Протолитический баланс

Одним из важнейших факторов гомеостаза живых организмов является поддержание кислотно-щелочного, т.е. протолитического баланса на должном уровне. В результате жизнедеятельности в организме помимо HCl образуется большое количество других кислот. Больше всего при метаболизме возникает углекислоты (до 13 моль ежесуточно), которая в основном выводится из организма при дыхании (СО2). Достаточно задержки 0,15 моль СО2, чтобы вызвать серьезные нарушения в организме.

Помимо угольной кислоты в организме образуются нелетучие кислоты (серная, фосфорная, молочная и др.) в количестве 0,03-0,08моль в сутки. При вегетарианском питании кислот образуется меньше, при белково-животном – больше. Большинство биожидкостей организма способны сохранять значение pH при незначительных внешних воздействиях, так как они являются буферными растворами. Основными буферными системами организма являются гидрокарбонатная, гемоглобиновая и белковая, гидрофосфатная.

Гидрокарбонатная буферная система

СО2+ H2O СО2 H2O Н2СО3 H++ НСО3-

Если в кровь поступает кислота и увеличивается концентрация Н+, то он взаимодействует с НСО3-, равновесие смещается в сторону Н2СО3, что приводит к выделению газообразного СО2 в процессе дыхания. Напротив, при поступлении основания, оно связывается Н2СО3 и приводит к увеличению НСО3-.

Главное значение гидрокарбонатного буфера – быстрое реагирование на изменение кислотности. Равновесие восстанавливается за 10-15 минут.

Гидрокарбонатный буфер – это основа плазмы крови, он поддерживает протолитеческий баланс в межклеточной жидкости и почках.

Гидрофосфатная буферная система

В клетках: K2HPO4+ H2O KH2PO4+ KOH

Работа фосфатной буферной системы описывается уравнением:

pH = 6,8 + lg HPO42-/ H2PO4-

Нормальное отношение HPO42-/ H2PO4-= 4:1. Это отношение изменяется в большую сторону при переработке мясной пищи, но быстро приходит в равновесие. Н2РО4-выводится почками. При употреблении растительной пищи увеличивается концентрация ОН-, они нейтрализуются Н2РО4-и равновесие сдвигается в сторону НРО42-. Т.е. в зависимости от перерабатываемой пищи pH мочи меняется в интервале от 4,8 до 7,5.

Буферная фосфатная система восстанавливается медленнее (2-3 суток). Баланс мясной и растительной пищи позволяет сохранять фосфатный баланс и облегчать работу почек.

Гемоглобиновая буферная система

Это сложная буферная система эритроцитов. Доноры кислот: ННв (гемоглобин) и ННвО2 (оксигемоглобин). Акцепторы протона: Нв-и НвО2-. Эта система играет важнейшую роль в дыхании, транспорте О2, поддержании pH в эритроцитах.

Белковые (протеиновые) буферные системы зависят от кислотно-основных свойств белка и характеризуются соотношением:

бетаин + Н+ H3N+ CH(R) COOH

бетаин + OН- H2N CH(R) COO-