Вопрос 20

Кислотные буферные системы – это растворы, содержащие слабую кислоту (донор протонов) и сопряженное основание (акцептор про тонов).

Основные буферные системы – это растворы, содержащие слабое основание (акцептор протонов) и сопряженную кислоту (донор про- тонов).

Механизм буферного действия – это протолитическое взаимодей- ствие кислоты и основания с добавляемыми ионами Н+ и ОН–.

Ацетатная СН3СОО– +Н+ СН3СООН СН3СООН+ОН– СН3СОО– +Н2О

Гидрокарбо- натная НСО3 +Н+ Н2СО3 Н2СО3 + ОН– НСО3 +Н2О

Фосфатная НРО2 4 +Н+ Н2РО4 Н2РО4 + ОН– НРО2 4 + Н2О

Аммиачная NH3 H2O + H+ NH4 + H2O NH4 + OH– NH3 H2O

Уравнение Гендерсона-Гассельбаха – это уравнение для расчета рН буферных растворов. Приведем вывод этого уравнения на примере аммиачного буферного раствора, состоящего из основания NH3 H2O и со- пряженной кислоты NH4 . NH4 + Н2О NH3 H2O + Н+

Вопрос 21

Таким образом, эта буферная система имеет б о льшую буферную ѐм- кость по кислоте, чем по основанию. Фосфатная буферная система наиболее активна в почках. При поступлении в кровь какой-либо нелетучей кислоты протекает реакция: Н+ + НРО 2 4 Н2РО 4 Таким образом, сильная кислота замещается эквивалентным количе- ством слабой кислоты Н2РО 4 , которая концентрируется в почках и экс- кретируется с мочой, значение рН которой понижается. В результате этого соотношение [НРО2 4 ]/[Н2РО 4 ] остается без осо- бых изменений. Анионы сильных кислот выводятся в составе аммоний- ных солей вместе с катионами NH4 . Основным источником NH3 служит гидролиз глутамина в присутствии очень активного в почках фермента глутаминазы: Глутамин + Н2О = NН3 + Глу NН3 + Н+ = NH4 Этот процесс называется аммониогенезом и также направлен на уда- ление избытка Н+. Анионы гидрокарбоната НСО3 из первичной мочи (ультрафильтрат плазмы крови) почти полностью задерживаются почками и возвращаются обратно в кровь. При попадании в кровь основания протекает реакция: ОН– + Н2РО 4 = НРО2 4 + Н2О Таким образом, сильное основание замещается эквивалентным ко- личеством воды. Образующийся избыточный гидрофосфат выводится почками с мочой значение рН которой повышается. Таким образом, характер принимаемой пищи повышает концентра- цию во внутриклеточной жидкости либо протонов (мясная пища), либо анионов гидроксила (растительная пища). Это приводит к расходованию НРО2 4 и Н2РО 4 и, как следствие, повышению количества сопряженных кислот и оснований, избыток которых выводится с мочой, что и объясняет широкий интервал ее значений рН от 4,8 до 7,5. Соотношение концентра- ций [НРО2 4 ]/[Н2РО 4 ] происходит только через 2-3 суток, что необходимо учитывать при терапевической коррекции нарушения кислотно-основного равновесия организма.

Вопрос 22

Это соотношение является важной биологической константой и по- зволяет сделать следующие выводы: а) при физиологическом значении рН буферная емкость гидрокарбо- натной системы значительно больше по кислоте, чем по основанию, что обусловлено особенностями метаболизма нашего организма; б) при физиологическом значении рН СО2 плазмы крови и эритроци- тов находится преимущественно в виде НСО3 . При попадании протонов в кровь равновесие реакций смещается в сторону повышения давления СО2 в газовой фазе легких, поэтому лишний газ выдыхается. При попадании же в плазму крови анионов гидроксила события про- исходят в обратной последовательности: увеличивается скорость диссо- циации Н2СО3, что вызывает растворение в плазме крови некоторого до- полнительного количества содержащегося в легких углекислого газа. Та- ким образом, высокая интенсивность процесса дыхания может обеспечить достаточно быстрые сдвиги этих равновесий и компенсационного нару- шения кислотно-основного равновесия в организме за 10-15 мин. Изме- няющееся при этом соотношение [НСО3 ]/CO2 восстанавливается до нор- мы в течение 10-18 часов за счет изменения объема легочной вентиляции. Таким образом, гидрокарбонатный буфер является системой самого быстрого и эффективного реагирования.