Buffer sistem: klasifikacija, primer in mehanizem delovanja

Ogromno vlogo pri normalnem delovanju človeškega telesa igra kislinsko-bazična ravnotežje. Kroženje krvi v telesu je mešanica živih celic, ki so v tekočem življenjskem prostoru. Prva značilnost varovala, ki nadzoruje raven pH v krvi, je varovalni sistem

Opis

Vmesni sistem je edinstven mehanizem. V človeškem telesu jih je več, vsi pa so sestavljeni iz plazme in krvnih celic. Buffers so baze (proteini in anorganske spojine), ki vežejo ali oddajajo H + in OH-, uničujejo pH premik trideset sekund. Sposobnost puferja za vzdrževanje kislinsko-baznega ravnovesja je odvisna od števila elementov, iz katerih je sestavljen.

Vrste krvnih puferov

Kriza, ki se nenehno premika, je živa celica, ki obstaja v tekočem mediju. PH je običajno 7,37-7,44. Skupek ionov se pojavi v določenem pufru, klasifikacija varovalnih sistemov je podan spodaj. Sama sestoji iz plazme in krvnih celic, lahko pa je tudi fosfat, beljakovine, bikarbonat ali hemoglobin. Vsi ti sistemi imajo dovolj preprost mehanizem ukrepanje. Njihove dejavnosti so usmerjene v uravnavanje ravni iona v krvi.

Značilnosti hemoglobinskega pufra

Sistem pufra hemoglobina je najmočnejši od vseh, je alkalija v kapilarah tkiv in kisline v tako notranjem organu kot pljuča. To predstavlja približno sedeminsedemdeset odstotkov vsega zmogljivost pufra. Ta mehanizem je vpleten v različne procese, ki se pojavljajo v človeški krvi, in ima globin v svoji sestavi. Ko se hemoglobinski pufer preklopi v drugo obliko (oksihemoglobin), se spremeni sprememba te oblike in spremenijo kisle lastnosti aktivne snovi.

Kakovost zmanjšanega hemoglobina je manjša kot pri ogljikovi kislini, vendar se pri oksidaciji bistveno izboljša. Ko se pridobi kisla vrednost pH, hemoglobin združuje vodikovih ionov, se izkaže, da je bil že obnovljen. Ko ogljikov dioksid očistimo v pljučih, je pH alkalen. V tem času se hemoglobin, ki je oksidiran, deluje kot proton donor, s pomočjo katerega je uravnotežena kislinsko-bazična ravnovesja. Torej, pufer, ki ga sestavljajo oksihemoglobin in njegova kalijeva sol, spodbuja sproščanje ogljikovega dioksida iz telesa.

Ta pufer omrežja opravlja pomembno vlogo v procesu dihanja, tako kot funkcijo transportne prometa v tkiva in notranjih organov kisika in odstranjevanje ogljikovega dioksida iz njih. Kislinsko-bazni ravnotežje znotraj eritrocitov se hkrati drži konstantnega nivoja, torej tudi v krvi.

Tako, ko kri napolnimo s kisikom, se hemoglobin pretvori v močno kislino in ko se kisik odreže, postane precej šibka organska kislina. Sistemi oksihhemoglobina in hemoglobina so medsebojno preoblikovanje, obstajajo kot enota.

Značilnosti bikarbonatnega pufra

Bikarbonatni pufrski sistem je tudi močna, ampak tudi najbolj obvladljiva v telesu. To predstavlja približno deset odstotkov celotne zmogljivosti pufra. Ima univerzalne lastnosti, ki zagotavljajo njegovo dvostransko učinkovitost. Ta pufer vsebuje konjugiran kislinsko-bazni par, ki je sestavljen iz molekul, kot je ogljik kislina (vir proton) in bikarbonatni anion (protonski sprejemnik).

Tako bikarbonatni puferski sistem olajša sistematičen proces, kjer močna kislina vstopi v krvni obtok. Ta mehanizem vezuje kislino na anion bikarbonat, ki tvori kisli ogljik in njegovo sol. Ko alkalije vstopi v kri, se pufer veže na ogljikovo kislino in tvori bikarbonatno sol. Ker je natrijev bikarbonat v človeški krvi več kot ogljikova kislina, bo ta zmogljivost pufra imela visoko kislost. Z drugimi besedami, bikarbonatni puferski sistem (bikarbonat) zelo kompenzira snovi, ki povečujejo kislost krvi. Te vključujejo mlečno kislino, katere koncentracija se poveča z intenzivnim fizičnim naporom, in ta pufer hitro reagira na spremembe v kislinsko-bazni bilanci v krvi.

Značilnosti fosfatnega pufra

Fosfatni puferski sistem človek zaseda blizu dveh odstotkov celotne kapacitete pufra, kar je posledica vsebnosti fosfata v krvi. Ta mehanizem vzdržuje pH v urinu in tekočini, ki je znotraj celic. Pufr je sestavljen iz anorganskih fosfatov: monobaznih (izpolnjuje vlogo kisline) in dvobaznih (izpolnjuje vlogo alkalij). Pri normalnem pH je razmerje med kislino in bazo 1: 4. S povečanjem števila vodikovih ionov fosfatni puferski sistem se z njimi veže, ki tvorijo kislino. Ta mehanizem je bolj kisel kot alkalni, zato popolnoma nevtralizira kislinske presnovke, ki vstopajo v krvni obtok, na primer mlečno kislino.

Značilnosti proteinskih puferov

Proteinski pufer ne igra posebno vlogo pri stabilizaciji kislinsko-baznih ravnotežij v primerjavi z drugimi sistemi. Prispeva približno sedem odstotkov celotne zmogljivosti pufra. Beljakovine so sestavljene iz molekul, ki se kombinirajo v kislinsko-alkalnih spojinah. V Ljubljani kislinsko okolje delujejo kot alkalije, ki vežejo kisline, v alkalnem okolju se vse zgodi obratno.

To vodi do oblikovanja beljakovinski puferski sistem, ki je dovolj učinkovit pri pH vrednosti od 7,2 do 7,4. Velik delež beljakovin predstavljajo albumini in globulini. Ker je polnilo beljakovin nič, pri normalnem pH je v obliki alkalij in soli. Ta puferska zmogljivost je odvisna od količine beljakovin, njihove strukture in prostih protonov. Ta pufer lahko nevtralizira in kisle in alkalne hrane. Toda njegova kapaciteta je bolj kisla kot alkalna.

Značilnosti rdečih krvnih celic

Običajno imajo rdeče krvne celice konstanten pH 7,25. Tukaj je delovanje hidrokarbonatnih in fosfatnih pufrov. Toda v moči se razlikujejo od tistih v krvi. V rdečih krvnih celicah ima proteinski pufer posebno vlogo pri zagotavljanju kisika organom in tkivom ter odstranitvi ogljikovega dioksida iz njih. Poleg tega ohranja konstantno vrednost znotraj pH eritrocitov. Proteinski pufer v eritrocitih je tesno povezan s hidrokarbonatnim sistemom, saj je razmerje med kislino in soljo manj kot v krvi.

Primer puferskega sistema

Raztopine močnih kislin in alkalij, ki imajo šibke reakcije, imajo spremenljiv pH. Toda zmes ocetne kisline s soljo ohranja stabilno vrednost. Tudi če jim dodate kislino ali bazo, se ravnotežna kislina ne spremeni. Kot primer lahko upoštevamo acetatni pufer, ki je sestavljen iz kisline CH₃COOH in njegove soli CH₃OO. Če dodate močno kislino, se baza sola veže na H + ione in postane ocetna kislina. Zmanjšanje ravni anionov soli uravnava povečanje molekul kisline. Zaradi tega je razmerje med kislino in njegovo soljo nepomembno, zato se pH zelo spreminja.

Mehanizem varovalnih sistemov

Ko kislinski ali alkalni proizvodi pridejo v kri, pufer zagotavlja konstanten pH, dokler se produkti ne sproščajo ali se ne uporabljajo v metabolnih procesih. V človeški krvi obstajajo štiri varovalke, od katerih vsaka sestavljajo dva dela: kislina in njena sol, pa tudi močna alkalija.

Učinek pufera je posledica dejstva, da se veže in nevtralizira ione, ki pridejo v ustrezno sestavo. Ker je v naravi organizem najbolj izpostavljen podoksidiranim izmenjevalnim produktom, imajo lastnosti pufra vsebnost anti-kisline, ki je večja od vsebnosti alkalijske kovine.

Vsak varovalni sistem ima svoj lasten princip delovanja. Ko nivo pH pade pod 7,0, se začne njihova aktivna aktivnost. Začenjajo vezati presežne presežke vodikovih ionov, ki tvorijo komplekse, ki premikajo kisik. To se nato spremeni v prebavni sistem, v pljuča, kožo, ledvice in tako naprej. Tovrstni prevoz kislih in alkalnih izdelkov omogoča njihovo raztovarjanje in odstranitev.

Pri ljudeh, le štiri puferski sistemi imajo pomembno vlogo pri vzdrževanju kislinsko-bazično ravnotežje, ampak tudi druge pufre, kot so acetatnega pufra sistem, ki ima šibko kislino (donatorji) in sol (akceptor). Zmožnost teh mehanizmov, da prenesejo spremembe v pH, ko vstopi kislina ali sol v krvni obtok, je omejena. Ohranijo kislinsko-bazno ravnotežje le, če v določeni količini pride do močne kisline ali alkalije. Če je presežena, se bo pH dramatično spremenil, puferski sistem ne bo deloval.

Učinkovitost puferja

Buffer krvi in ​​rdečih krvnih celic imajo različno učinkovitost. V slednjem je višja, saj obstaja hemoglobinski pufer. Zmanjšanje števila ionov poteka v smeri od celice do medceličnega medija, nato pa do krvi. To kaže, da ima največja prostornina puferja v krvi, manjše pa ima znotrajcelično okolje.

Ob metabolizmu v celicah so kisline, ki prehajajo v medcelično tekočino. To je lažje, če se več pojavlja v celicah, saj presežek vodikovih ionov poveča prepustnost celične membrane. Že vemo klasifikacija varovalnih sistemov. V eritrocitih, so bolj učinkovite lastnosti, saj še vedno igrajo vlogo kolagenskih vlaken, ki reagirajo z nabrekanjem na kopičenje kisline, se absorbirajo in sprostitev vodikove ione iz eritrocitov. To je posledica njegove absorpcijske lastnosti.

Interakcija puferov v telesu

Vsi mehanizmi v telesu so medsebojno povezani. Krvni pufri so sestavljeni iz več sistemov, katerih prispevek k ohranjanju kislinsko-baznega ravnovesja je drugačen. Ko kri vstopi v svetlobo, ki jih prejme kisik skozi vezavo na hemoglobina v rdečih krvnih celicah, da se tvori oksihemoglobina (kisline), ki ohranja vrednost pH. S pomočjo karboanhidraze je vzporedna čiščenje ogljikovega dioksida iz pljuč kri, ki je v eritrocitih zastopana kot šibke kisline in dvobaznega ogljikove karbaminogemoglobinom in kri - ogljikov dioksid in vodo.

Ko se količina šibke dibazične ogljikove kisline zmanjša v eritrocitih, prodre iz krvi v eritrocit in očisti kri iz ogljikovega dioksida. Tako od celic do krvi nenehno prehaja šibka dibazična ogljikova kislina in od krvi do eritrocitov, da se ohranja nevtralnost neaktivnih anodnih kloridov. Kot rezultat, je v rdečih krvnih celicah medij bolj kisel kot v plazmi. Vsi puferski sistemi so upravičeni z razmerjem med donorjem in akceptorjem protona (4:20), kar je posledica posebnosti presnove človeškega telesa, ki tvori večje število kislih proizvodov kot alkalne. Tukaj je zelo pomemben kazalnik zmogljivosti kislega pufra.

Izmenjava procesov v tkivih

Kislinsko-bazno ravnotežje vzdržuje pufers in presnovne transformacije v tkivih telesa. To pomagajo biokemični in fizični in kemični procesi. Prispevajo k izgubi lastnosti kislinskih baznih produktov metabolizma, njihove vezave, nastajanja novih spojin, ki se hitro odstranijo iz telesa. Na primer, velika količina mlečne kisline se izloča v glikogen, organske kisline nevtralizirajo z natrijevimi solmi. Močne kisline in alkalije se raztopijo v lipidih, organske kisline pa se oksidirajo in tvorijo ogljikovo kislino.

Na ta način, Vmesni sistem je prvi pomočnik pri normalizaciji kislinsko-baznega ravnovesja v človeškem telesu. Stabilnost PH je potrebna za normalno delovanje bioloških molekul in struktur, organov in tkiv. V normalnih pogojih puferski proces ohranja ravnovesje med videzom in odstranjevanjem ionov vodika in ogljikovega dioksida, kar pomaga zagotavljati stalno raven pH v krvi.

Če pride do okvare pri delovanju puferskih sistemov, oseba razvije take patologije kot alkalozo ali acidozo. Vsi pufrski sistemi so medsebojno povezani in so namenjeni ohranjanju stabilnega ravnovesja na osnovi kisline. V človeškem telesu se stalno oblikujejo številni kisli izdelki, kar je enako trideset litrov močne kisline.

Stabilnost reakcij v telesu zagotavljajo močni odbojniki: fosfat, beljakovine, hemoglobin in bikarbonat. Obstajajo še drugi varovalni sistemi, vendar so ti osnovni in najbolj potrebni za živi organizem. Brez njihove pomoči bo oseba razvila različne patologije, ki lahko povzročijo komo ali smrtonosni izid.