XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Благодаря респираторным алкалозам и буферным системам крови механизмы выработки энергии и работоспособности поддерживаются в течение более длительного времени. Белки плазмы крови из-за присутствия кислотно-основных групп в белковых молекулах образуют буферную систему, которая наиболее эффективна в диапазоне рН 7,2–7,4.

В крови четыре буферные системы: гемоглобин, бикарбонат, фосфат, белок. Каждая система состоит из двух соединений − слабой кислоты и соли этой кислоты и сильного основания. Эффект буфера обусловлен связыванием и нейтрализацией ионов, поступающих в соответствующий состав буфера. В связи с тем, что в естественных условиях организм с большей вероятностью сталкивается с выбросом в кровь недоокисленных продуктов метаболизма, антацидные свойства буферных систем преобладают по сравнению с антиосновными [3] .

Из всех буферных систем большую долю составляет бикарбонат. Довольно мощный и самый мобильный. Его роль в поддержании параметров КОР крови повышена за счет связи с дыханием. Система состоит из Н2СО3 и NaHCО3, которые находятся в соответствующей зависимости друг от друга. [1]

Буферные системы начинают действовать сразу же при увеличении или снижении [Н⁺], и, следовательно, представляют собой первую мобильную и эффективную систему для компенсации сдвигов pH. Например, буферы крови способны устранить умеренные сдвиги в CBS (кислотно-основные состояния) в течение 10-40 с. Емкость и эффективность буферных систем крови очень высока. Механизм действия и биологическое значение химических буферных систем заключается в превращении сильных кислот и сильных оснований в слабые. Эти реакции реализуются как внутри, так и вне клетки (в крови, внутриклеточной, спинномозговой и других жидких средах), но в наибольшем масштабе − в клетках.

Рассмотрим каждую из четырех вышеупомянутых буферных систем:

Гидрокарбонатная буферная система является основным буфером крови и межклеточной жидкости. Он составляет около половины буферной емкости крови и более 90% плазмы и интерстициальной жидкости. Бикарбонатный буфер внеклеточной жидкости состоит из смеси углекислоты − H2СO3 и гидрокарбоната натрия − NaHCО3. В клетках в состав соли углекислоты входят калий и магний.

Фосфатная буферная система играет важную роль в регуляции кислотно-основного состояния в клетках, особенно в канальцах почек. Это связано с более высокой концентрацией фосфатов в клетках по сравнению с внеклеточной жидкостью (около 8% от общей буферной емкости). Фосфатный буфер состоит из двух компонентов: щелочного (NaH2PO4) и кислого (NaH2PО4).

Белковая буферная система является основным внутриклеточным буфером. Он составляет около трех четвертей буферной емкости внутриклеточной жидкости. Компонентами белкового буфера являются слабо диссоциирующий белок с кислотными свойствами (белок-COOH) и соли сильного основания (белок-COONa). С повышением уровня кислот они взаимодействуют с белковой солью, образуя нейтральную соль и слабую кислоту. С увеличением концентрации оснований их реакция происходит с белком, обладающим кислотными свойствами. В результате вместо сильного основания образуется слабоосновная соль.

Гемоглобиновая буферная система - самый емкий буфер крови - составляет более половины своей общей буферной емкости. Гемоглобиновый буфер состоит из кислотного компонента - оксигенированного гемоглобина (НbО2) и основного - неоксигенированного. НbО2 примерно в 80 раз быстрее с выделением Н⁺, в среду, чем не насыщенный кислородом гемоглобин. Соответственно, он связывает больше катионов, в основном К⁺. Основная роль гемоглобиновой буферной системы заключается в ее участии в транспорте CO2 от тканей к легким [2].

Многие механизмы саморегуляции, которые происходят в организме человека, связаны с постоянством состава крови, пребывающей в динамике. Водородный показатель pH характеризует активную реакцию жидкой среды. Если ионов Н⁺ больше, среда будет кислой, а рН<7, если меньше, то щелочной, а рН>7. Образец нейтральной реакции демонстрирует вода, рН=7,0.

Водородный показатель − один из самых стойких показателей в человеческом организме, однако смещение pH всего лишь на 0,4 представляет серьёзную угрозу не только здоровью человека, но и его жизни. Поддерживать постоянство pH получается благодаря существованию буферных систем. В плазме роль буфера играют белки, затем соли фосфорной и угольной кислот. Например: если к 1 л воды добавим 1 мл концентрированной соляной кислоты, то pH с 7,0 уменьшится до 2,0. А если к 1 мл концентрированной соляной кислоты прилить к 1 л плазмы крови, то pH снизится с 7,4 до 7,2. Данный пример отражает всю сущность биологическое значение, и важность буферных организме человека.

Список литературы

1. Михайлов С.С., Спортивная биохимия, М.: Биоэнергетика мышечной деятельности, 2014. С. 315.

2. Халикова С. М., Никитина Ю. Н., Дехтярь Т. Ф. Буферные растворы в организме человека // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - Т. 2. - С. 121— 125. - URL: httr://e-konccrt.ru/2017/570026.htm.

3. Кулиненков О.С. Медицина спорта высших достижений. М. Спорт, 2016. С. 60-63.