Syre-base-balancen spiller en stor rolle i den menneskelige krops normale funktion. Blodet, der cirkulerer i kroppen, er en blanding af levende celler, der er i et flydende habitat. Den første sikkerhedsfunktion, der styrer pH-niveauet i blodet, er buffersystemet. Dette er en fysiologisk mekanisme, der sikrer, at parametrene for syre-base-balancen opretholdes ved at forhindre pH-fald. Hvad det er, og hvilke sorter det har, finder vi ud af nedenfor.
Description
Buffersystemet er en unik mekanisme. Der er flere af dem i menneskekroppen, og de består alle af plasma og blodceller. Buffere er baser (proteiner og uorganiske forbindelser), der binder eller donerer H+ og OH- og ødelægger pH-skiftet inden for tredive sekunder. En buffers evne til at opretholde en syre-base balance afhænger af antallet af grundstoffer, som den er sammensat af.
Typer af blodbuffere
Blod, der konstant bevæger sig, er levende celler,der findes i et flydende medium. Normal pH er 7, 37-7, 44. Bindingen af ioner sker med en bestemt buffer, klassificeringen af buffersystemer er angivet nedenfor. Det består selv af plasma og blodceller og kan være fosfat, protein, bicarbonat eller hæmoglobin. Alle disse systemer har en ret simpel virkningsmekanisme. Deres aktivitet er rettet mod at regulere niveauet af ioner i blodet.
Funktioner af hæmoglobinbuffer
Hæmoglobinbuffersystemet er det mest kraftfulde af alle, det er en alkali i kapillærerne i væv og en syre i et sådant indre organ som lungerne. Det tegner sig for omkring femoghalvfjerds procent af den samlede bufferkapacitet. Denne mekanisme er involveret i mange processer, der forekommer i menneskeligt blod, og har globin i sin sammensætning. Når hæmoglobinbufferen skifter til en anden form (oxyhæmoglobin), ændres denne form, og det aktive stofs sure egenskaber ændres også.
Kvaliteten af reduceret hæmoglobin er mindre end kulsyrens, men bliver meget bedre, når den oxideres. Når surhedsgraden af pH er erhvervet, hæmoglobin kombinerer hydrogenioner, viser det sig, at det allerede er reduceret. Når kuldioxid fjernes fra lungerne, bliver pH-værdien basisk. På dette tidspunkt fungerer hæmoglobin, som er blevet oxideret, som en protondonor, ved hjælp af hvilken syre-base-balancen afbalanceres. Så bufferen, som består af oxyhæmoglobin og dets kaliums alt, fremmer frigivelsen af kuldioxid fra kroppen.
Dette buffersystem fungereren vigtig rolle i åndedrætsprocessen, da den udfører transportfunktionen med at overføre ilt til væv og indre organer og fjerne kuldioxid fra dem. Syre-base-balancen inde i erytrocytterne holdes på et konstant niveau, derfor også i blodet.
Når blodet er mættet med ilt, bliver hæmoglobin til en stærk syre, og når det afgiver ilt, bliver det til en ret svag organisk syre. Systemerne med oxyhæmoglobin og hæmoglobin er indbyrdes konverterbare, de eksisterer som ét.
Funktioner af bikarbonatbuffer
Bikarbonatbuffersystemet er også kraftfuldt, men også det mest kontrollerede i kroppen. Det tegner sig for omkring ti procent af den samlede bufferkapacitet. Den har alsidige egenskaber, der sikrer dens to-vejs effektivitet. Denne buffer indeholder et konjugeret syre-base-par, som består af molekyler såsom kulsyre (protonkilde) og anionbicarbonat (protonacceptor).
Bikarbonatbuffersystemet fremmer således en systematisk proces, hvor en kraftig syre kommer ind i blodbanen. Denne mekanisme binder syren til bicarbonat-anionerne og danner kulsyre og dens s alt. Når alkali kommer ind i blodet, binder bufferen til kulsyre og danner et bicarbonats alt. Da der er mere natriumbicarbonat i humant blod end kulsyre, vil denne bufferkapacitet have en høj surhedsgrad. Med andre ord carbonhydridbuffersystemet (bikarbonat) er rigtig godt til at kompensere for stoffer, der øger surhedsgraden i blodet. Disse omfatter mælkesyre, hvis koncentration stiger ved intens fysisk anstrengelse, og denne buffer reagerer meget hurtigt på ændringer i syre-base-balancen i blodet.
Features af fosfatbuffer
Det humane fosfatbuffersystem fylder tæt på to procent af den samlede bufferkapacitet, hvilket er relateret til indholdet af fosfater i blodet. Denne mekanisme opretholder pH i urinen og væsken, der er inde i cellerne. Bufferen består af uorganiske fosfater: monobasisk (virker som en syre) og dibasisk (fungerer som alkali). Ved normal pH er forholdet mellem syre og base 1:4. Med en stigning i antallet af hydrogenioner binder fosfatbuffersystemet til dem og danner en syre. Denne mekanisme er mere sur end basisk, så den neutraliserer perfekt sure metabolitter, såsom mælkesyre, der kommer ind i den menneskelige blodbane.
Funktioner i proteinbufferen
Proteinbuffer spiller ikke en så speciel rolle i at stabilisere syre-base-balancen sammenlignet med andre systemer. Det tegner sig for omkring syv procent af den samlede bufferkapacitet. Proteiner er opbygget af molekyler, der kombineres for at danne syre-base forbindelser. I et surt miljø fungerer de som alkalier, der binder syrer, i et basisk miljø sker alt omvendt.
Dette fører til dannelsen af et proteinbuffersystem, somdet er ret effektivt ved en pH-værdi på 7,2 til 7,4. En stor del af proteinerne er repræsenteret af albuminer og globuliner. Da proteinladningen er nul, er den ved normal pH i form af alkali og s alt. Denne bufferkapacitet afhænger af antallet af proteiner, deres struktur og frie protoner. Denne buffer kan neutralisere både sure og basiske produkter. Men dens kapacitet er mere sur end basisk.
Funktioner af erytrocytter
Norm alt har erytrocytter en konstant pH - 7, 25. Hydrocarbonat- og fosfatbuffere har en effekt her. Men magtmæssigt adskiller de sig fra dem i blodet. I erytrocytter spiller proteinbufferen en særlig rolle ved at forsyne organer og væv med ilt samt fjerne kuldioxid fra dem. Derudover holder den en konstant pH-værdi inde i erytrocytterne. Proteinbufferen i erytrocytter er tæt beslægtet med bikarbonatsystemet, da forholdet mellem syre og s alt her er mindre end i blodet.
Eksempel på buffersystem
Løsninger af stærke syrer og baser, som har svage reaktioner, har en variabel pH. Men blandingen af eddikesyre med dens s alt bevarer en stabil værdi. Selvom du tilføjer syre eller alkali til dem, vil syre-base-balancen ikke ændre sig. Som et eksempel kan du overveje acetatbufferen, som består af syren CH3COOH og dens s alt CH3COO. Tilføjer du en stærk syre, så vil basen af s altet binde H + ionerne og blive til eddikesyre. S alt anion reduktionafbalanceret af en stigning i syremolekyler. Som et resultat er der ringe ændring i forholdet mellem syren og dens s alt, så pH ændres ganske umærkeligt.
buffersystemers virkningsmekanisme
Når sure eller basiske produkter kommer ind i blodbanen, opretholder bufferen en konstant pH-værdi, indtil de indkommende produkter udskilles eller bruges i metaboliske processer. Der er fire buffere i menneskeblod, som hver består af to dele: en syre og dens s alt, samt en stærk alkali.
Effekten af en buffer skyldes, at den binder og neutraliserer de ioner, der følger med sammensætningen, der svarer til den. Da kroppen i naturen mest af alt møder underoxiderede stofskifteprodukter, er bufferens egenskaber mere anti-syre end anti-alkaliske.
Hvert buffersystem har sit eget funktionsprincip. Når pH-niveauet falder til under 7,0, begynder deres kraftige aktivitet. De begynder at binde overskydende frie brintioner og danner komplekser, der flytter ilt. Det flytter til gengæld til fordøjelsessystemet, lungerne, huden, nyrerne og så videre. Sådan transport af sure og basiske produkter bidrager til deres aflæsning og udskillelse.
I den menneskelige krop spiller kun fire buffersystemer en vigtig rolle i at opretholde syre-base-balancen, men der er andre buffere, såsom acetatbuffersystemet, som har en svag syre (donor) og dens s alt (acceptor). Disse mekanismers evneat modstå ændringer i pH, når syre eller s alt kommer ind i blodet, er begrænset. De opretholder kun syre-base balance, når en stærk syre eller alkali tilføres i en vis mængde. Hvis den overskrides, vil pH-værdien ændre sig dramatisk, buffersystemet vil ophøre med at fungere.
Buffereffektivitet
Buffere af blod og erytrocytter har forskellig effektivitet. I sidstnævnte er det højere, da der er en hæmoglobinbuffer her. Faldet i antallet af ioner sker i retningen fra cellen til det intercellulære miljø og derefter til blodet. Dette tyder på, at blodet har den største bufferkapacitet, mens det intracellulære miljø har den mindste.
Når celler metaboliseres, opstår der syrer, som passerer ind i den interstitielle væske. Dette sker jo lettere, jo flere af dem optræder i cellerne, da et overskud af brintioner øger cellemembranens permeabilitet. Vi kender allerede klassificeringen af buffersystemer. I erytrocytter har de mere effektive egenskaber, da kollagenfibre her stadig spiller en rolle, som reagerer ved hævelse på ophobning af syre, de optager det og frigiver erytrocytter fra brintioner. Denne evne skyldes dens absorptionsegenskab.
Interaktion mellem buffere i kroppen
Alle de mekanismer, der er i kroppen, er indbyrdes forbundne. Blodbuffere består af flere systemer, hvis bidrag til at opretholde syre-base-balancen er forskelligt. Når blod kommer ind i lungerne, modtager det ilt.ved at binde sig til hæmoglobin i røde blodlegemer og danne oxyhæmoglobin (syre), som holder pH-niveauet. Ved hjælp af kulsyreanhydrase sker der en parallel rensning af lungernes blod fra kuldioxid, som i erytrocytter præsenteres i form af en svag dibasisk kulsyre og carbaminohæmoglobin, og i blodet - kuldioxid og vand.
Med et fald i mængden af svag dibasisk kulsyre i erytrocytter trænger den fra blodet ind i erytrocytten, og blodet renses for kuldioxid. Således passerer en svag dibasisk kulsyre konstant fra cellerne ind i blodet, og inaktive chloridanioner kommer ind i erytrocytterne fra blodet for at bevare neutraliteten. Som et resultat er røde blodlegemer surere end plasma. Alle buffersystemer er berettiget af protondonor-acceptor-forholdet (4:20), som er forbundet med de særlige forhold ved metabolismen af den menneskelige krop, som danner et større antal sure produkter end alkaliske. Indikatoren for syrebufferkapacitet er meget vigtig her.
Udvekslingsprocesser i væv
Syre-base-balancen opretholdes af buffere og metaboliske transformationer i kropsvæv. Dette understøttes af biokemiske og fysisk-kemiske processer. De bidrager til tabet af syre-base egenskaber af metaboliske produkter, deres binding, dannelsen af nye forbindelser, der hurtigt udskilles fra kroppen. For eksempel udskilles en stor mængde mælkesyre i glykogen, organiske syrer neutraliseres af natriums alte. Stærksyrer og baser opløses i lipider, og organiske syrer oxideres og danner kulsyre.
Puffersystemet er således den første assistent i normaliseringen af syre-base-balancen i den menneskelige krop. pH-stabilitet er nødvendig for den normale funktion af biologiske molekyler og strukturer, organer og væv. Under normale forhold opretholder bufferprocesser en balance mellem indføring og fjernelse af brint- og kuldioxidioner, hvilket hjælper med at opretholde et konstant pH-niveau i blodet.
Hvis der er en fejl i arbejdet med buffersystemer, så udvikler en person patologier såsom alkalose eller acidose. Alle buffersystemer er indbyrdes forbundne og har til formål at opretholde en stabil syre-base balance. Den menneskelige krop producerer konstant et stort antal sure produkter, hvilket svarer til tredive liter stærk syre.
Konstant af reaktioner inde i kroppen leveres af kraftfulde buffere: fosfat, protein, hæmoglobin og bikarbonat. Der er andre buffersystemer, men disse er de vigtigste og mest nødvendige for en levende organisme. Uden deres hjælp vil en person udvikle forskellige patologier, der kan føre til koma eller død.
