Ang balanse ng acid-base ay may malaking papel sa normal na paggana ng katawan ng tao. Ang dugong umiikot sa katawan ay pinaghalong mga buhay na selula na nasa likidong tirahan. Ang unang tampok ng seguridad na kumokontrol sa antas ng pH sa dugo ay ang buffer system. Ito ay isang pisyolohikal na mekanismo na nagsisiguro na ang mga parameter ng balanse ng acid-base ay pinananatili sa pamamagitan ng pagpigil sa pagbaba ng pH. Kung ano ito at kung anong uri mayroon ito, malalaman natin sa ibaba.
Paglalarawan
Ang buffer system ay isang natatanging mekanismo. Mayroong ilan sa mga ito sa katawan ng tao, at lahat sila ay binubuo ng plasma at mga selula ng dugo. Ang mga buffer ay mga base (mga protina at inorganic na compound) na nagbubuklod o nag-donate ng H+ at OH-, na sumisira sa pagbabago ng pH sa loob ng tatlumpung segundo. Ang kakayahan ng isang buffer na mapanatili ang balanse ng acid-base ay depende sa bilang ng mga elemento kung saan ito binubuo.
Mga uri ng blood buffer
Ang dugong patuloy na gumagalaw ay mga buhay na selula,na umiiral sa isang likidong daluyan. Ang normal na pH ay 7, 37-7, 44. Ang pagbubuklod ng mga ion ay nangyayari sa isang tiyak na buffer, ang pag-uuri ng mga buffer system ay ibinibigay sa ibaba. Ito mismo ay binubuo ng plasma at mga selula ng dugo at maaaring pospeyt, protina, bikarbonate o hemoglobin. Ang lahat ng mga sistemang ito ay may medyo simpleng mekanismo ng pagkilos. Ang kanilang aktibidad ay naglalayong i-regulate ang antas ng mga ion sa dugo.
Mga tampok ng hemoglobin buffer
Ang hemoglobin buffer system ay ang pinakamakapangyarihan sa lahat, ito ay isang alkali sa mga capillary ng mga tissue at isang acid sa isang panloob na organo gaya ng mga baga. Ito ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang pitumpu't limang porsyento ng kabuuang buffer capacity. Ang mekanismong ito ay kasangkot sa maraming proseso na nangyayari sa dugo ng tao, at may globin sa komposisyon nito. Kapag nagbago ang hemoglobin buffer sa ibang anyo (oxyhemoglobin), nagbabago ang form na ito, at nagbabago rin ang acidic na katangian ng aktibong substance.
Ang kalidad ng pinababang hemoglobin ay mas mababa kaysa sa carbonic acid, ngunit nagiging mas mahusay kapag ito ay na-oxidize. Kapag nakuha ang kaasiman ng pH, pinagsasama ng hemoglobin ang mga hydrogen ions, lumalabas na nabawasan na ito. Kapag ang carbon dioxide ay naalis mula sa mga baga, ang pH ay nagiging alkaline. Sa oras na ito, ang hemoglobin, na na-oxidized, ay kumikilos bilang isang donor ng proton, sa tulong kung saan balanse ang balanse ng acid-base. Kaya, ang buffer, na binubuo ng oxyhemoglobin at potassium s alt nito, ay nagtataguyod ng pagpapalabas ng carbon dioxide mula sa katawan.
Ang buffer system na ito ay gumaganapisang mahalagang papel sa proseso ng paghinga, dahil ginagawa nito ang transport function ng paglilipat ng oxygen sa mga tisyu at panloob na organo at pag-alis ng carbon dioxide mula sa kanila. Ang balanse ng acid-base sa loob ng erythrocytes ay pinananatili sa isang pare-parehong antas, samakatuwid, sa dugo rin.
Kaya, kapag ang dugo ay puspos ng oxygen, ang hemoglobin ay nagiging isang malakas na acid, at kapag binigay nito ang oxygen, ito ay nagiging isang medyo mahinang organic acid. Ang mga sistema ng oxyhemoglobin at hemoglobin ay interconvertible, umiiral sila bilang isa.
Mga tampok ng bicarbonate buffer
Ang bicarbonate buffer system ay makapangyarihan din, ngunit ito rin ang pinakakontrolado sa katawan. Ito ay nagkakahalaga ng halos sampung porsyento ng kabuuang buffer capacity. Mayroon itong maraming nalalaman na mga katangian na tinitiyak ang pagiging epektibo nito sa dalawang paraan. Naglalaman ang buffer na ito ng conjugated acid-base pair, na binubuo ng mga molecule gaya ng carbonic acid (proton source) at anion bicarbonate (proton acceptor).
Kaya, ang bicarbonate buffer system ay nagtataguyod ng isang sistematikong proseso kung saan ang isang malakas na acid ay pumapasok sa daluyan ng dugo. Ang mekanismong ito ay nagbubuklod sa acid sa mga bicarbonate anion, na bumubuo ng carbonic acid at asin nito. Kapag ang alkali ay pumasok sa dugo, ang buffer ay nagbubuklod sa carbonic acid, na bumubuo ng isang bikarbonate na asin. Dahil mayroong mas maraming sodium bikarbonate sa dugo ng tao kaysa sa carbonic acid, ang buffer capacity na ito ay magkakaroon ng mataas na acidity. Sa madaling salita, hydrocarbon bufferang sistema (bicarbonate) ay napakahusay sa pagpunan ng mga sangkap na nagpapataas ng kaasiman ng dugo. Kabilang dito ang lactic acid, ang konsentrasyon nito ay tumataas sa matinding pisikal na pagsusumikap, at ang buffer na ito ay napakabilis na tumutugon sa mga pagbabago sa balanse ng acid-base sa dugo.
Mga tampok ng phosphate buffer
Ang human phosphate buffer system ay sumasakop ng halos dalawang porsyento ng kabuuang buffer capacity, na nauugnay sa nilalaman ng mga phosphate sa dugo. Ang mekanismong ito ay nagpapanatili ng pH sa ihi at ang likido na nasa loob ng mga selula. Ang buffer ay binubuo ng mga inorganic na pospeyt: monobasic (nagsisilbing acid) at dibasic (gumagawa bilang alkali). Sa normal na pH, ang ratio ng acid sa base ay 1:4. Sa pagtaas ng bilang ng mga hydrogen ions, ang phosphate buffer system ay nagbubuklod sa kanila, na bumubuo ng isang acid. Ang mekanismong ito ay mas acidic kaysa alkaline, kaya perpektong neutralisahin nito ang mga acidic metabolites, gaya ng lactic acid, na pumapasok sa bloodstream ng tao.
Mga tampok ng buffer ng protina
Ang buffer ng protina ay hindi gumaganap ng ganoong espesyal na papel sa pag-stabilize ng balanse ng acid-base, kumpara sa ibang mga system. Ito ay nagkakahalaga ng halos pitong porsyento ng kabuuang buffer capacity. Ang mga protina ay binubuo ng mga molekula na nagsasama-sama upang bumuo ng mga acid-base compound. Sa isang acidic na kapaligiran, kumikilos sila bilang mga alkali na nagbubuklod sa mga acid, sa isang alkaline na kapaligiran, lahat ay nangyayari sa kabaligtaran.
Ito ay humahantong sa pagbuo ng isang buffer system ng protina, naito ay medyo epektibo sa isang pH na halaga ng 7.2 hanggang 7.4. Ang isang malaking proporsyon ng mga protina ay kinakatawan ng mga albumin at globulin. Dahil ang singil ng protina ay zero, sa normal na pH ito ay nasa anyo ng alkali at asin. Ang kapasidad ng buffer na ito ay nakasalalay sa bilang ng mga protina, ang kanilang istraktura at mga libreng proton. Ang buffer na ito ay maaaring neutralisahin ang parehong acidic at alkaline na mga produkto. Ngunit ang kapasidad nito ay mas acidic kaysa alkaline.
Mga tampok ng erythrocytes
Karaniwan, ang mga erythrocyte ay may pare-parehong pH - 7, 25. Ang mga hydrocarbonate at phosphate buffer ay may epekto dito. Ngunit sa mga tuntunin ng kapangyarihan, naiiba sila sa mga nasa dugo. Sa mga erythrocytes, ang buffer ng protina ay gumaganap ng isang espesyal na papel sa pagbibigay ng mga organo at tisyu na may oxygen, pati na rin ang pag-alis ng carbon dioxide mula sa kanila. Bilang karagdagan, pinapanatili nito ang isang palaging halaga ng pH sa loob ng mga erythrocytes. Ang buffer ng protina sa erythrocytes ay malapit na nauugnay sa bicarbonate system, dahil ang ratio ng acid at asin dito ay mas mababa kaysa sa dugo.
Halimbawa ng buffer system
Ang mga solusyon ng malalakas na acid at alkali, na may mahinang reaksyon, ay may variable na pH. Ngunit ang pinaghalong acetic acid na may asin nito ay nagpapanatili ng isang matatag na halaga. Kahit na magdagdag ka ng acid o alkali sa kanila, hindi magbabago ang balanse ng acid-base. Bilang halimbawa, isaalang-alang ang acetate buffer, na binubuo ng acid CH3COOH at ang asin nito CH3COO. Kung magdagdag ka ng isang malakas na acid, ang base ng asin ay magbubuklod sa mga H + ions at magiging acetic acid. Pagbawas ng anion ng asinbalanse sa pamamagitan ng pagtaas sa mga molekula ng acid. Bilang resulta, may kaunting pagbabago sa ratio ng acid sa asin nito, kaya medyo hindi mahahalata ang pagbabago ng pH.
Mekanismo ng pagkilos ng mga buffer system
Kapag ang acidic o alkaline na mga produkto ay pumasok sa daloy ng dugo, ang buffer ay nagpapanatili ng isang pare-parehong halaga ng pH hanggang sa ang mga papasok na produkto ay nailabas o ginagamit sa mga metabolic na proseso. May apat na buffer sa dugo ng tao, bawat isa ay binubuo ng dalawang bahagi: isang acid at asin nito, pati na rin ang isang malakas na alkali.
Ang epekto ng isang buffer ay dahil sa ang katunayan na ito ay nagbubuklod at nagne-neutralize sa mga ion na kasama ng komposisyon na naaayon dito. Dahil sa likas na katangian, karamihan sa lahat ay nakakatagpo ang katawan ng mga under-oxidized metabolic na produkto, ang mga katangian ng buffer ay mas anti-acid kaysa anti-alkaline.
Ang bawat buffer system ay may sariling prinsipyo ng pagpapatakbo. Kapag bumaba ang pH level sa ibaba 7.0, magsisimula ang kanilang masiglang aktibidad. Nagsisimula silang magbigkis ng labis na libreng mga hydrogen ions, na bumubuo ng mga complex na gumagalaw ng oxygen. Ito naman ay gumagalaw sa digestive system, baga, balat, bato, at iba pa. Ang ganitong transportasyon ng mga acidic at alkaline na produkto ay nakakatulong sa pag-disload at pag-aalis ng mga ito.
Sa katawan ng tao, apat na buffer system lamang ang gumaganap ng mahalagang papel sa pagpapanatili ng balanse ng acid-base, ngunit may iba pang buffer, tulad ng acetate buffer system, na mayroong mahinang acid (donor) at asin nito (acceptor). Ang kakayahan ng mga mekanismong itoupang labanan ang mga pagbabago sa pH kapag ang acid o asin ay pumapasok sa dugo ay limitado. Pinapanatili lamang nila ang balanse ng acid-base kapag ang isang malakas na acid o alkali ay ibinibigay sa isang tiyak na halaga. Kung ito ay lumampas, ang pH ay magbabago nang malaki, ang buffer system ay titigil sa paggana.
Buffers efficiency
Ang mga buffer ng dugo at erythrocytes ay may iba't ibang kahusayan. Sa huli, ito ay mas mataas, dahil mayroong isang hemoglobin buffer dito. Ang pagbaba sa bilang ng mga ions ay nangyayari sa direksyon mula sa cell patungo sa intercellular na kapaligiran, at pagkatapos ay sa dugo. Ipinahihiwatig nito na ang dugo ang may pinakamalaking buffer capacity, habang ang intracellular na kapaligiran ay may pinakamaliit.
Kapag na-metabolize ang mga cell, lumalabas ang mga acid na pumapasok sa interstitial fluid. Nangyayari ito nang mas madali, mas marami sa kanila ang lumilitaw sa mga selula, dahil ang labis na mga hydrogen ions ay nagdaragdag ng pagkamatagusin ng lamad ng cell. Alam na natin ang klasipikasyon ng mga buffer system. Sa mga erythrocytes, mayroon silang mas epektibong mga katangian, dahil gumaganap pa rin ang mga collagen fibers dito, na tumutugon sa pamamagitan ng pamamaga sa akumulasyon ng acid, sinisipsip nila ito at naglalabas ng mga erythrocytes mula sa mga hydrogen ions. Ang kakayahang ito ay dahil sa katangian ng pagsipsip nito.
Interaction ng mga buffer sa katawan
Lahat ng mekanismo na nasa katawan ay magkakaugnay. Ang mga buffer ng dugo ay binubuo ng ilang mga sistema, ang kontribusyon nito sa pagpapanatili ng balanse ng acid-base ay iba. Kapag ang dugo ay pumasok sa mga baga, ito ay tumatanggap ng oxygen.sa pamamagitan ng pagbubuklod sa hemoglobin sa mga pulang selula ng dugo, na bumubuo ng oxyhemoglobin (acid), na nagpapanatili ng antas ng pH. Sa tulong ng carbonic anhydrase, mayroong isang parallel na paglilinis ng dugo ng mga baga mula sa carbon dioxide, na sa mga erythrocytes ay ipinakita sa anyo ng isang mahinang dibasic carbonic acid at carbaminohemoglobin, at sa dugo - carbon dioxide at tubig.
Sa pagbaba ng dami ng mahinang dibasic carbonic acid sa erythrocytes, tumagos ito mula sa dugo patungo sa erythrocyte, at ang dugo ay nililinis ng carbon dioxide. Kaya, ang isang mahinang dibasic carbonic acid ay patuloy na dumadaan mula sa mga selula patungo sa dugo, at ang mga hindi aktibong chloride anion ay pumapasok sa mga erythrocytes mula sa dugo upang mapanatili ang neutralidad. Bilang resulta, ang mga pulang selula ng dugo ay mas acidic kaysa sa plasma. Ang lahat ng mga buffer system ay nabigyang-katwiran ng proton donor-acceptor ratio (4:20), na nauugnay sa mga kakaibang metabolismo ng katawan ng tao, na bumubuo ng isang mas malaking bilang ng mga acidic na produkto kaysa sa mga alkalina. Napakahalaga dito ang indicator ng mga kapasidad ng acid buffer.
Mga proseso ng pagpapalitan sa mga tissue
Ang balanse ng acid-base ay pinapanatili ng mga buffer at metabolic transformations sa mga tissue ng katawan. Ito ay tinutulungan ng biochemical at physico-chemical na proseso. Nag-aambag sila sa pagkawala ng mga katangian ng acid-base ng mga produktong metabolic, ang kanilang pagbubuklod, ang pagbuo ng mga bagong compound na mabilis na pinalabas mula sa katawan. Halimbawa, ang isang malaking halaga ng lactic acid ay excreted sa glycogen, ang mga organic na acid ay neutralized ng sodium s alts. Malakasang mga acid at alkali ay natutunaw sa mga lipid, at ang mga organikong acid ay nag-o-oxidize upang bumuo ng carbonic acid.
Kaya, ang buffer system ay ang unang katulong sa normalisasyon ng balanse ng acid-base sa katawan ng tao. Ang katatagan ng pH ay kinakailangan para sa normal na paggana ng mga biyolohikal na molekula at istruktura, mga organo at mga tisyu. Sa normal na mga kondisyon, ang mga proseso ng buffer ay nagpapanatili ng balanse sa pagitan ng pagpapakilala at pagtanggal ng mga hydrogen at carbon dioxide ions, na tumutulong na mapanatili ang isang pare-parehong antas ng pH sa dugo.
Kung may kabiguan sa gawain ng mga buffer system, kung gayon ang isang tao ay bubuo ng mga pathology tulad ng alkalosis o acidosis. Ang lahat ng buffer system ay magkakaugnay at naglalayong mapanatili ang isang matatag na balanse ng acid-base. Ang katawan ng tao ay patuloy na gumagawa ng maraming acidic na produkto, na katumbas ng tatlumpung litro ng malakas na acid.
Ang patuloy na reaksyon sa loob ng katawan ay ibinibigay ng makapangyarihang mga buffer: phosphate, protina, hemoglobin at bicarbonate. Mayroong iba pang mga buffer system, ngunit ito ang pangunahing at pinakakailangan para sa isang buhay na organismo. Kung wala ang kanilang tulong, ang isang tao ay magkakaroon ng iba't ibang mga pathologies na maaaring humantong sa coma o kamatayan.
