Воздушное пространство легких плазма крови

В соответствии с уравнением Гендерсона-Гассельбаха рН водородкарбонатного буферного раствора определяется отношением концентрации кислоты Н₂СО₃ и соли NaНСО₃

рН = рКа₁(Н₂СОз) + lg С(NаНСOз)/С(Н₂СОз)

Согласно цепочке содержание Н₂СОз определяется концентрацией растворенного CO₂, которая по закону Генри пропорциональна парциальному давлению CO₂ в газовой фазе [СО₂]р = КГр (CO₂). В конечном счете оказывается, что с(H₂СОз) пропорциональна р(СО₂), и выражение принимает вид:

рН = 6, 36 +lg С(NаНСОз) – lg р(СО₂), где 6, 36 - отрицательный десятичный логарифм константы диссоциации угольной кислоты рКа (Н₂СОз) с поправкой на константу Генри; р(СО₂) - пропорциональное давление CO₂ в альвеолярных легких.

Водороднокарбонатная буферная система действует как эффективный буфер при рН = 7, 4. При поступлении в кровь кислоты - доноров Н⁺ равновесие 3 смещается влево по принципу Ле-Шателье в результате того что Н⁺ связываются с НСОз^- в молекулы Н₂СОз. При этом концентрация Н₂СОз повышается, а концентрация НСОз^- соответственно понижается. Повышение концентрации Н₂СОз в свою очередь приводит к смещению равновесия 2 влево. Это вызывает распад Н₂СОз и увеличения концентрации CO₂, растворенного в плазме. В результате смещается равновесие 1 влево и давление CO₂ в легких растет. Избыток CO₂ выводится из организма. В результате описанных процессов водородкарбонатная система крови быстро приходит в равновесие с СО₂ в альвеолах и эффективно обеспечивает поддержание постоянства рН плазмы крови. Ее буферная емкость по кислоте составляет В_а = 40 ммоль/л плазмы крови, а буферная емкость по щелочи В_в =1-2 ммоль/л плазмы крови.

Фосфатная буферная система HPО₄^2-/H₂PО₄^- состоит из слабой кислоты H₂PО₄^- и сопряженного основания НРО₄^2-. В основе ее действия лежит кислотно- основное равновесие:

Н ₂ РО₄^- «H⁺ + НР0₄^2-

Фосфатная буферная система способна сопротивляться изменению рН в интервале 6, 2-8, 2 т.е. обеспечивать значительную долю буферной емкости крови. Из уравнения Гендерсона-Гассельбаха для этой буферной системы следует, что в норме при 7, 4 отношение концентрации соли (НРО₄^-2) и кислоты (H₂PО₄^-) примерно составляет 3, 5:

рН = 7, 4 = 6, 86 +lg С(НР0₄^2-)/С(Н₂Р0₄^-), где 6, 86 = рК_а(H₂PО₄^-)

Отсюда lg с(НР0₄^2-)/С(Н₂Р0₄^-) = 7, 4 - 6, 86 = 0, 54 и С(HP0₄^2-)/С(H₂P0₄^-) = 3, 5.

 

Фосфатная буферная система имеет более высокую емкость по кислоте, чем по щелочи. Ва=1-2 ммоль/л, Вв=0, 5 ммоль/л. Поэтому фосфатная система участвует в нейтрализации как кислых так основных продуктов метаболизма. В связи с малым содержанием фосфатов в плазме крови она менее мощная, чем водороднокарбонатная буферная система.

Белковая буферная система состоит из «белка-соли» и «белка-основания».

R - CH - COO- + H+ «R - CH - COO- ½ ½ NH2 NH3+ белок основание белок соль

 

Соответствующее кислотно-основное равновесие в среде, близкой к нейтральной, смещено влево и количество «белка-основания» преобладает.

Основную часть белка плазмы крови (»90%) составляют альбумины и глобулины. Буферная емкость, определяется белками плазмы, зависит от концентрации белков, их вторичной и третичной структуры и числа свободных протон акцепторных групп. Эта система может нейтрализовать как основные так и кислые продукты. Однако, вследствие преобладания форм «белок-основание» ее буферная емкость значительно выше по кислоте и составляет для альбуминов Ва=10 ммоль/л, для глобулинов Ва=3 ммоль/л.

Буферная емкость аминокислот плазмы крови незначительна как по кислоте, так и по щелочи. Это связанно с тем, что почти все аминокислоты имеют значение рКа, очень далекое от рКа=7. Поэтому при физиологическом значении их мощность мала. Практически только одна аминокислота-гистидин (рКа=6) обладает значительным буферным действием, при значениях близких к рН плазмы крови.

Таким образом, мощность буферных систем плазмы крови уменьшается в направлении

Уменьшение мощности буферных систем
¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ®

НСО₃^-/Н₂СО_з > белки > HP0₄^2-/H₂P0₄^- > аминокислоты

Эритроциты. Во внутренней среде эритроцитов в норме поддерживается постоянное рН=7, 25. Здесь также действуют бикарбонатная, фосфатная и белковая буферные системы (гемоглобин-оксигемоглобин), поддерживая постоянную рН внутри эритроцитов, эти системы обеспечивают поддержание рН в целом в плазме крови. Гемоглобиновая буферная система тесно связанна с бикарбонатной. Так, рН в эритроцитах равно 7, 25, что меняет соотношение концентрации соли (НСО₃^-) и кислоты (Н₂СОз), оно здесь несколько меньше, чем в плазме крови. Из уравнения Гендерсона - Гассельбаха для буферных систем первого типа следует:

7, 25 = 6, 4 +lg С(НСОз^-)/ С(Н₂СОз),

где lgС(НСОз^-)/С(Н₂СО_з) = 0, 85 и отношение концентраций равно С(НСО_з^-)/ С(Н₂СОз) = 7/1.

Фосфатная буферная система в клетках играет гораздо большую роль, чем в плазме. Прежде всего это связанно с тем, что в эритроцитах неорганических фосфатов больше чем в плазме крови. Кроме того, большое значение в поддержании постоянного значения рН играют эфиры фосфорных кислот, главное фосфолипиды, составляющие основу мембран эритроцитов.

Таким образом, в поддержании постоянства кислотно-щелочного равновесия в крови участвует ряд буферных систем, обеспечивающих кислотно-основной гомеостаз организма.

 

Таблица 2 ЗНАЧЕНИЕ рН РАЗЛИЧНЫХ БИОЖИДКОСТЕЙ И ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА
Биожидкость	РН (в норме)
Сыворотка крови	7, 40±0, 05
Слюна	6, 35-6, 85
Чистый желудочный сок	0, 9-1, 1
Моча	4, 8-7, 5
Спинномозговая жидкость	7, 40±0, 05
Сок поджелудочной железы	7, 5-8, 0
Содержимое тонкого кишечника	7, 5-8, 0
Желчь в протоках	7, 4-8, 5
Желчь в пузыре	5, 4-6, 9