтому есть смысл задуматься о важности поддержания кислотно-щелочного баланса внутренних сред в оптимальных для жизни пределах.

В норме кислотно-щелочное равновесие крови может смещаться в ту или другую сторону на короткое время. У здорового человека оно успевает восстановиться самостоятельно.

Ацидоз может вредить организму незаметно в течение длительного времени, у кого-то месяцами, у кого-то годами, но в какой-то момент организм перестаёт справляться, и возникают острые состояния, а причина одна – закисление внутренней среды.

В следующей статье мы более подробно рассмотрим, что представляет собой внутренняя среда организма, как закисление внутренней среды влияет на капилляры и отражается на работе сердечно-сосудистой системы.

P.S. Следите за обновлением сайта, а лучше подпишитесь на новости — Вы получите все новинки первыми!

С заботой о Вас,

Наталия Ополева

{lang: 'ru'}

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *