За сутки происходит освобождение от 50 до 100 ммоль ионов водорода из клеток в 15—20 л ВКЖ. Скорость этого процесса в течение суток варьирует; быстро действующие гомеостатические механизмы удерживают внеклеточную концентрацию ионов водорода почти постоянной, примерно 40±5 ммоль/л (рН около 7,4). Баланс ионов водорода обеспечивается их секрецией преимущественно в мочу и поэтому поражения почек приводят к ацидозу.
В результате происходящих при аэробных условиях реакций обмена веществ составляющие углеродный скелет органических соединений атомы углерода, водорода и кислорода превращаются в воду и двуокись углерода (СO2). Не воздействуя на баланс атомов водорода непосредственно, образующаяся СO2 представляет собой важный компонент буферной системы. Регуляция содержания СO2 зависит от нормального функционирования легких. Высвобождение ионов водорода происходит в процессе метаболизма аминокислот или при промежуточных превращениях углеродных скелетов органических соединений.
При превращении азота аминогрупп в мочевину или сульфгидрильных групп некоторых аминокислот в сульфаты высвобождаются равномолярные количества ионов водорода. При потреблении с пищей богатых белками продуктов реакция мочи становится кислой. Клинически значение этого источника ионов водорода относительно невелико.
При анаэробном метаболизме углеводов (например, во время мышечной деятельности) образуются лактаты, тогда как при анаэробном метаболизме жирных кислот (например, в период голодания) и кетогенных аминокислот накапливаются ацетоацетаты; в обоих случаях высвобождаются (непосредственно или опосредованно) эквимолярные количества Н+. При патологических состояниях скорость этих реакций может возрастать в такой степени, что они вызывают значительное снижение рН, приводя к лактатному ацидозу или кетоацидозу.
Ионы водорода участвуют во многих процессах анаболизма, в том числе глюконеогенезе.
Вероятность развития ацидоза выше, чем алкалоза, так как при реакциях обмена веществ образуются ионы водорода, но не гидроксила.
«Клиническая химия в диагностике и лечении»,
Дж.Ф.Зилва, П.Р.Пэннелл
Кислотами называют соединения, обладающие свойством диссоциировать с образованием ионов водорода (протона или Н+). Основаниями называют соединения, обладающие свойством присоединять ионы водорода. В таблице представлены примеры кислот и оснований, имеющих важное значение в огранизме человека.
Кислоты
Конъюгированные основания
Угольная кислота Н2СО3 ↔ Н+
+НСО3-
Бикарбонатный ион
Молочная кислота СН3СНОНСООН ↔ Н+
+СН2СНОНСОО
Лактатный...
Термин буферное действие применяют для обозначения процесса, в результате которого происходит замена сильной кислоты (или основания) на слабую, что приводит к уменьшению числа свободных ионов водорода (Н+). В условиях «перехвата» ионов водорода буфером изменения рН меньше тех сдвигов, которые имели бы место в отсутствие буфера.Например:Н+СL + НСO3 * Н2СO3 + NaСLМерой активности ионов водорода является рН. Первоначально рН называли log10...
Уравнение Гендерсона — ГассельбалхаМы уже видели, что буфер принимает на себя «удар» при добавлении кислоты к системе, как бы заменяя сильную кислоту на слабую. Такие слабые кислоты и соответствующие им основания составляют буферные пары. В водном растворе величина рН зависит от соотношения этой кислоты и соответствующего ей основания.Рассмотрим в качестве примера бикарбонатную пару. Угольная кислота (Н2СО3) диссоциирует на...
Необходимо отметить следующие положения:Ионы водорода могут взаимодействовать с водой, поддерживая рН в норме. Такое явление имеет место при окислительномфосфорилировании. В ходе превращения СО3 в СO2 и Н2О также происходит включение Н+ в молекулу воды.Н+ НСО-3Н2СO3/СO2 /H2ОПоскольку реакция обратима, инактивация Н+ будет продолжаться до тех пор, пока происходит удаление СO2, что приводит к истощению резерва бикарбонатов.Взаимодействие ионов...
Системы регуляцииДвуокись углерода и ионы водорода относятся к числу потенциально токсичных продуктов соответственно аэробных и анаэробных реакций обмена веществ. Хотя наиболее значительная доля СO2 выводится из организма через легкие, некоторая часть образующегося СO2 превращается в бикарбонаты, что приводит к созданию буферной системы. Таким образом, инактивация одного токсического продукта создает условия для того, чтобы свести...
Парциальное давление СO2 в плазме крови в норме составляет примерно 5,3 кПа (40 мм рт. ст.). Поддержание постоянства этого уровня зависит от равновесия между высвобождением СO2 в результате реакций обмена веществ и его потерями из организма через альвеолы легких.Последовательность этапов указанных процессов такова:
вдыхаемый кислород переносится гемоглобином от легких к тканям;
клетки тканей используют кислород при аэробных реакциях...
В клетках почечных канальцев и в эритроцитах часть СO2, задержанная легкими, используется для образования бикарбонатов (в результате чего изменяется величина числителя в уравнении Гендерсона — Гассельбалха). В физиологических условиях эритроциты осуществляют тонкую регуляцию уровня бикарбонатов в плазме в ответ на изменения Рсо2 в легких и в тканях. Почки играют ведущую роль в поддержании постоянства концентрации бикарбонатов...
Гемоглобин является важным буфером кровирН= рК=logHb-/HHbОднако в организме он эффективно функционирует только в сочетании с бикарбонатной системой.Поскольку аэробные процессы обмена веществ в эритроцитах почти не происходят, они вырабатывают относительно мало СO2. Из плазмы крови в соответствии с концентрационным градиентом СO2 диффундирует в клетки, где карбонатдегидратаза катализирует ее взаимодействие с водой, приводящее к образованию...
Роль карбонатдегидратазы также исключительно важна в механизмах гомеостаза ионов водорода, которыми располагают почки. Ионы водорода секретируются клетками почечных канальцев в их просвет, где буферное действие обеспечивается компонентами клубочкового ультрафильтрата. В противоположность гемоглобину эритроцитов запас этих буферных систем непрерывно пополняется за счет фильтрации в почечных клубочках. По этой причине, а также...
В норме моча почти не содержит бикарбонатов.Поверхности клеток почечных канальцев, обращенные в их просвет, непроницаемы для бикарбонатов, вследствие чего их непосредственная реабсорбция невозможна. В просвете канальцев из бикарбонатов сначала образуется СO2, а в клетках канальцев эквивалентное количество СO2 превращается в бикарбонаты. Функционирование этого механизма зависит от действия карбонатдегидратазы в клетках канальцев...
Механизм образования бикарбонатов в клетках почечных канальцев идентичен таковому реабсорбции бикарбонатов, по при его функционировании из организма выводятся Н+ и увеличивается количество НСО3-, что делает данный мехапизм идеальным для устранения ацидоза.Повышение Рсо2 или уменьшение [НСО3-] в клетках почечных канальцев может стимулировать активность карбонатдегидратазы. При этом увеличение [СO2] является косвенным следствием повышения...
При рН 7,4 фосфаты клубочкового ультрафильтрата преимущественно представлены ионами двузамещенных фосфатов (НРО), которые могут, присоединяя Н+, становиться ионами однозамещенных фосфатов (Н2РO4-). Величина рК пары равна 6,8.PH=6,8 + log [НРО=4]/[Н2РO4]Даже при небольшом ацидозе из солей костной ткани высвобождается больше кальция и фосфатных ионов, чем при нормальных значениях рН. При этом потребности в увеличении экскреции Н+ с мочой соответствует...
