Львів
C
» » Буферна система: класифікація, приклад і механізм дії

Буферна система: класифікація, приклад і механізм дії

Величезну роль для нормального функціонування людського


Буферна система: класифікація, приклад і механізм дії

Опис

Буферна система - це унікальний механізм. В організмі людини існує їх декілька, і всі вони складаються з плазми та клітин крові. Буфери являють собою підстави (білки і неорганічні сполуки), які пов'язують або віддають Н+ та ОН-, знищуючи зсув pH протягом тридцяти секунд. Здатність буфера підтримувати кислотно-основний баланс залежить від кількості елементів, з яких він складається.

Види буферів крові

Кров, яка постійно рухається, являє собою живі клітини, які існують в рідкому середовищі. pH в нормі становить 737-744. Зв'язка ж іонів відбувається певним буфером, класифікація буферних систем наведена нижче. Сам же він складається з плазми і кров'яних клітин і може бути фосфатним, білковим, бикарбонатным або гемоглобиновым. Всі ці системи мають досить простий механізм дії. Їх діяльність спрямована на врегулювання рівня іонів в крові.

Особливості буфера гемоглобинового

Гемоглобиновая буферна система є найпотужнішою з усіх, вона являє собою луг в капілярах тканин і кислоту в такому внутрішньому органі, як легкі. На її частку припадає близько сімдесяти п'яти відсотків усієї буферної ємності. Цей механізм бере участь у багатьох процесах, що відбуваються в крові людини, і має у своєму складі глобине. При переході гемоглобинового буфера в іншу форму (оксигемоглобін), спостерігається зміна форми, змінюються і кислотні властивості діючої речовини.
гемоглобін, який окислився, виступає донором протонів, за допомогою чого відбувається урівноваження кислотно-основного балансу. Так, буфер, що складається з оксигемоглобіну і його калієвої солі, сприяє виділенню з організму вуглекислоти. Ця буферна система виконує важливу роль в дихальному процесі, так як здійснює транспортну функцію по перенесенню до тканин і внутрішніх органів кисню і видаленню з них вуглекислоти. Кислотно-основну рівновагу всередині еритроцитів при цьому дотримується на постійному рівні, отже, у крові також. Таким чином, коли кров насичується киснем, гемоглобін перетворюється на сильну кислоту, а коли він віддає кисень, перетворюється в досить слабку органічну кислоту. Системи оксигемоглобіну і гемоглобіну - взаимопревращающиеся, вони існують як одне ціле.
Буферна система: класифікація, приклад і механізм дії

Особливості бікарбонатного буфера

Бікарбонатна буферна система виступає також потужною, але і самої керованої в організмі. На її частку припадає близько десяти відсотків усієї буферної ємності. Вона має універсальні властивості, які забезпечують її двосторонню ефективність. До складу цього буфера входить спряжена кислотно-лужна пара, що складається з таких молекул, як вугільна кислота (джерело протона) і бікарбонат аніона (акцептором протона). Так, бікарбонатна буферна система сприяє протіканню систематичного процесу, де в кров потрапляє потужна кислота. Цей механізм пов'язує кислоту з бікарбонатом аніонів, утворюючи вугільну кислоту і її сіль. При попаданні лугу в кров буфер зв'язується з вугільною кислотою, утворюючи бикарбонатную сіль. Так як гідрокарбонату натрію в крові людини більше, ніж вугільної кислоти, ця буферна ємність буде мати високу кислотність. Іншими словами, гідрокарбонатна буферна система (бікарбонатна) дуже добре проводить компенсацію речовин, які підвищують кислотність крові. До них відноситься і молочна кислота, концентрація якої збільшується при інтенсивних фізичних навантаженнях, а даний буфер дуже швидко реагує на зміни кислотно-основного балансу крові.

Особливості фосфатного буфера

Фосфатна буферна система людини займає близько двох відсотків усієї буферної ємності, що пов'язано з вмістом в крові фосфатів. Цей механізм підтримує показник pH в сечі і рідини, що знаходиться всередині клітин. Буфер складається з неорганічних фосфатів: одноосновного (виконує роль кислоти) і двухосновного (виконує роль лугу). При нормальному показнику pH співвідношення кислоти і підстави дорівнює 1:4. При збільшенні кількості іонів водню фосфатна буферна система зв'язується з ними, утворюючи кислоту. Цей механізм більше кислотний, ніж лужний, тому він відмінно нейтралізує надходять у кров людини кислі метаболіти, наприклад, молочну кислоту. .push(function(){Ya.Context.AdvManager.render(blockSettings3)}),e=b.getElementsByTagName("script")[0],d=b.createElement("script"),d.type="text/javascript",d.src="//an.yandex.ru/system/context.js",d.async=!0e.parentNode.insertBefore(d,e)}(this,this.document,"yandexContextAsyncCallbacks");
Буферна система: класифікація, приклад і механізм дії

Особливості білкового буфера

Білковий буфер грає не таку особливу роль в стабілізації кислотно-лужного балансу, в порівнянні з іншими системами. На його частку припадає близько семи відсотків усієї буферної ємності. Білки складаються з молекул, які об'єднуються в кислотно-лужні сполуки. У кислому середовищі вони виступають лугами, які пов'язують кислоти в лужному середовищі все відбувається навпаки. Це призводить до того, що утворюється білкова буферна система , яка є досить ефективною при
Буферна система: класифікація, приклад і механізм дії

Приклад буферної системи

Розчини сильних кислот і лугів, які володію слабкими реакціями, мають непостійний показник pH. Але суміш оцтової кислоти з її сіллю зберігає має стабільне значення. Навіть якщо до них додати кислоту або луг, кислотно-основна рівновага не зміниться. В якості прикладу можна розглянути ацетатний буфер, який складається з кислоти СН 3 СООН та її солі СН 3 СОО. Якщо додати сильну кислоту, то основа солі зв'яже іони Н+ і перетвориться в оцтову кислоту. Зниження рівня аніонів солі врівноважується збільшенням молекул кислоти. У результаті цього спостерігається незначна зміна в співвідношенні кислоти і її солі, тому pH змінюється зовсім непомітно.
Буферна система: класифікація, приклад і механізм дії

Механізм дії буферних систем

При надходженні в кров кислих або лужних продуктів буфер забезпечує постійне значення pH до тих пір, поки надійшли продукти не виведуться або не використовуються в процесах метаболізму. В крові людини представлені чотири буфера, кожен з яких складається з двох частин: кислоти і її солі, а також сильної луги. Ефект буфера обумовлюється тим, що він пов'язує і нейтралізує іони, які надходять відповідним складом. Оскільки в природі організм найбільше стикається з недоокисленными продуктами обміну, В організмі людини тільки чотири буферні системи грають важливі ролі в збереженні кислотно-основної рівноваги, але існують і інші буфери, наприклад, ацетатна буферна система, яка має слабку кислоту (донор) та її сіль (акцептор). Здатність цих механізмів протистояти змінам pH при попаданні кислоти або солі в кров є обмеженою. Вони підтримують кислотно-лужну рівновагу тільки в тому випадку, коли сильна кислота або луг надходять в певній кількості. Якщо воно буде перевищено, pH різко зміниться, буферна система припинить свою дію.

Ефективність буферів

Буфери крові та еритроцитів мають різну ефективність. У останніх вона вище, так як тут є гемоглобиновый буфер. Зменшення кількості іонів відбувається за напрямком від клітини до міжклітинної середовища, а потім до крові. Це говорить про те, що найбільша буферна ємність у крові, а меншу має внутріклітинне середовище. При метаболізмі в клітинах з'являються кислоти, які проходять в міжклітинну рідину. Це відбувається тим легше, чим їх більше з'являється в клітинах, оскільки надлишок іонів водню збільшує проникність мембрани клітини. Нам вже відома класифікація буферних систем . В еритроцитах вони мають більш ефективні властивості, так як тут ще грають роль колагенові волокна, які реагують набуханням на накопичення кислоти, вони її поглинають і звільняють від іонів водню еритроцити. Така його здатність обумовлюється властивість абсорбції.
Буферна система: класифікація, приклад і механізм дії

Взаємодія буферів в організмі

Всі механізми, які знаходяться в організмі, взаємопов'язані між собою. Буфери крові складаються з декількох систем, внесок яких у підтримання кислотно-лужного балансу різний. При попаданні крові в легені вона отримує кисень шляхом його зв'язування в еритроцитах гемоглобіном, утворюючи оксигемоглобін (кислоту), що підтримує рівень pH. За сприяння карбоангідрази відбувається паралельне очищення крові легенів від вуглекислоти, яка в еритроцитах представлена у вигляді слабкої двохосновної вугільної кислотою і карбаминогемоглобином, а в крові – вуглекислотою і водою. При зменшенні в еритроцитах кількості слабкою двохосновної вугільної кислоти відбувається проникнення її з крові в еритроцит, і очищення крові від вуглекислоти. Таким чином, з клітин у кров постійно проходить слабка двухосновная вугільна кислота, а з крові в еритроцити для дотримання нейтральності надходять неактивні аніони хлориду. В результаті цього в червоних клітинах крові середовище більш кислотна, ніж у плазмі. Всі системи буферів обґрунтовуються ставленням донор-акцептор протона (4:20), що пов'язано з особливостями метаболізму організму людини, який утворює більшу кількість кислотних продуктів, ніж лужних. Дуже важливим тут є показник кислотних буферних ємностей.
Буферна система: класифікація, приклад і механізм дії

Обмінні процеси в тканинах

Кислотно-основний баланс підтримується буферами і метаболічними перетвореннями в тканинах організму. Цьому допомагають біохімічні та фізико-хімічні процеси. Вони сприяють втраті кислотно-лужних властивостей продуктів обміну речовин, їх зв'язування, утворення нових сполук, які швидко виводяться з організму. Наприклад, велика кількість молочної кислоти виводиться в глікоген, органічні кислоти нейтралізуються солями натрію. Сильні кислоти і луги розчиняються в ліпідах, а органічні кислоти піддаються окисленню, утворюючи вугільну кислоту. Таким чином, буферна система - це перший помічник при нормалізації кислотно-лужного балансу в організмі людини. Стабільність pH потрібна для нормальної роботи біологічних молекул і структур, органів і тканин. При нормальних умовах буферні процеси підтримують рівновагу між появою і видаленням іонів водню і вуглекислого газу, що сприяє забезпеченню в крові постійного рівня pH. Якщо відбувається збій у роботі буферних систем, то у людини з'являються такі патології, як алкалоз або ацидоз. Всі буферні системи взаємопов'язані і спрямовані на підтримку стабільного кислотно-основної рівноваги. В організмі людини постійно утворюється велика кількість кислих продуктів, що еквівалентно тридцяти літрів сильної кислоти. Сталість реакції всередині організму забезпечують потужні буфери: фосфатний, білковий, гемоглобиновый і бікарбонатний. Існують і інші буферні системи, але ці є основними і найбільш потрібними для живого організму. Без їх допомоги у людини почнуть розвиватися різні патології, які можуть призвести до коми або летального результату.