Фосфатная буферная система

Кислотно-основное равновесие.

Кислотно-основное равновесие – это соотношение концентрации водородных (Н⁺) и гидроксильных (ОН^-) ионов в жидкостях организма.

Постоянство рН внутренней среды организма обусловлено совместным действием буферных систем и ряда физиологических механизмов.

1. Буферные системы крови и тканей:

Бикарбонатная: NaHCO₃ + Н₂СО₃

Фосфатная: NaHРO_4с + NaHРO_4к

Белковая: протеин-Na⁺ + протеин-Н⁺

Гемоглобиновая: HbK+HbH⁺

2. Физиологический контроль:

Дыхательная функция легких

Выделительная функция почек

КЩР отражает клеточный метаболизм, газотранспортную функцию крови, внешнее дыхание и водно-солевой обмен.

В норме рН крови колеблется от 7,37 до 7,44, среднее значение рН=7,4.

Буферные системы поддерживают постоянство рН при поступлении кислых и основных (ОН^-) продуктов. Буферное действие объясняется связыванием свободных Н⁺ и ОН^- ионов компонентами буфера и переводом их в недиссоциированную форму слабой кислоты или воды.

Буферные системы организма состоят из слабых кислот и их солей с сильными основаниями.

Для устранения сдвига рН необходимо различное время:

Буферные системы – 30 сек

Дыхательный контроль – 1 – 3 мин

Выделительная функция почек – 10 – 20 час.

Буферные системы устраняют только сдвиги рН. Физиологические механизмы восстанавливают и буферную емкость.

Бикарбонатная буферная система.

На долю бикарбонатного буфера приходится около 10% всей буферной емкости крови.

Бикарбонатный буфер состоит из угольной кислоты, выполняющей роль донора протона, и бикарбонат-иона , выполняющего роль акцептора протона.

Н₂СО₃ – слабая кислота, трудно диссоциирует

Н₂СО₃ Н⁺ +

NaНСО₃ – соль слабой кислоты и сильного основания диссоциирует полностью:

NaНСО₃ Na⁺ +

Механизм действия буфера

1. При поступлении в кровь кислых продуктов водородные ионы взаимодействуют с ионами бикарбоната , образуется слабо диссоциирующая угольная кислота:

Н⁺ + NaНСО₃ Na⁺ + Н₂СО₃

Восстанавливается соотношение Н₂СО₃/ NaНСО₃, рН не изменяется (концентрация NaНСО₃ незначительно понижается).

Легкие обеспечивают выведение углекислого газа.

2. При поступлении в кровь оснований из тканей, ионы ОН^- взаимодействуют со слабой угольной кислотой (ионы ОН^- взаимодействуют с Н⁺ из буфера, образуя Н₂О)

Н₂СО₃ + ОН^- Н₂О +

рН сохраняется, [ ] увеличивается. Избыток усиливает диссоциацию Н₂СО₃, расход Н⁺ восполняется усилением диссоциации Н₂СО₃.

При нормальном значении рН крови концентрация ионов бикарбоната в плазме крови превышает концентрацию углекислого газа примерно в 20 раз:

Фосфатная буферная система

Компоненты буфера:

Na₂НРО_4с – соль – двузамещенный фосфат

NaН₂РО_4к – слабая кислота – однозамещенный фосфат

Соотношение

На долю фосфатной буферной системы приходится 1% буферной емкости крови.

Механизм действия буфера.

1. При поступлении в кровь кислых продуктов обмена веществ происходит связывание ионов Н⁺ с двузамещенным фосфатным ионом , образуется кислый однозамещенный ион , избыток которого удаляется почками с мочой:

Н⁺ + Na₂НРО₄ Na⁺ + Na₂НРО₄ выделяется почками.

2. При поступлении в кровь ионов ОН^- происходит связывание избытка ОН^- при взаимодействии с однозамещенным фосфатом (кислота) Na₂НРО₄. Избыток ОН^- связывается с водородом (Н⁺) из с образованием воды:

ОН^- + Na₂НРО₄ NaНРО + Н₂О

Понижение концентрации [NaН₂РО₄] сдвигает диссоциацию NaН₂РО₄.

NaН₂РО₄ NaНРО + Н⁺ и восстанавливается недостаток ионов водорода.

Действие фосфатного буфера контролируется выделительной функцией почек. При ее нарушении происходит задержка кислых фосфатов.

Фосфатный буфер действует при изменении рН в интервале от 6,1 до 7,7. В крови максимальная емкость фосфатного буфера проявляется при 7,2.