Просмотр кода страницы Буферные системы крови

'''Бу́ферные систе́мы кро́ви''' (от {{lang-en|buffer}}, ''buff'' — «смягчать удар») — физиологические системы и механизмы, обеспечивающие заданные параметры [[Кислотно-основное равновесие|кислотно-основного равновесия]] в крови<ref name="ReferenceB">''Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф.'' Биологическая химия: Учебник — 1990 г. — стр. 452—455.</ref>. Они являются «первой линией защиты», препятствующей резким перепадам [[Водородный показатель|pH]] внутренней среды живых организмов.

Циркулирующая кровь представляет собой взвесь живых клеток в жидкой среде, химические свойства которой очень важны для их жизнедеятельности. У человека за норму принят диапазон колебаний pH крови 7,37—7,44 со средней величиной 7,4. Буферные системы крови слагаются из буферных систем плазмы и клеток крови и представлены следующими системами<ref name="ReferenceB"/><ref name=":0" />:
* бикарбона́тная (водородкарбонатная) бу́ферная систе́ма;
* фосфа́тная бу́ферная систе́ма;
* белко́вая бу́ферная систе́ма;
* гемоглоби́новая бу́ферная система;

Помимо этих систем также активно участвуют [[Дыхательная система|дыхательная]] и [[Мочевыделительная система|мочевыделительная]] системы<ref name="ReferenceB"/>.

== Бикарбонатная буферная система ==
{{См. также|{{iw|Карбоангидразы||en|Carbonic anhydrase}}}}
Одна из самых мощных и вместе с тем самая управляемая система<ref name=":0" /> внеклеточной жидкости и крови, на долю которой приходится около 53% всей буферной ёмкости крови. Представляет собой сопряжённую кислотно-основную пару, состоящую из молекулы угольной кислоты H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>, являющейся источником протона, и бикарбонат-аниона HCO<sub>3</sub><sup>−</sup>, выполняющего функцию акцептора протона:<blockquote><math>\mathsf{H_2CO_3 \rightleftarrows HCO_3^- + H^+}</math> </blockquote>Вследствие того, что концентрация [[Гидрокарбонат натрия|гидрокарбоната натрия]] в крови значительно превышает концентрацию H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>, буферная ёмкость этой системы будет значительно выше по кислоте. Иначе говоря, гидрокарбонатная буферная система особенно эффективно компенсирует действие веществ, увеличивающих кислотность крови. К числу таких веществ  прежде всего относят [[Молочная кислота|молочную кислоту]], избыток которой образуется в результате интенсивной физической нагрузки. Гидрокарбонатная система наиболее «быстро» отзывается на изменение pH крови<ref name=":0" />.

== Фосфатная буферная система ==
{{see|Натрий-фосфатный буфер}}
В крови ёмкость фосфатной буферной системы невелика (составляет около 2 % общей буферной ёмкости), в связи с низким содержанием фосфатов в крови. Фосфатный буфер выполняет значительную функцию в поддержании физиологических значений рН во внутриклеточных жидкостях и моче.

Буфер образован неорганическими фосфатами. Функцию кислоты в этой системе выполняет однозамещённый фосфат (NaH<sub>2</sub>PО<sub>4</sub>), а функцию сопряженного основания — двузамещённый фосфат (Na<sub>2</sub>HPО<sub>4</sub>). При рН 7,4 соотношение [НРО<sub>4</sub><sup>2-</sup>/Н<sub>2</sub>РО<sub>4</sub><sup>-</sup>] равняется <math>10^{pH-pK_{a,orto}^{II}}=1,55</math> поскольку при температуре 25+273,15K pK<sub>a, орто</sub><sup>II</sup>=7,21<ref name="KrSpravChim">{{книга|автор=И.Т.Гороновский, Ю.П.Назаренко, Е.Ф.Некряч|ссылка=|заглавие=Краткий справочник по химии| место=Киев|издательство=Наукова Думка|год=1987|издание=Пятое издание, исправленное и дополненное|страницы=348|страниц=828|isbn=|}}</ref>, при этом средний заряд аниона ортофосфорной кислоты < q >=((-2)*3+(-1)*2)/5=-1,4 единиц заряда позитрона.

Буферные свойства системы при увеличении в крови содержания водородных ионов реализуются за счет их связывания с ионами НРО{{sub|4}}{{sup|2-}} с образованием Н{{sub|2}}РО{{sub|4}}{{sup|-}}:<blockquote>''<math>\mathsf{H^+ + HPO_4^{2-} \rightarrow H_2PO_4^-}</math>''</blockquote>а при избытке ионов ОН- — за счет связывания их с ионами Н{{sub|2}}РО{{sub|4}}{{sup|-}}:<blockquote><math>\mathsf{H_2PO_4^- + OH^- \rightleftarrows HPO_4^{2-} + H_2O}</math></blockquote>Фосфатная буферная система крови тесно взаимосвязана с бикарбонатной буферной системой.

== Белковая буферная система ==
В сравнении с другими буферными системами имеет меньшее значение для поддержания кислотно-основного равновесия (7—10 % буферной ёмкости).

Белки́ [[Плазма крови|плазмы крови]] благодаря наличию кислотно-основных групп в молекулах белков (белок—H<sup>+</sup> — кислота, источник протонов и белок<sup>−</sup> — сопряжённое основание, акцептор протонов) образуют буферную систему, наиболее эффективную в диапазоне [[pH]] 7,2—7,4<ref name="ReferenceB"/>.

Основную часть белков плазмы крови (около 90 %) составляют альбумины и глобулины. Изоэлектрические точки этих белков (число катионных и анионных групп одинаково, заряд молекулы белка равен нулю) лежат в слабокислой среде при pH 4,9—6,3, поэтому в физиологических условиях при pH 7,4 белки находятся преимущественно в формах «белок-[[Основание (химия)|основание]]» и «белок-соль».

[[Буферная ёмкость раствора|Буферная ёмкость]], определяемая белками плазмы, зависит от концентрации белков, их вторичной и третичной структуры и числа свободных протон-акцепторных групп. Эта система может нейтрализовать как кислые, так и основные продукты. Однако вследствие преобладания формы «белок-основание» её буферная ёмкость значительно выше по кислоте.

Буферная ёмкость свободных аминокислот плазмы крови незначительна как по кислоте, так и по щелочи. При физиологическом значении pH их мощность мала. Практически только одна аминокислота — гистидин — обладает значительным буферным действием при значении pH, близком к плазме крови.<ref name=":0">{{Книга|автор = Ершов|заглавие = Общая химия.Биофизическая химия.Химия биогенных элементов|ответственный = |издание = Издание восьмое, стереотипное|место = Москва|издательство = Высшая школа|год = 2010|страницы = |страниц = 559|isbn = 978-5-06-006180-2}}</ref>

== Эритроциты ==
Во внутренней среде эритроцитов в норме поддерживается постоянное значение pH, равное 7,30. Здесь также действуют гидрокарбонатная и фосфатная буферные системы. Однако их мощность отличается от таковой в плазме крови. Кроме того, в эритроцитах белковая система гемоглобин-оксигемоглобин играет важную роль как в процессе дыхания (транспортная функция по переносу кислорода к тканям и органам и удалению из них метаболической CO<sub>2</sub>), так и в поддержании постоянства pH внутри эритроцитов, а в результате и в крови в целом. Эта буферная система в эритроцитах тесно связана с гидрокарбонатной системой.<ref name=":0" />

== Гемоглобиновая буферная система ==

Буферная система крови (35 % буферной ёмкости). Играет важную роль как в процессе дыхания (транспортная функция по переносу кислорода к тканям и органам и удалению из них метаболической CO<sub>2</sub>), так и в поддержании постоянства pH внутри эритроцитов, а в результате и в крови в целом.<ref name=":0" /><blockquote>'''<math>HHb\longleftrightarrow H^+ + Hb^-</math>''' </blockquote><blockquote><math>HHbO_2 \longleftrightarrow H^+HbO_2^-</math></blockquote>

== См. также ==
* [[Буферный раствор]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* ''Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф.'' Биологическая химия: Учебник / Под. ред. акад. АМН СССР С. С. Дебова.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Медицина,— 1990.— 528 с., С. 452—455. ISBN 5-225-01515-8.
* {{Книга|автор = Ершов|заглавие = Общая химия.Биофизическая химия.Химия биогенных элементов|ответственный = |издание = Издание восьмое, стереотипное|место = Москва|издательство = Высшая школа|год = 2010|страницы = |страниц =559 |isbn =978-5-06-006180-2 |isbn2=}}

{{Кровь}}

[[Категория:Кровь]]
[[Категория:Буферные растворы]]