Echilibrul acido-bazic joacă un rol enorm în funcționarea normală a corpului uman. Sângele care circulă în organism este un amestec de celule vii care se află într-un habitat lichid. Prima caracteristică de securitate care controlează nivelul pH-ului din sânge este sistemul tampon. Acesta este un mecanism fiziologic care asigură menținerea parametrilor echilibrului acido-bazic prin prevenirea scăderii pH-ului. Ce este și ce soiuri are, vom afla mai jos.
Descriere
Sistemul tampon este un mecanism unic. Există mai multe dintre ele în corpul uman și toate constau din plasmă și celule sanguine. Tampoanele sunt baze (proteine și compuși anorganici) care leagă sau donează H+ și OH-, distrugând schimbarea pH-ului în treizeci de secunde. Capacitatea unui tampon de a menține un echilibru acido-bazic depinde de numărul de elemente din care este compus.
Tipuri de tampon de sânge
Sângele care se mișcă constant este celule vii,care există într-un mediu lichid. pH-ul normal este 7, 37-7, 44. Legarea ionilor are loc cu un anumit tampon, clasificarea sistemelor tampon este dată mai jos. El însuși este format din plasmă și celule sanguine și poate fi fosfat, proteine, bicarbonat sau hemoglobină. Toate aceste sisteme au un mecanism de acțiune destul de simplu. Activitatea lor vizează reglarea nivelului de ioni din sânge.
Caracteristici ale tamponului de hemoglobină
Sistemul tampon de hemoglobină este cel mai puternic dintre toate, este un alcalin în capilarele țesuturilor și un acid într-un astfel de organ intern precum plămânii. Reprezintă aproximativ șaptezeci și cinci la sută din capacitatea totală a tamponului. Acest mecanism este implicat în multe procese care au loc în sângele uman și are globină în compoziția sa. Când tamponul de hemoglobină se schimbă într-o altă formă (oxihemoglobină), această formă se modifică, iar proprietățile acide ale substanței active se modifică, de asemenea.
Calitatea hemoglobinei reduse este mai mică decât cea a acidului carbonic, dar devine mult mai bună atunci când este oxidată. Când aciditatea pH-ului este dobândită, hemoglobina combină ionii de hidrogen, se dovedește că este deja redusă. Când dioxidul de carbon este eliminat din plămâni, pH-ul devine alcalin. In acest moment, hemoglobina, care a fost oxidata, actioneaza ca un donor de protoni, cu ajutorul caruia se echilibreaza echilibrul acido-bazic. Deci, tamponul, care constă din oxihemoglobină și sarea sa de potasiu, promovează eliberarea de dioxid de carbon din organism.
Acest sistem tampon funcționeazăun rol important in procesul respirator, intrucat indeplineste functia de transport de transfer al oxigenului catre tesuturi si organe interne si eliminarea dioxidului de carbon din acestea. Echilibrul acido-bazic din interiorul eritrocitelor este menținut la un nivel constant, prin urmare, și în sânge.
Astfel, atunci când sângele este saturat cu oxigen, hemoglobina se transformă într-un acid puternic, iar când renunță la oxigen, se transformă într-un acid organic destul de slab. Sistemele oxihemoglobinei și hemoglobinei sunt interconvertibile, ele există ca unul singur.
Caracteristici ale tamponului de bicarbonat
Sistemul tampon cu bicarbonat este de asemenea puternic, dar și cel mai controlat din organism. Reprezintă aproximativ zece procente din capacitatea totală a tamponului. Are proprietăți versatile care îi asigură eficacitatea în două sensuri. Acest tampon conține o pereche acid-bază conjugată, care constă din molecule precum acidul carbonic (sursă de protoni) și bicarbonatul de anioni (acceptorul de protoni).
Astfel, sistemul tampon cu bicarbonat promovează un proces sistematic în care un acid puternic intră în sânge. Acest mecanism leagă acidul de anionii bicarbonat, formând acid carbonic și sarea acestuia. Când alcalii intră în sânge, tamponul se leagă de acidul carbonic, formând o sare de bicarbonat. Deoarece în sângele uman există mai mult bicarbonat de sodiu decât acid carbonic, această capacitate tampon va avea o aciditate ridicată. Cu alte cuvinte, tampon de hidrocarburisistemul (bicarbonatul) este foarte bun la compensarea substanțelor care cresc aciditatea sângelui. Printre acestea se numără acidul lactic, a cărui concentrație crește odată cu efortul fizic intens, iar acest tampon reacționează foarte rapid la modificările echilibrului acido-bazic din sânge.
Caracteristici ale tamponului fosfat
Sistemul tampon de fosfați uman ocupă aproape două procente din capacitatea totală a tamponului, care este legată de conținutul de fosfați din sânge. Acest mecanism menține pH-ul în urină și în lichidul care se află în interiorul celulelor. Tamponul este format din fosfați anorganici: monobazici (acționează ca un acid) și dibazici (acționează ca un alcalin). La pH normal, raportul dintre acid și bază este de 1:4. Odată cu creșterea numărului de ioni de hidrogen, sistemul tampon de fosfat se leagă de ei, formând un acid. Acest mecanism este mai acid decât alcalin, așa că neutralizează perfect metaboliții acizi, cum ar fi acidul lactic, care intră în sângele uman.
Caracteristici ale tamponului proteic
Tamponul proteic nu joacă un rol atât de special în stabilizarea echilibrului acido-bazic, în comparație cu alte sisteme. Reprezintă aproximativ șapte procente din capacitatea totală a tamponului. Proteinele sunt formate din molecule care se combină pentru a forma compuși acido-bazici. Într-un mediu acid, acţionează ca alcalii care leagă acizii, într-un mediu alcalin, totul se întâmplă invers.
Acest lucru duce la formarea unui sistem tampon proteic, careeste destul de eficient la o valoare a pH-ului de 7,2 la 7,4. O mare parte a proteinelor sunt reprezentate de albumine si globuline. Deoarece sarcina proteică este zero, la pH normal este sub formă de alcali și sare. Această capacitate tampon depinde de numărul de proteine, structura acestora și de protoni liberi. Acest tampon poate neutraliza atât produsele acide, cât și cele alcaline. Dar capacitatea sa este mai acidă decât alcalină.
Caracteristicile eritrocitelor
În mod normal, eritrocitele au un pH constant - 7, 25. Tampoanele hidrocarbonate și fosfat au efect aici. Dar în ceea ce privește puterea, ele diferă de cele din sânge. În eritrocite, tamponul proteic joacă un rol special în furnizarea organelor și țesuturilor cu oxigen, precum și în eliminarea dioxidului de carbon din acestea. În plus, menține o valoare constantă a pH-ului în interiorul eritrocitelor. Tamponul proteic din eritrocite este strâns legat de sistemul bicarbonat, deoarece raportul dintre acid și sare aici este mai mic decât în sânge.
Exemplu de sistem tampon
Soluțiile de acizi și alcaline tari, care au reacții slabe, au un pH variabil. Dar amestecul de acid acetic cu sarea sa păstrează o valoare stabilă. Chiar dacă le adăugați acid sau alcali, echilibrul acido-bazic nu se va schimba. Ca exemplu, luați în considerare tamponul acetat, care constă din acidul CH3COOH și sarea acestuia CH3COO. Dacă adăugați un acid puternic, atunci baza sării va lega ionii H + și se va transforma în acid acetic. Reducerea de anioni de sareechilibrat de o creştere a moleculelor de acid. În consecință, raportul dintre acid și sare se schimbă puțin, astfel încât pH-ul se schimbă destul de imperceptibil.
Mecanismul de acțiune al sistemelor tampon
Când produsele acide sau alcaline intră în sânge, tamponul menține o valoare constantă a pH-ului până când produsele care intră sunt excretate sau utilizate în procesele metabolice. Există patru tampoane în sângele uman, fiecare dintre ele constând din două părți: un acid și sarea acestuia, precum și un alcali puternic.
Efectul unui tampon se datorează faptului că acesta leagă și neutralizează ionii care vin cu compoziția corespunzătoare acestuia. Deoarece în natură organismul întâlnește cel mai mult produse metabolice sub-oxidate, proprietățile tamponului sunt mai anti-acide decât anti-alcaline.
Fiecare sistem tampon are propriul său principiu de funcționare. Când nivelul pH-ului scade sub 7,0, începe activitatea lor viguroasă. Ei încep să lege excesul de ioni de hidrogen liberi, formând complexe care mișcă oxigenul. La rândul său, se deplasează în sistemul digestiv, plămâni, piele, rinichi și așa mai departe. Un astfel de transport de produse acide și alcaline contribuie la descărcarea și excreția acestora.
În corpul uman, doar patru sisteme tampon joacă un rol important în menținerea echilibrului acido-bazic, dar există și alte soluții tampon, cum ar fi sistemul tampon acetat, care are un acid slab (donator) și sarea acestuia (acceptor). Capacitatea acestor mecanismepentru a rezista la schimbările de pH atunci când acidul sau sarea intră în sânge este limitat. Ele mențin echilibrul acido-bazic numai atunci când un acid puternic sau alcalin este furnizat într-o anumită cantitate. Dacă este depășit, pH-ul se va schimba dramatic, sistemul tampon va înceta să mai funcționeze.
Eficiența tamponurilor
Tampoanele de sânge și eritrocite au o eficiență diferită. În cel din urmă, este mai mare, deoarece aici există un tampon de hemoglobină. Scăderea numărului de ioni are loc în direcția de la celulă la mediul intercelular, iar apoi la sânge. Acest lucru sugerează că sângele are cea mai mare capacitate tampon, în timp ce mediul intracelular are cea mai mică.
Când celulele sunt metabolizate, apar acizi care trec în lichidul interstițial. Acest lucru se întâmplă cu atât mai ușor, cu atât apar mai mulți în celule, deoarece un exces de ioni de hidrogen crește permeabilitatea membranei celulare. Cunoaștem deja clasificarea sistemelor tampon. În eritrocite, au proprietăți mai eficiente, deoarece fibrele de colagen joacă încă un rol aici, care reacționează prin umflare la acumularea de acid, îl absorb și eliberează eritrocitele din ionii de hidrogen. Această abilitate se datorează proprietății sale de absorbție.
Interacțiunea tampoanelor din organism
Toate mecanismele care se află în organism sunt interconectate. Tampoanele de sânge constau din mai multe sisteme, a căror contribuție la menținerea echilibrului acido-bazic este diferită. Când sângele intră în plămâni, acesta primește oxigen.prin legarea de hemoglobina din celulele roșii din sânge, formând oxihemoglobină (acid), care menține nivelul pH-ului. Cu ajutorul anhidrazei carbonice, există o purificare paralelă a sângelui plămânilor din dioxid de carbon, care în eritrocite este prezentat sub formă de acid carbonic dibazic slab și carbaminohemoglobină, iar în sânge - dioxid de carbon și apă.
Odată cu scăderea cantității de acid carbonic dibazic slab din eritrocite, acesta pătrunde din sânge în eritrocit, iar sângele este curățat de dioxid de carbon. Astfel, un acid carbonic dibazic slab trece constant din celule în sânge, iar anionii de clorură inactivi intră în eritrocite din sânge pentru a menține neutralitatea. Ca rezultat, celulele roșii din sânge sunt mai acide decât plasma. Toate sistemele tampon sunt justificate de raportul donor de protoni-acceptor (4:20), care este asociat cu particularitățile metabolismului corpului uman, care formează un număr mai mare de produse acide decât cele alcaline. Indicatorul capacităților tampon de acid este foarte important aici.
Procese de schimb în țesuturi
Echilibrul acido-bazic este menținut prin tampoane și transformări metabolice în țesuturile corpului. Aceasta este asistată de procese biochimice și fizico-chimice. Ele contribuie la pierderea proprietăților acido-bazice ale produselor metabolice, legarea lor, formarea de noi compuși care sunt rapid excretați din organism. De exemplu, o cantitate mare de acid lactic este excretată în glicogen, acizii organici sunt neutralizați de sărurile de sodiu. Puternicacizii și alcaliile se dizolvă în lipide, iar acizii organici se oxidează pentru a forma acid carbonic.
Astfel, sistemul tampon este primul asistent în normalizarea echilibrului acido-bazic în corpul uman. Stabilitatea pH-ului este necesară pentru funcționarea normală a moleculelor și structurilor biologice, organelor și țesuturilor. În condiții normale, procesele tampon mențin un echilibru între introducerea și îndepărtarea ionilor de hidrogen și dioxid de carbon, ceea ce ajută la menținerea unui nivel constant al pH-ului în sânge.
Dacă există o defecțiune în funcționarea sistemelor tampon, atunci o persoană dezvoltă patologii precum alcaloza sau acidoza. Toate sistemele tampon sunt interconectate și vizează menținerea unui echilibru acido-bazic stabil. Corpul uman produce în mod constant un număr mare de produse acide, ceea ce este echivalent cu treizeci de litri de acid puternic.
Constanța reacțiilor în interiorul corpului este asigurată de tampoane puternice: fosfat, proteine, hemoglobină și bicarbonat. Există și alte sisteme tampon, dar acestea sunt principalele și cele mai necesare pentru un organism viu. Fără ajutorul lor, o persoană va dezvolta diverse patologii care pot duce la comă sau la moarte.
