Zuur-base balans speelt een grote rol bij het normaal functioneren van het menselijk lichaam. Het bloed dat in het lichaam circuleert, is een mengsel van levende cellen die zich in een vloeibare habitat bevinden. Het eerste veiligheidskenmerk dat de pH-waarde in het bloed regelt, is het buffersysteem. Dit is een fysiologisch mechanisme dat ervoor zorgt dat de parameters van het zuur-base-evenwicht in stand worden gehouden door pH-dalingen te voorkomen. Wat het is en welke variëteiten het heeft, zullen we hieronder ontdekken.
Beschrijving
Het buffersysteem is een uniek mechanisme. Er zijn er verschillende in het menselijk lichaam en ze bestaan allemaal uit plasma en bloedcellen. Buffers zijn basen (eiwitten en anorganische verbindingen) die H+ en OH- binden of afstaan, waardoor de pH-verschuiving binnen dertig seconden wordt vernietigd. Het vermogen van een buffer om een zuur-base-evenwicht te handhaven hangt af van het aantal elementen waaruit het is samengesteld.
Soorten bloedbuffers
Bloed dat constant in beweging is, zijn levende cellen,die in een vloeibaar medium voorkomen. Normale pH is 7, 37-7, 44. De binding van ionen vindt plaats met een bepaalde buffer, de classificatie van buffersystemen wordt hieronder gegeven. Het bestaat zelf uit plasma en bloedcellen en kan fosfaat, eiwit, bicarbonaat of hemoglobine zijn. Al deze systemen hebben een vrij eenvoudig werkingsmechanisme. Hun activiteit is gericht op het reguleren van het ionengeh alte in het bloed.
Kenmerken van hemoglobinebuffer
Het hemoglobinebuffersysteem is het krachtigste van allemaal, het is een alkali in de haarvaten van weefsels en een zuur in zo'n inwendig orgaan als de longen. Het is goed voor zo'n vijfenzeventig procent van de totale buffercapaciteit. Dit mechanisme is betrokken bij veel processen die plaatsvinden in menselijk bloed en heeft globine in zijn samenstelling. Wanneer de hemoglobinebuffer verandert in een andere vorm (oxyhemoglobine), verandert deze vorm en veranderen ook de zure eigenschappen van de werkzame stof.
De kwaliteit van gereduceerd hemoglobine is minder dan die van koolzuur, maar wordt veel beter wanneer het wordt geoxideerd. Wanneer de zuurgraad van de pH wordt verkregen, combineert hemoglobine waterstofionen, het blijkt dat het al is verminderd. Wanneer koolstofdioxide uit de longen wordt verwijderd, wordt de pH alkalisch. Op dit moment fungeert hemoglobine, dat is geoxideerd, als een protondonor, met behulp waarvan het zuur-base-evenwicht in evenwicht wordt gebracht. Dus de buffer, die bestaat uit oxyhemoglobine en zijn kaliumzout, bevordert de afgifte van koolstofdioxide uit het lichaam.
Dit buffersysteem presteerteen belangrijke rol in het ademhalingsproces, omdat het de transportfunctie vervult van het overbrengen van zuurstof naar de weefsels en interne organen en het verwijderen van koolstofdioxide daaruit. Het zuur-base-evenwicht in de erytrocyten wordt op een constant niveau gehouden, dus ook in het bloed.
Dus, wanneer het bloed verzadigd is met zuurstof, verandert hemoglobine in een sterk zuur en wanneer het zuurstof opgeeft, verandert het in een vrij zwak organisch zuur. De systemen van oxyhemoglobine en hemoglobine zijn onderling converteerbaar, ze bestaan als één.
Kenmerken van bicarbonaatbuffer
Het bicarbonaatbuffersysteem is ook krachtig, maar ook het meest gecontroleerd in het lichaam. Het is goed voor ongeveer tien procent van de totale buffercapaciteit. Het heeft veelzijdige eigenschappen die ervoor zorgen dat het in twee richtingen werkt. Deze buffer bevat een geconjugeerd zuur-basepaar, dat bestaat uit moleculen zoals koolzuur (protonenbron) en anionbicarbonaat (protonacceptor).
Zo bevordert het bicarbonaatbuffersysteem een systematisch proces waarbij een krachtig zuur in de bloedbaan terechtkomt. Dit mechanisme bindt het zuur aan de bicarbonaatanionen en vormt koolzuur en zijn zout. Wanneer alkali in het bloed komt, bindt de buffer zich aan koolzuur, waardoor een bicarbonaatzout wordt gevormd. Aangezien er meer natriumbicarbonaat in het menselijk bloed zit dan koolzuur, zal deze buffercapaciteit een hoge zuurgraad hebben. Met andere woorden, koolwaterstofbufferhet systeem (bicarbonaat) is zeer goed in het compenseren van stoffen die de zuurgraad van het bloed verhogen. Deze omvatten melkzuur, waarvan de concentratie toeneemt bij intense lichamelijke inspanning, en deze buffer reageert zeer snel op veranderingen in het zuur-base-evenwicht in het bloed.
Kenmerken van fosfaatbuffer
Het menselijke fosfaatbuffersysteem beslaat bijna twee procent van de totale buffercapaciteit, die gerelateerd is aan het fosfaatgeh alte in het bloed. Dit mechanisme handhaaft de pH in de urine en de vloeistof die zich in de cellen bevindt. De buffer bestaat uit anorganische fosfaten: monobasisch (werkt als zuur) en dibasisch (werkt als alkali). Bij normale pH is de verhouding zuur tot base 1:4. Bij een toename van het aantal waterstofionen bindt het fosfaatbuffersysteem zich eraan en vormt een zuur. Dit mechanisme is zuurder dan alkalisch, dus neutraliseert het perfect zure metabolieten, zoals melkzuur, die in de menselijke bloedbaan terechtkomen.
Kenmerken van de eiwitbuffer
Eiwitbuffer speelt niet zo'n speciale rol bij het stabiliseren van de zuur-base balans, vergeleken met andere systemen. Het is goed voor ongeveer zeven procent van de totale buffercapaciteit. Eiwitten zijn opgebouwd uit moleculen die samen zuur-base verbindingen vormen. In een zure omgeving fungeren ze als basen die zuren binden, in een alkalische omgeving gebeurt alles andersom.
Dit leidt tot de vorming van een eiwitbuffersysteem, dathet is vrij effectief bij een pH-waarde van 7,2 tot 7,4. Een groot deel van de eiwitten wordt vertegenwoordigd door albuminen en globulinen. Omdat de eiwitlading nul is, is deze bij normale pH in de vorm van alkali en zout. Deze buffercapaciteit is afhankelijk van het aantal eiwitten, hun structuur en vrije protonen. Deze buffer kan zowel zure als alkalische producten neutraliseren. Maar de capaciteit is zuurder dan alkalisch.
Kenmerken van erytrocyten
Normaal gesproken hebben erytrocyten een constante pH - 7, 25. Hydrocarbonaat- en fosfaatbuffers hebben hier een effect. Maar qua kracht verschillen ze van die in het bloed. In erytrocyten speelt de eiwitbuffer een speciale rol bij het voorzien van zuurstof in organen en weefsels en bij het verwijderen van koolstofdioxide. Bovendien handhaaft het een constante pH-waarde in de erytrocyten. De eiwitbuffer in erytrocyten is nauw verwant aan het bicarbonaatsysteem, aangezien de verhouding tussen zuur en zout hier lager is dan in het bloed.
Buffersysteem voorbeeld
Oplossingen van sterke zuren en basen, die zwakke reacties hebben, hebben een variabele pH. Maar het mengsel van azijnzuur met zijn zout behoudt een stabiele waarde. Zelfs als je er zuur of alkali aan toevoegt, verandert de zuur-base balans niet. Beschouw als voorbeeld de acetaatbuffer, die bestaat uit het zuur CH3COOH en het zout CH3COO. Als je een sterk zuur toevoegt, zal de base van het zout de H + -ionen binden en veranderen in azijnzuur. Zout anion reductiegecompenseerd door een toename van zuurmoleculen. Als gevolg hiervan is er weinig verandering in de verhouding van het zuur tot het zout, dus de pH verandert vrij onmerkbaar.
Werkingsmechanisme van buffersystemen
Wanneer zure of alkalische producten in de bloedbaan terechtkomen, houdt de buffer een constante pH-waarde aan totdat de binnenkomende producten worden uitgescheiden of gebruikt in metabolische processen. Er zijn vier buffers in menselijk bloed, die elk uit twee delen bestaan: een zuur en zijn zout, evenals een sterke alkali.
Het effect van een buffer is te danken aan het feit dat het de ionen bindt en neutraliseert die bij de bijbehorende samenstelling horen. Omdat het lichaam in de natuur vooral ondergeoxideerde stofwisselingsproducten tegenkomt, zijn de eigenschappen van de buffer meer anti-zuur dan anti-alkalisch.
Elk buffersysteem heeft zijn eigen werkingsprincipe. Wanneer de pH-waarde onder de 7,0 da alt, begint hun krachtige activiteit. Ze beginnen overtollige vrije waterstofionen te binden en vormen complexen die zuurstof verplaatsen. Het gaat op zijn beurt naar het spijsverteringsstelsel, de longen, de huid, de nieren, enzovoort. Dergelijk transport van zure en alkalische producten draagt bij aan het lossen en uitscheiden ervan.
In het menselijk lichaam spelen slechts vier buffersystemen een belangrijke rol bij het handhaven van het zuur-base-evenwicht, maar er zijn ook andere buffers, zoals het acetaatbuffersysteem, dat een zwak zuur (donor) en zijn zout (acceptant). Het vermogen van deze mechanismenom veranderingen in pH te weerstaan wanneer zuur of zout in het bloed komt, is beperkt. Ze handhaven het zuur-base-evenwicht alleen wanneer een sterk zuur of alkali in een bepaalde hoeveelheid wordt geleverd. Als deze wordt overschreden, zal de pH drastisch veranderen en zal het buffersysteem niet meer werken.
Bufferefficiëntie
Buffers van bloed en erytrocyten hebben een verschillende efficiëntie. In het laatste is het hoger, omdat hier een hemoglobinebuffer aanwezig is. De afname van het aantal ionen vindt plaats in de richting van de cel naar de intercellulaire omgeving en vervolgens naar het bloed. Dit suggereert dat het bloed de grootste buffercapaciteit heeft, terwijl de intracellulaire omgeving de kleinste heeft.
Wanneer cellen worden gemetaboliseerd, verschijnen zuren die in de interstitiële vloeistof terechtkomen. Dit gebeurt des te gemakkelijker, des te meer ervan verschijnen in de cellen, aangezien een overmaat aan waterstofionen de doorlaatbaarheid van het celmembraan verhoogt. De classificatie van buffersystemen kennen we al. In erytrocyten hebben ze effectievere eigenschappen, omdat collageenvezels hier nog steeds een rol spelen, die door zwelling reageren op de ophoping van zuur, ze absorberen het en maken erytrocyten vrij uit waterstofionen. Dit vermogen is te danken aan zijn absorptie-eigenschap.
Interactie van buffers in het lichaam
Alle mechanismen in het lichaam zijn met elkaar verbonden. Bloedbuffers bestaan uit meerdere systemen waarvan de bijdrage aan het in stand houden van de zuur-base balans verschillend is. Wanneer bloed de longen binnenkomt, ontvangt het zuurstof.door binding aan hemoglobine in rode bloedcellen, vorming van oxyhemoglobine (zuur), dat de pH-waarde handhaaft. Met behulp van koolzuuranhydrase is er een parallelle zuivering van het bloed van de longen van kooldioxide, dat in erytrocyten wordt gepresenteerd in de vorm van een zwak dibasisch koolzuur en carbaminohemoglobine, en in het bloed - kooldioxide en water.
Met een afname van de hoeveelheid zwak dibasisch koolzuur in erytrocyten, dringt het vanuit het bloed in de erytrocyt door en wordt het bloed gezuiverd van kooldioxide. Zo gaat er constant een zwak dibasisch koolzuur van de cellen naar het bloed en inactieve chloride-anionen komen de erytrocyten binnen vanuit het bloed om de neutraliteit te behouden. Als gevolg hiervan zijn rode bloedcellen zuurder dan plasma. Alle buffersystemen worden gerechtvaardigd door de protondonor-acceptorverhouding (4:20), die verband houdt met de eigenaardigheden van het metabolisme van het menselijk lichaam, dat een groter aantal zure producten vormt dan alkalische. De indicator van zuurbuffercapaciteiten is hier erg belangrijk.
Uitwisselingsprocessen in weefsels
Zuur-base balans wordt in stand gehouden door buffers en metabolische transformaties in lichaamsweefsels. Dit wordt ondersteund door biochemische en fysisch-chemische processen. Ze dragen bij aan het verlies van zuur-base-eigenschappen van stofwisselingsproducten, hun binding, de vorming van nieuwe verbindingen die snel uit het lichaam worden uitgescheiden. Zo wordt een grote hoeveelheid melkzuur uitgescheiden in glycogeen, organische zuren worden geneutraliseerd door natriumzouten. Krachtigzuren en logen lossen op in lipiden en organische zuren oxideren tot koolzuur.
Het buffersysteem is dus de eerste assistent bij het normaliseren van het zuur-base-evenwicht in het menselijk lichaam. pH-stabiliteit is noodzakelijk voor het normaal functioneren van biologische moleculen en structuren, organen en weefsels. Onder normale omstandigheden handhaven bufferprocessen een evenwicht tussen de introductie en verwijdering van waterstof- en kooldioxide-ionen, wat helpt om een constant pH-niveau in het bloed te behouden.
Als er een storing is in het werk van buffersystemen, ontwikkelt een persoon pathologieën zoals alkalose of acidose. Alle buffersystemen zijn onderling met elkaar verbonden en gericht op het handhaven van een stabiel zuur-base-evenwicht. Het menselijk lichaam produceert constant een groot aantal zure producten, wat overeenkomt met dertig liter sterk zuur.
Constantheid van reacties in het lichaam wordt geleverd door krachtige buffers: fosfaat, eiwit, hemoglobine en bicarbonaat. Er zijn andere buffersystemen, maar deze zijn de belangrijkste en meest noodzakelijke voor een levend organisme. Zonder hun hulp zal een persoon verschillende pathologieën ontwikkelen die kunnen leiden tot coma of de dood.
