Буферные системы крови.

Постоянство рН крови поддерживается буферными системами крови. В плазме крови обнаружены 4 буферные системы: гемоглобиновая, карбонатная, фосфатная,белковая.

1. Гемоглобиновый буфер – находится в эритроцитах (обеспечивает буферную емкость крови на 75%). Он представлен системой дезоксигемоглобин (восстановленный гемоглобин), который выступает в роли основания и оксигемоглобин (гемоглобин, присоединивший кислород), выступающий в роли кислоты. Восстановленный гемоглобин (ННb) является слабодиссоциирующей кислотой. Когда гемоглобин в альвеолах легких присоединяет кислород и переходит в оксигемоглобин, то его кислотные свойства повышаются в 80 раз. Оксигемоглобин- НbO₂ присоединяет к себе ионы К или Na и в виде солей переносится кровью к клеткам тканей. В тканях НbO₂ отдает кислород, переходит в Дезоксигемоглобин- ННb и освобождает Na или К, который соединяется с углекислотой, поступившей в кровь из тканей. В легких СО₂ вытесняется и освободившийся Na или К присоединяются к НbO_2.

Н ⁺ + КНb = К⁺ + ННb

2. Бикарбонатный буфер ( обеспечивает буферную емкость кровина 7-9 %). Состоит из угольной кислоты (Н₂СО₃) и бикарбоната (гидрокарбоната) Na или К (NaНСО₃, КНСО₃) в пропорции 1:20. Если в кровь поступает кислота более сильная чем угольная (избыток ионов водорода), то в реакцию вступает бикарбонат. Образуется нейтральная соль и слабодиссоциированная угольная кислота, которая разрушается на воду и углекислый газ, последний удаляется через легкие. При появлении в крови избытка щелочи, то в реакцию вступает угольная кислота, в результате образуется гидрокарбонат Na и вода. Избыток бикарбоната удаляется через почки.

3. Фосфатный буфер представлен солями фосфорной кислоты, двухзамещенным (Na₂НРО₄ – Na гидрофосфат) и однозамещенным натрием (NaН₂РО₄ – Na дигидрофосфат) в соотношении 4:1. Первое соединение обладает свойствами слабой щелочи и вступает в реакцию с более сильными кислотами, в результате образуется однозамещенный фосфат NaН₂HО₄ - менее кислый продукт, а при защелачивании образуется двузамещенный фосфат Na₂HPО_4. Избыток каждого компонента фосфатного буфера выводится с мочой.

Н⁺ + NaНРО₄^- = Na⁺ + Н₂HО₄^-

4. Белковый буфер выполняет роль нейтрализации кислот и щелочей благодаря амфотерным свойствам: в кислой среде белки плазмы ведут себя как основания и связывают свободные ионы водорода, т.е. препятствуют закислению крови, в основной среде за счет наличия кислых аминокислот белки ведут себя как кислоты.

В эритроцитах действуют все 4 буферные системы, в плазме крови – 3 (отсутствует гемоглобиновая система), а в клетках различных тканей основная роль в поддержании рН принадлежит белковой и фосфатной системам.

Для сдвига активной реакции крови, т.е. ее плазмы в щелочную сторону нужно прибавить к ней в 40-70 раз больше NaCL, чем к чистой воде, а для сдвига реакции в кислую сторону – в 327 раз больше НСL.

Так как бикарбонатов в крови в 18 раз больше, чем угольной кислоты, то буферная емкость крови больше для кислот, чем для оснований. Это имеет значение, так как в процессе обмена веществ щелочей образуется меньше, чем кислот. Щелочные соли слабых кислот, содержащиеся в крови, образуют щелочной резерв, который равен от 55 до 70 см ³ СО₂ на 100 см³ крови. Его величина определяется по тому количеству, которое может быть связано 100 мл крови при напряжении углекислого газа, равному 40 мм рт. ст.

ПЛАЗМА КРОВИ

Плазма представляет собой жидкую часть крови желтоватого цвета, которая содержит 90-92 % воды и 8-10 % сухого вещества, из органических веществ: преимущественно белков (7-8% или 200-300 г), а также липиды, углеводы, гормоны, ферменты, витамины; из неорганических веществ: различные соли – электролиты (минеральные вещества – 0,9%), и растворенные газы. В плазме находятся продукты обмена, подлежащие удалению из организма. Это мочевина, молочная кислота, креатин, креатинин, аммиак. Общее количество небелкового или так называемого остаточного азота 30-40мг%. Половина его приходится на мочевину. Увеличение происходит при заболевании почек.

Кроме того, в плазме содержатся небелковые азотсодержащие соединения. Это продукты гидролиза белков, всасывающиеся из желудочно-кишечного тракта и используемые клетками для синтеза протоплазмы. Это аминокислоты и полипептиды.

Концентрация глюкозы, белков, всех катионов, хлора и гидрокарбонатов удерживается в плазме на довольно постоянном уровне и лишь на короткое время может выходить за пределы нормы. Значительные отклонения этих показателей от средних величин на длительное время приводят к несовместимым с жизнью последствиям. Содержание фосфатов, мочевины, мочевой кислоты, нейтрального жира может варьировать в широких пределах не вызывая расстройств организма.

Таблица 22. Химический состав плазмы крови

Таблица 23. Некоторые химические показатели сыворотки крови

Белки плазмы крови

Важнейшей составной частью плазмы являются белки (7-8%). Основные белки плазмы: Альбумины (4,5%); Глобулины (2-3,5%); Фибриноген (0,4%).

Рис. 49. Электрофореграммы сыворотки крови человека: А– схема прибора для электрофореза на бумаге; Б– Окрашенные полосы на бумажной ленте и соответствующие им зубцы на фотометрической кривой, отражающие процентное содержание различных белковых фракций: альбумин – 59,2%; α1 –глобулин - 3,9%; α2 –глобулин – 7,5%; β-глобулин – 12,1%; γ-глобулин – 17,3%.

Для разделения белков плазмы используют метод иммуноэлектрофореза, который основан на том, что белки обладают неодинаковой подвижностью в электрическом поле. При этом комплексы белковых молекул связываются со специфическими антителами. Это позволило выделить несколько белковых глобулиновых фракций: α₁-глобулины; α₂-глобулины; β-глобулины; ν-глобулины (рис. 49).

Таблица 24. Белковые фракции плазмы крови человека

Альбумины выполняют питательную и транспортную функцию, Они являются источником аминокислот для синтеза белков, а также переносят жирные кислоты, билирубин, холестерин, соли желчных кислот и тяжелых металлов, лекарственные препараты (антибиотики и сульфаниламиды). Образуются в печени.

Глобулины:

α–глобулины включают гликопротеины, т.е. белки, простетической группой которых является углеводы. Около 60% всей глюкозы плазмы циркулирует в составе гликопротеинов. Они транспортируют гормоны, витамины, микроэлементы, липиды. К α –глобулинам относят эритропоэтин, плазминоген, протромбин

β – глобулины транспортируют фосфолипиды, стероидные гормоны, катионы металлов. К этой фракции относят белок трансферин, обеспечивающий транспорт железа, а также многие факторы свертывания крови.

ν - глобулины – это различные антитела, иммуноглобулины. Их количество резко повышается при инфекционных и воспалительных заболеваниях, так как они защищают организм от вирусов и бактерий. Антитела в зависимости от природы вызывающего болезнь антигена могут быть:

1. лизины – растворяют попавшие в организм чужеродные клетки;

2. антитоксины нейтрализуют токсины;

3. агглютинины - склеивают чужеродные белки;

4. преципитины – дают осадок с белком, вызывающим образование антител.

Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке, лимфоузлах.

Фибриноген – является фактором свертывания крови. Под действием белка тромбина переходит в нерастворимую форму – фибрин, обеспечивая образование сгустка крови. Фибриноген образуется в печени. Плазма, лишенная фибриногена, называется сывороткой. Сыворотки широко используются в процессе иммунизации человека.

Функции белков

·Белки обуславливают онкотическое давление, величина которого важна для регуляции водного обмена между кровью и тканями.

·Белки обладают буферными свойствами и поддерживают кислотно-щелочное равновесие.

·Обладая определенной вязкостью белки, участвуют в поддержании уровня артериального давления.

·Белки плазмы способствуют стабилизации крови, создавая условия, препятствующие оседанию эритроцитов.

·Играют важную роль в свертывании крови.

·Белки плазмы являются важнейшим фактором иммунитета.

·Сохраняют жидкое состояние крови, так как входят в состав противосвертывающих веществ, называемых естественными коагулянтами.

·Служат транспортом для гормонов, липидов, минеральных веществ и др.

·Участвуют в процессах роста и развития клеток организма.