Гомеостаз – одна з основних властивостей живого зберігати відносне динамічне
сталість внутрішнього середовища тобто. хімічного складу, осмотичного
тиску, стійкості основних фізіологічних функцій
Це здатність організму підтримувати відносну сталість внутрішнього середовища (крові, лімфи, міжклітинної рідини).
Організм людини пристосовується до умов навколишнього середовища, що постійно змінюються, проте при цьому внутрішнє середовище залишається постійним і його показники коливаються в дуже вузьких межах. Тому людина може жити у різних умовах навколишнього середовища. Деякі фізіологічні параметри регулюються особливо ретельно і тонко, наприклад, температура тіла, артеріальний тиск, вміст глюкози, газів, солей, іонів кальцію в крові, кислотно-лужна рівновага, об'єм крові, її осмотичний тиск, апетит багато інших. Регуляція здійснюється за принципом негативного зворотного зв'язку між рецепторами, що уловлюють зміни зазначених показників та керуючих системами. Так, зменшення одного з параметрів уловлюється відповідним рецептором, від якого імпульси направляються в ту чи іншу структуру мозку, за командою якого вегетативна нервова система включає складні механізми вирівнювання змін, що настали. Мозок використовує для підтримки гомеостазу дві основні системи: вегетативну та ендокринну.
Одним із найважливіших фізико-хімічних параметрів внутрішнього середовища є кислотно-лужна рівновага .
Кількісна реакція крові, що характеризує водневий показник (рН) – негативний десятковий логарифм концентрації водень та іонів.
Більшість розчинів в організмі буферні розчини,у яких рН не змінюється від додавання до них невеликої кількості сильної кислоти або луги.
Тканинна рідина, кров, сеча та інші рідини – буферні розчини.
рН показник рідин організму добре демонструє на скільки засвоюється Na, Mg, Ca, K. Ці 4 компоненти регулюють кислотність організму. Якщо кислотність висока починається запозичення речовин з інших органів та порожнин. Для всіх функцій живих структур всіх рівнях від молекулярних систем до органів необхідна слаболужна середовище (рН 7,4).
Навіть незначне відхилення від нормального значення може стати причиною патології.
рН змінюється: у кислу – ацидоз
в лужну – алкалоз
Зрушення на 0,1 може призвести до порушення діяльності середовище, а на 0,3 – небезпечне для життя.
Норми рН крові та інших внутрішніх рідин. Метаболізм та метаболіти.
Норми для внутрішніх рідин:
Артеріальна кров 7,35 – 7,45
Венозна кров 7,26 – 7,36
Лімфа 7,35 - 7,40
Міжклітинна рідина 7,26 – 7,38
рН сечі 5-7 (кислотність змінюється від їжі і фізичних навантажень.Лужність сечі - рослинна їжа; кислотність сечі - м'ясо, фізичні навантаження).
Відхилення та норми:
- Кисла реакція рідини
Голодування, підвищення температури тіла, цукровий діабет, порушення нирок, важка фізична робота.
- Лужна реакція
Запалення сечового міхура, бідна дієта м'ясними продуктами, надлишок мінеральної води, потрапляння крові в сечу.
Будь-який організм характеризується сукупністю показників, за допомогою яких оцінюється фізико-хімічні властивості внутрішнього середовища, крім рН, що оцінюється зворотним десятковим логарифмом р і р, а також ударний об'єм серця, частота серцевих скорочень, артеріальний тиск, швидкість кровотоку, опірність периферичних судин, хвилинний та ін. Сукупність цих показників характеризує функціональний рівень організму.
Метаболізм – сукупність хімічних реакцій, що протікають у живих клітинах і
що забезпечують організм речовинами та енергією для основного обміну.
Метаболіти – продукти внутрішньоклітинного обміну, які підлягають остаточному виведенню з організму.
Кислотно-основний стан – один із найважливіших фізико-хімічних параметрів внутрішнього середовища організму. В організмі здорової людини щодня в процесі обміну речовин постійно утворюються кислоти – близько 20000 ммоль вугільної (Н2С03) та 80 ммоль сильних кислот, проте концентрація Н+ коливається у відносно вузькому діапазоні. У нормі рН позаклітинної рідини становить 7,35-7,45 (45-35 нмоль/л), а внутрішньоклітинної рідини – у середньому 6,9. Разом про те, слід зазначити, що концентрація Н+ усередині клітини неоднорідна: вона різна в органелах однієї й тієї клітини.
Н+ настільки реакційно здатні, що навіть короткочасна зміна їх концентрації в клітині здатна істотно відбитися на активності ферментних систем і фізіологічних процесах, однак, в нормі миттєво включаються буферні системи, що захищають клітину від несприятливих коливань рН. Буферна система може зв'язати, або, навпаки, звільнити Н+ відразу ж у відповідь на зміну внутрішньоклітинної кислотності рідини. Буферні системи діють і лише на рівні організму загалом, але зрештою регуляції рН організму визначається функціонуванням легень і нирок.
Отже, що ж такий кислотно-основний стан (син.: кислотно-лужна рівновага; кислотно-лужний стан; кислотно-основна рівновага; кислотно-основний гомеостаз)? Це відносна сталість водневого показника (рН) внутрішнього середовища організму, зумовлена спільною дією буферних та деяких фізіологічних систем організму.
Кислотно-лужна рівновага - відносна сталість водневого показника (рН) внутрішньої країни організму, зумовлена спільною дією буферних та деяких фізіологічних систем, що визначає повноцінність метаболічних перетворень у клітинах організму (Велика медична енциклопедія, т. 10, с. 336).
Від співвідношення водневих та гідроксильних іонів у внутрішньому середовищі організму залежить:
1) активність ферментів та інтенсивність окислювально-відновних реакцій;
2) процеси гідролізу та синтезу білка, гліколіз та окислення вуглеводів та жирів;
3) чутливість рецепторів до медіаторів;
4) проникність мембран;
5) здатність гемоглобіну зв'язувати кисень та віддавати його тканинам;
6) фізико-хімічні характеристики колоїдів та міжклітинних структур: ступінь їх дисперсності, гідрофілії, здатність до адсорбції;
7) функції різних органів та систем.
Співвідношення Н+ та ОН- у біологічних середовищах залежить від вмісту в рідинах організму кислот (донорів протонів) та буферних основ (акцепторів протонів). Активна реакція середовища оцінюється по одному з іонів (Н+ або ОН-), найчастіше за Н+. Вміст Н+ в організмі залежить від утворення їх у ході обміну білків, жирів та вуглеводів, а також надходження їх в організм або виведення з нього у вигляді нелетких кислот чи вуглекислого газу.
Розмір рН, що характеризує стан КОС, одна із «жорстких» параметрів крові і коливається в людини у дуже вузьких межах: від 7,35 до 7,45. Зсув рН на 0,1 за вказані межі обумовлює виражені порушення з боку дихання, серцево-судинної системи та ін., зниження рН на 0,3 викликає ацидотичну кому, а зсув рН на 0,4 часто несумісний із життям.
Обмін кислот та основ в організмі тісно пов'язаний з обміном води та електролітів. Усі ці види обміну об'єднані законом електронейтральності, ізоосмолярності та гомеосгатичними фізіологічними механізмами.
Загальна кількість катіонів плазми становить 155 ммоль/л (Na+ -142 ммоль/л; К+ - 5 ммоль/л; Са2+ - 2,5 ммоль/л; Mg2+ - 0,5 ммоль/л; інші елементи - 1.5 ммоль/л ) і стільки ж міститься аніонів (103 ммоль/л - слабка основа Cl-; 27 ммоль/л - сильна основа НС03-; 7,5-9 ммоль/л - аніони білка; 1,5 ммоль/л - фосфатаніони; 0, 5 ммоль/л -сульфатаніони, 5 ммоль/л - органічні кислоти). Оскільки вміст Н+ у плазмі не перевищує 40х 106 ммоль/л, а головні буферні основи плазми НСО3-, і аніони білка становлять близько 42 ммоль/л, то кров вважається добре забуференим середовищем і має слаболужну реакцію.
Аніони білка та НСО3-тісно пов'язані з обміном електролітів та КОС. У цьому правильне трактування змін їх концентрації має значення для оцінки процесів, які у сфері обміну електролітів, води та Н+. КОС підтримується буферними системами крові та тканин та фізіологічними регуляторними механізмами, в яких беруть участь легені, нирки, печінка, шлунково-кишковий тракт.
Фізико-хімічні гомеостатичні механізми
До фізико-хімічних гомеостатичних механізмів відносяться буферні системи крові та тканин і, зокрема, карбонатна буферна система. При впливі на організм збурюючих чинників (кислоти, луги) підтримання кислотнолужного гомеостазу забезпечується, насамперед, карбонатної буферної системою, що з слабкої вугільної кислоти (Н 2 СОз) і натрієвої солі її аніону (NaHCO3) у відсотковому співвідношенні 1:20. При контакті цього буфера з кислотами останні нейтралізуються лужним компонентом буфера з утворенням слабкої вугільної кислоти: NaHC03 + НСl > NaCl + H2C03
Вугільна кислота дисоціює на СО2 та Н20. СО2, що утворився, збуджує дихальний центр, і надлишок вуглекислого газу видаляється з крові з повітрям, що видихається. Карбонатний буфер здатний нейтралізувати і надлишок основ шляхом зв'язування вугільною кислотою з утворенням NaHCO3 та подальшим його виведенням нирками:
NaOH + Н2С03> NaHCO + Н20.
Питома вага карбонатного буфера невелика і становить 7-9% загальної буферної ємності крові, проте цей буфер займає центральне за своєю значимістю місце в буферній системі крові, оскільки першим контактуєте факторами, що обурюють, і тісно пов'язаний з іншими буферними системами і фізіологічними регуляторними механізмами. Отже, карбонатна буферна система є чутливим індикатором КОС, тому визначення її компонент широко використовується для діагностики розладів КОС.
Другою буферною системою плазми крові є фосфатний буфер, утворений одноосновними (слабкі кислоти) та двоосновними (сильні основи) фосфатними солями: NaH2P04 та Na2HP04 у співвідношенні 1:4. Фосфатний буфер діє аналогічно до карбонатного буфера. Стабілізуюча роль фосфатного буфера у крові незначна; набагато більше значення він грає в нирковій регуляції кислотно-лужного гомеостазу, а також у регуляції активної реакції деяких тканин. Фосфатному буферу в крові відводиться важлива роль у підтримці КЩР та відтворенні бікарбонатного буфера:
Н2СОз + Na2HPO4 > NaHC03 + NaH2PO 4 тобто. надлишок Н2С03 усувається, а концентрація NaHC03 збільшується, і співвідношення H2C03/NaHC03 залишається незмінним 1:20.
Третьою буферною системою крові є білки, буферні властивості яких визначаються їх амфотерпітельністю. Вони можуть дисоціювати, утворюючи як Н+ і ОН-. Однак буферна ємність білків плазми у порівнянні з бікарбонатами невелика. Найбільша буферна ємність крові (до 75%) посідає гемоглобін. Гістидин, що входить до складу гемоглобіну, містить кислі (СООН), так і основні (NH2) групи.
Буферні властивості гемоглобіну обумовлені можливістю взаємодії кислот з калієвою сіллю гемоглобіну з утворенням еквівалентної кількості відповідної калієвої солі та вільного гемоглобіну, що має властивості дуже слабкої органічної кислоти. Таким чином, можуть зв'язуватися великі кількості H+. Здатність зв'язувати Н+ у солей НЬ виражена сильніше, ніж у солей оксигемоглобіну (НЬО2). Іншими словами - гемоглобін є слабкішою органічною кислотою, ніж оксигемоглобін. У зв'язку з цим при дисоціації НЬО, у тканинних капілярах на О2 і НЬ з'являється додаткова кількість основ (солей НЬ), здатних зв'язувати вуглекислоту, протидіючи зниженню рН, і навпаки, оксигенація НЬ призводить до витіснення Н2С03 з гідрокарбонату. Ці механізми діють при перетворенні артеріальної крові на венозну кров і назад, а також при зміні рС02.
Гемоглобін здатний зв'язувати вуглекислий газ за допомогою вільних аміногруп, утворюючи карбогемоглобін
R-NH2 + CO2 - R-NHCOOH
Таким чином, NHC03 у системі карбонатного буфера при «агресії» кислот компенсується за рахунок лужних протеїнів, фосфатів та солей гемоглобіну.
Надзвичайно важливе значення у підтримці КОС має обмін Сl та НСОз між еритроцитами та плазмою. При збільшенні концентрації вуглекислоти в плазмі концентрація Сl у ній зменшується, оскільки іони хлору переходять до еритроцитів. Основним джерелом Сl у плазмі є NaCl. При підвищенні концентрації Н2СО3 відбувається розрив зв'язку між Na+ та Сl- та їх поділ, причому іони хлору входять до еритроцитів, а іони натрію залишаються у плазмі, оскільки мембрана еритроцитів для них практично непроникна. Одночасно надлишок Na+ з'єднується з надлишком НСО3-, утворюючи бікарбонат натрію і заповнюючи його спад при закисленні крові і підтримуючи, таким чином, сталість рН крові.
Зниження рС02 в крові викликає зворотний процес: іони хлору виходять з еритроцитів і з'єднуються з надлишком іонів натрію, що вивільняються з NaHC03, що запобігає залуженню крові.
Важлива роль підтримці КОС належить буферним системам тканин - у яких є карбонатна і фосфатна буферні системи. Однак, особливу роль відіграють тканинні білки, що мають здатність пов'язувати дуже великі кількості кислот та лугів.
Не менш важливу роль у регуляції КОС відіграють гомеостатичні обмінні процеси, що відбуваються в тканинах, особливо в печінці, нирках та м'язах. Органічні кислоти, наприклад, можуть окислюватися з утворенням летких, які легко виділяються з організму кислот (головним чином, у вигляді вуглекислоти), або з'єднуватися з продуктами білкового обміну, повністю або частково втрачаючи кислі властивості.
Молочна кислота, що утворюється у великих кількостях при напруженій м'язовій роботі, може ресинтезуватися в глікоген, а кетонові тіла - у вищі жирні кислоти, а потім жири і т.д. Неорганічні кислоти можуть бути нейтралізовані солями калію та натрію, що звільняються при дезамінуванні амінокислот аміаком з утворенням амонійних солей.
Луги можуть нейтралізуватися лактатом, що посилено утворюється з глікогену при зсуві рН тканин. КОС підтримується завдяки розчиненню сильних кислот і лугів у ліпідах, зв'язування їх різними органічними речовинами в недисоціювані та нерозчинні солі, обміну іонів між клітинами різних тканин та кров'ю.
Зрештою, визначальною ланкою у підтримці кислотно-основного гомеостазу є клітинний обмін, оскільки трансмембранний потік аніонів і катіонів та їх розподіл між поза- та внутрішньоклітинними секторами є результатом діяльності клітин та підпорядковані потребам цієї діяльності.
Фізіологічні гомеостатичні механізми
Не менш важливу роль у підтримці кислотно-лужного гомеостазу відіграють фізіологічні гомеостатичні механізми, серед яких провідна роль належить легким і ниркам». Органічні кислоти, що утворюються в процесі обміну, або кислоти, що потрапили в організм ззовні, завдяки буферним системам крові витісняють вуглекислоту з її сполук з основами, а надлишок СО2, що утворюється при цьому, виводиться легкими.
Вуглекислий газ дифундує приблизно в 20 разів інтенсивніше кисню. Полегшується цей процес двома механізмами:
переходом гемоглобіну в оксигемоглобін (оксигемоглобін як сильніша кислота витісняє СО2 з крові);
Дія легеневої карбоангідрази карбоангідрази
н2со3 - со2+ н2о.
Кількість вуглекислого газу, що виводиться легкими з організму, залежить від частоти та амплітуди дихання та визначається вмістом вуглекислоти в організмі.
Участь нирок у підтримці КОС визначається головним чином їхньою кислотовидільною функцією. У нормальних умовах нирки виділяють сечу, рН якої коливається від 5,0 до 7,0. Величина рН сечі може досягати 4,5, що свідчить про 800-кратне перевищення Н+ у ній порівняно з плазмою крові. Підкислення сечі в проксимальних та дистальних відділах ниркових канальців є наслідком секреції Н+ (ацидогенез). Важливу роль цьому процесі грає карбоангидраза епітелію ниркових канальців. Цей фермент прискорює досягнення рівноваги між повільною реакцією гідратації та дегідратації вугільної кислоти:
карбоангідраза
н2со3 - н2о + со2
При зниженні рН збільшується швидкість некаталізується Н2СОЗ > Н2 + НСO3-. Завдяки ацидогенезу з організму виводяться кислі компоненти фосфатного буфера (Н + НР04 2-> Н2Р04-) та слабкі органічні кислоти (молочна, лимонна, в-оксимасляна та ін). Виділення епітелієм ниркових канальців Н+ здійснюється проти електрохімічного градієнта з енергетичними витратами та одночасно відбувається реабсорбція еквівалентної кількості Na+ (зменшення реабсорбції Na+ супроводжується зниженням ацидогенезу). Реабсорбований завдяки ацидогенезу Na+ утворює в крові разом з НСО3-, що виділяється епітелієм ниркових канальців, бікарбонат натрію
Na++ НС03 -> NaHC03
Іони Н+, що секретуються епітелієм ниркових канальців, взаємодіють з аніонами буферних сполук. Ацидогенез забезпечує виділення переважно аніонів карбонатного та фосфатного буферів та аніонів слабких органічних кислот.
Аніони сильних органічних і неорганічних кислот (CI-, S0 4 2-) видаляються нирками з організму завдяки амоніогенезу, що забезпечує виведення кислот і запобігає зниження рН сечі нижче критичного рівня дистальних канальців і збірних трубок. NH3, що утворюється в епітелії ниркових канальців у процесі дезамінування глутаміну (60%) та інших амінокислот (40%), надходить у просвіт канальців, з'єднується з Н+, що утворюються в процесі ацидогенезу. Таким чином, аміак пов'язує іони водню та виводить аніони сильних кислот у вигляді амонійних солей.
Амоніогенез тісно пов'язаний з ацидогенезом, тому концентрація амонію в сечі перебуває у прямій залежності від концентрації в ній Н+: закислення крові, що супроводжується зниженням рН канальцевої рідини, сприяє дифузії аміаку з клітин. Екскреція амонію визначається також швидкістю його продукції та швидкістю потоку сечі.
У регуляції екскреції нирками кислот важливу роль відіграють хлориди - збільшення реабсорбції НСО3 супроводжується збільшенням реабсорбції хлоридів. Іон хлору пасивно слідує за катіоном натрію. Зміна транспорту хлоридів є наслідком первинної зміни секреції іонів Н+ та реабсорбції НСO3 та обумовлено необхідністю підтримки електронейтральності канальцевої сечі.
Крім ацидозу та амоніогенезу, суттєва роль у збереженні Na+ при закисленні крові належить секреції К. Калій, що звільняється з клітин при зниженні рН крові, посилено екскретується епітелієм ниркових канальців при одночасному збільшенні реабсорбції Na+ - позначається регулююча дія мінералокортикоі. У нормі нирки виділяють переважно кислі продукти обміну, але при підвищеному надходженні в організм основ реакція сечі стає більш лужною внаслідок посиленого виділення бікарбонату та основного фосфату.
Важливе значення у регуляції виділення КОС грає шлунково-кишковий тракт. У шлунку утворюється соляна кислота: Н+ секретуються шлунковим епітелієм, a CI- надходять із крові. В обмін на хлориди в кров у процесі шлункової секреції надходить бікарбонат, але залужування крові не відбувається, оскільки CI-шлункового соку знову всмоктуються в кров У кишечнику епітелій слизової оболонки кишечника секретує лужний сік, багатий бікарбонатами. При цьому Н+ переходять у кров як НСl. Короткочасне зрушення реакції відразу врівноважується зворотним всмоктуванням NaHC03 в кишечнику. Кишковий тракт на відміну від нирок, що концентрують і виділяють з організму головним чином К+ і одновалентні катіони, концентрує і видаляє з організму двовалентні лужні іони. При кислій дієті збільшується виділення головним чином Ca2+ і Mg2+ а при лужній - виділення всіх катіонів.
2.Буферні системи крові. Роль буферних систем у підтримці гомеостазу pH. Кислотно-основний стан. Поняття про ацидоз та алкалоз.
В організмі кислотоутворення преобл.над освітою соед-й основного характеру.
Джерела Н+ в організмі:
1.летюча кислота Н2СО3, на добу образ.10-20тыс.ммоль СО2 при окисленні білків, Ж, У.
2.нелеткі кислоти в сут.образ. 70 ммоль:
Фосфорна при розщепл.орг.фосфатів(нуклеотидів, ФО, фосфопротеїдів)
Сірчана, соляна при окисненні Б
3.орг.к-ти: молочна, кетонові тіла, ПВК та ін.
рН утримується на слаболужному рівні завдяки участі буф.с-м та фізіологічному контролю (виділить.
Рівняння Гендерсона-Хесельбаха: pH = pKa + lg [акц.протонів]/[донор протонів].
(Сіль) (кислота)
Будь-яка буф.с-ма складається із сполученої кислотно-основної пари: донор+акцептор протонів.
Буферна ємність залежить від абсолютних концентрацій компонентів буфера.
Бікарбонатна.
10% буф.ємності крові.
При нормальному значенні рН крові (7,4) концентрація іонів бікарбонату НСО 3 у плазмі крові перевищує концентрацію 2 приблизно в 20 разів. Бікарбонатна буферна система функціонує як ефективний регулятор області рН 7,4.
Механізм дії даної системи полягає в тому, що при виділенні в кров щодо великих кількостей кислих продуктів водневі іони Н + взаємодіють з іонами бікарбонату НСО 3 -, що призводить до утворення вугільної кислоти, що слабодисоціює, Н 2 СО 3 . Подальше зниження концентрації Н 2 3 досягається в результаті прискореного виділення 2 через легені в результаті їх гіпервентиляції (нагадаємо, що концентрація Н 2 3 в плазмі крові визначається тиском 2 в альвеолярної газової суміші).
Якщо в крові збільшується кількість основ, то вони, взаємодіючи зі слабкою вугільною кислотою, утворюють іони бікарбонату і воду. При цьому не відбувається скільки помітних зрушень у величині рН. Крім того, для збереження нормального співвідношення між компонентами буферної системи в цьому випадку підключаються фізіологічні механізми регуляції кислотно-основної рівноваги: відбувається затримка в плазмі крові деякої кількості 2 в результаті гіповентиляції легень.
NaHCO3 + H+ → Na+ + H2CO3
Реабс.в нирках ↓карбоангідразу
↓збільшення вентиляції легень
Фосфатна є сполученою кислотно-основною парою, що складається з іону Н 2 РО 4 – (донорпротонів) та іону НРО 4 2– (акцептор протонів):
Фосфатна буферна система становить лише 1% від буферної ємності крові. У позаклітинній рідині, у тому числі в крові, співвідношення [НРО 4 2-]: [Н 2 РО 4 -] становить 4:1. Буферна дія фосфатної системи заснована на можливості зв'язування водневих іонів іонами НРО 4 2 - з утворенням Н 2 РО 4 - (Н + + + НРО 4 2 - -> Н 2 РО 4 -), а також іонів ВІН - з іонами Н 2 РО 4 – (ВІН – + + Н 2 Р О 4 – -> HPO 4 2– + H 2 O). Буферна пара (Н 2 РО 4 -НРО 4 2-) здатна впливати при змінах рН в інтервалі від 6,1 до 7,7 і може забезпечувати певну буферну ємність внутрішньоклітинної рідини, величина рН якої в межах 6,9-7, 4. У крові максимальна ємність фосфатного буфера проявляється поблизу значення pH 7,2.
1 та 2 – вивідні.
Білкова має менше значення для підтримки КОР у плазмі крові, ніж інші буферні системи. Білки утворюють буферну систему завдяки наявності кислотно-основних груп у молекулі білків: білок-Н+ (кислота, донорпротонів) та білок (сполучена основа, акцептор протонів). Білкова буферна система плазми ефективною в області значень рН 7,2-7,4.
Гемоглобінова буферна система – найпотужніша буферна система крові. Вона в 9 разів потужніша за бікарбонатний буфер; на її частку припадає 75% від усієї буферної ємності крові. складається з неіонізованого гемоглобіну ННb (слабка органічна кислота, донорпротонів) та калієвої солі гемоглобіну КНb (сполучена основа, акцептор протонів). Так само може бути розглянута оксигемоглобінова буферна система. Система гемоглобіну і система оксигемоглобіну є взаємоперетворюваними системами і існують як єдине ціле.
Механізм дії:
У тканинах: Н2О + СО2(карбоангідраза) ->Н2СО3->Н+ + НСО3-(дифундує в плазму крові)
КНвО2 ->КНв + 4О2
КНв + 2Н+ -> ННв + 2К+ (К-гемоглобін неітралізує іони Н+)
У легенях: ННв + 4О2 -> 2Н + + НвО2
2Н+ + НвО2 + 2К+ + 2НСО3- ->КНвО2 + 2Н2СО3(карбоангідраза) ->Н2О + 2СО2
рН та концентрація СО2 впливають на звільнення та зв'язування О2 немоглобіном – ефф.Бора.
Підвищення концентрації протонів, СО2 сприяє звільненню О2, а підвищення концентрації О2 стимулює вивільнення СО2 і протонів.
5167 0
Кислотно-основний стан (КОС) - одні з важливих компонентів гомеостазу організму, неодмінна умова оптимальної активності ферментів-каталізаторів обмінних процесів. У процесі обміну речовин утворюються різні кислоти та основи, крім того вони вводяться ззовні. Розлади різних органів можуть призвести до порушення КОС, що викликає різні патологічні зрушення в організмі. Показники КОС часом є досить точним критерієм ефективності ІТ. Тому необхідно знати механізми фізіологічної регуляції та порушень КОС, вміти оцінити їх стан та правильно проводити профілактику та корекцію порушень.
Діагностика
Величини показників КОС підтримуються у вузьких межах фізико-хімічними реакціями та нейрогуморальними механізмами потужних систем:
- буферних (гемоглобінова, білкова, гідрокарбонатна та ін.)
- функціональних (легкі, нирки, печінка, шлунково-кишковий тракт).
При зміні pH відразу реагують буферні системи організму, потім функціональні. Максимальна компенсація останніх повільніша (легких – близько 12-24 год, нирок – близько тижня). Тому для оцінки КОС потрібно знати якісні та кількісні зміни насамперед буферних систем (особливо гемоглобінової, на частку якої припадає 73-76 % усієї буферної ємності крові та гідрокарбонатної, дуже рухливої та відображає стан інших буферних систем). Основні показники КОС: рНа – актуальний pH, BEа – надлишок основ, РаСО2 – напруга СО2 в артеріальній крові при температурі 38 ° С без доступу повітря.
Нормальні величини pH у людини 7,36-7,44. Межі патологічних відхилень, сумісних із життям 6,8-8,0. Зменшення pH свідчить про ацидемію, а збільшення – алкалемію. Стани, що призводять до них, називаються ацидозом або алкалозом. pH відбиває ступінь компенсації, але з сутність зрушень КОС.
Нормальні величини ВЕа±2,3 ммоль/л. При патології величина ВЕа може змінюватись у межах ±15 ммоль/л. ВЕа - це метаболічний компонент КОС, зниження або збільшення його свідчить про метаболічний ацидоз або алкалоз відповідно. BE може також змінюватися компенсаторно при дихальних порушеннях.
Поняття про кислотно-основний гомеостаз, його основні параметри. Роль стабілізації рН внутрішнього середовища організму. Функціональна система підтримки сталості параметрів кислотно-основного гомеостазу. Значення підтримки сталості рН у життєдіяльності. Роль зовнішнього дихання, нирок та буферних систем крові у стабілізації рН.
Поняття рН, роль сталості рН внутрішнього середовища реалізації внутрішньоклітинного метаболізму.
Кислотно-лужний гомеостаз
Кислотно-лужна рівновага є одним із найважливіших фізико-хімічних параметрів внутрішнього середовища організму. Від співвідношення водневих і гідроксильних іонів у внутрішньому середовищі організму значною мірою залежать активність ферментів, спрямованість та інтенсивність окислювально-відновних реакцій, процеси розщеплення та синтезу білка, гліколіз та окислення вуглеводів і жирів, функції ряду органів, чутливість рецепторів до медіаторів, т. д. Активність реакції середовища визначає здатність гемоглобіну зв'язувати кисень і віддавати його тканинам. При зміні реакції середовища змінюються фізико-хімічні характеристики колоїдів клітин та міжклітинних структур – ступінь їхньої дисперсності, гідрофілії, здатність до адсорбції та інші важливі властивості.
Співвідношення активних мас водневих та гідроксильних іонів у біологічних середовищах залежить від вмісту в рідинах організму кислот (донаторів протонів) та буферних основ (акцептори протонів). Прийнято активну реакцію середовища оцінювати по одному з іонів (Н+) або (ОН-), частіше за іоном Н+. Зміст в організмі Н + визначається, з одного боку, прямим або опосередкованим через вуглекислоту утворенням їх у ході обміну білків, жирів та вуглеводів, а з іншого - надходженням їх до організму або виведенням із нього у вигляді нелетких кислот чи вуглекислого газу. Навіть відносно невеликі зміни СН+ неминуче ведуть до порушення фізіологічних процесів, а при зрушеннях за відомі межі – і до загибелі організму. У зв'язку з цим величина pH, що характеризує стан кислотно-лужної рівноваги, є одним з "жорстких" параметрів крові і коливається у людини у вузьких межах - від 7,32 до 7,45. Зсув pH на 0,1 за зазначені межі обумовлює виражені порушення з боку дихання, серцево-судинної системи та ін; зниження pH на 0,3 викликає ацидотичну ком, а зсув pH на 0,4 часто несумісний з життям.
Обмін кислот та основ в організмі найтіснішим чином пов'язаний з обміном води та електролітів. Всі ці види обміну об'єднані законами електронейтральності, ізоосмолярності та гоместатичними фізіологічними механізмами. Для плазми закон електронейтральності можна проілюструвати даними табл. 20.
Загальна кількість катіонів плазми становить 155 ммоль/л, їх 142 ммоль/л припадають частку натрію. Загальна кількість аніонів також становить 155 ммоль/л, з них 103 ммоль/л припадають на слабку основу С1 - і 27 ммоль/л - на частку HCO - 3 (сильна основа). Г. Рут (1978) вважає, що HCO - 3 та аніони білка (приблизно 42 ммоль/л) становлять головні буферні основи плазми. Зважаючи на те, що концентрація іонів водню в плазмі становить всього 40·10 -6 ммоль/л, кров є добре буферованим розчином і має слаболужну реакцію. Аніони білка, особливо іон НСО - 3 тісно пов'язані, з одного боку, з обміном електролітів, з іншого - з кислотно-лужною рівновагою, тому правильне трактування змін їх концентрації має важливе значення для розуміння процесів, що відбуваються у сфері обміну електролітів, води та Н +.
