रक्त प्लाज्मा के बफर समाधान. रक्त बफर सिस्टम

रक्त और शरीर के अन्य मीडिया में एच+ आयनों की सामग्री में बदलाव के साथ (उनकी संख्या में वृद्धि और कमी दोनों के साथ), प्लाज्मा और एरिथ्रोसाइट्स के तेजी से काम करने वाले और शक्तिशाली रासायनिक बफर सिस्टम पहले काम करते हैं ( हीमोग्लोबिन, बाइकार्बोनेट, फॉस्फेट, प्रोटीन)। हीमोग्लोबिन बफर सिस्टम एरिथ्रोसाइट्स का मुख्य बफर है और रक्त की कुल बफर क्षमता का लगभग 75% बनाता है। हीमोग्लोबिन, अन्य प्रोटीन की तरह, एक एम्फोलाइट है, यानी, हीमोग्लोबिन बफर सिस्टम में एक अम्लीय घटक (ऑक्सीजन युक्त एचबी, यानी एचबीओ 2) और एक मुख्य घटक (गैर-ऑक्सीजन युक्त, यानी कम एचबी) होता है। यह दिखाया गया है कि हीमोग्लोबिन ऑक्सीहीमोग्लोबिन की तुलना में एक कमजोर एसिड (लगभग 70 गुना) है। इसके अलावा, एचबी CO2 के बंधन और ऊतक से फेफड़ों तक और आगे बाहरी वातावरण में इसके स्थानांतरण के कारण एक स्थिर पीएच बनाए रखता है। बाइकार्बोनेट (हाइड्रोकार्बोनेट) बफर सिस्टम रक्त प्लाज्मा और बाह्य कोशिकीय तरल पदार्थ का मुख्य बफर है और रक्त की कुल बफर क्षमता का लगभग 15% बनाता है। इसे बाह्य कोशिकीय वातावरण में कार्बोनिक एसिड (H2CO3) और सोडियम बाइकार्बोनेट (NaHCO3) द्वारा दर्शाया जाता है। इस बफर में हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता = K [H2CO3 / NaHC03 = 1/20 है, जहां K कार्बोनिक एसिड का पृथक्करण स्थिरांक है। यह बफर सिस्टम, एक ओर, NaHC03 का निर्माण प्रदान करता है, दूसरी ओर, कार्बोनिक एसिड (H + + HCO3 - "H2CO3) का निर्माण और बाद वाले (H2CO3 -" H20 + CO2) का टूटना प्रदान करता है। H20 और CO2 पर कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ एंजाइम का प्रभाव। साँस छोड़ने के दौरान फेफड़ों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड को हटा दिया जाता है, जबकि पीएच में बदलाव नहीं होता है। यह बफर सिस्टम पीएच बदलाव को रोकता है जब मजबूत एसिड और बेस को कमजोर एसिड या कमजोर बेस में उनके परिवर्तन के परिणामस्वरूप जैविक माध्यम में पेश किया जाता है। हाइड्रोकार्बन बफर सिस्टम KOS का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। यह एक खुले प्रकार की प्रणाली है, जो श्वसन प्रणाली और गुर्दे और त्वचा दोनों के कार्य से जुड़ी है। फॉस्फेट बफर प्रणाली को एक और दो-प्रतिस्थापित सोडियम फॉस्फेट (NaH2P04 और Na2HP04) द्वारा दर्शाया जाता है। पहला यौगिक कमजोर अम्ल की तरह व्यवहार करता है, दूसरा कमजोर क्षार की तरह। शरीर में बनने वाले और रक्त में प्रवेश करने वाले एसिड Na2HP04 के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, और क्षार NaH2P04 के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। परिणामस्वरूप, रक्त का पीएच अपरिवर्तित रहता है। फॉस्फेट मुख्य रूप से इंट्रासेल्युलर वातावरण (विशेष रूप से गुर्दे की नलिकाओं की कोशिकाओं) में बफरिंग भूमिका निभाते हैं और बाइकार्बोनेट बफर की प्रारंभिक स्थिति को बनाए रखते हैं। प्रोटीन बफर सिस्टम एक इंट्रासेल्युलर बफर सिस्टम के रूप में कार्य करता है। एम्फोलिटिक गुणों से युक्त, अम्लीय वातावरण में वे क्षार की तरह व्यवहार करते हैं, और क्षारीय वातावरण में - एसिड की तरह। प्रोटीन बफर सिस्टम में कमजोर रूप से अलग करने वाला अम्लीय प्रोटीन (COOH प्रोटीन) और मजबूत आधार (COONa प्रोटीन) के साथ जटिल प्रोटीन होता है। यह बफर सिस्टम रक्त पीएच में बदलाव को रोकने में भी मदद करता है। बाद में (कुछ मिनटों और घंटों के बाद), सीबीएस में बदलावों के मुआवजे और उन्मूलन के शारीरिक (अंग और प्रणाली) तंत्र शुरू हो जाते हैं (फेफड़ों द्वारा - साँस छोड़ने वाली हवा के साथ, गुर्दे - मूत्र के साथ, त्वचा - पसीने के साथ) , यकृत और पाचन तंत्र के अन्य अंग - मल के साथ)।

सामान्य चयापचय के लिए आंतरिक वातावरण की स्थिरता बनाए रखना एक आवश्यक शर्त है। आंतरिक वातावरण की स्थिरता को दर्शाने वाले सबसे महत्वपूर्ण संकेतकों में शामिल हैं एसिड बेस संतुलन,अर्थात्, शरीर के ऊतकों में धनायनों और ऋणायनों की मात्रा के बीच का अनुपात, जिसे pH के रूप में व्यक्त किया जाता है। स्तनधारियों में, रक्त प्लाज्मा में थोड़ी क्षारीय प्रतिक्रिया होती है और इसे 7.30-7.45 के भीतर रखा जाता है।

एसिड-बेस संतुलन की स्थिति शरीर में अम्लीय उत्पादों (कार्बनिक एसिड प्रोटीन और वसा से बनते हैं, और ऊतकों में अंतरालीय चयापचय के उत्पादों के रूप में भी दिखाई देते हैं) और क्षारीय पदार्थ (पौधे के खाद्य पदार्थों से बने) दोनों के सेवन और गठन से प्रभावित होती है। कार्बनिक अम्लों और क्षारीय पृथ्वी लवणों के क्षारीय लवणों, चयापचय उत्पादों - अमोनिया, एमाइन, फॉस्फोरिक एसिड के मूल लवणों से भरपूर)। विभिन्न रोग प्रक्रियाओं के दौरान अम्ल और क्षारीय उत्पाद भी बनते हैं।

जीवित जीवों का आंतरिक वातावरण।

रक्त संचार एक तरल माध्यम में जीवित कोशिकाओं का निलंबन है, जिसके रासायनिक गुण उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। मनुष्यों में, रक्त पीएच उतार-चढ़ाव की सामान्य सीमा 7.37-7.44 है और औसत मान 7.4 है। रक्त बफर सिस्टम प्लाज्मा और रक्त कोशिकाओं के बफर सिस्टम से बने होते हैं और इन्हें निम्नलिखित प्रणालियों द्वारा दर्शाया जाता है:

• बाइकार्बोनेट (हाइड्रोकार्बोनेट) बफर सिस्टम;
• फॉस्फेट बफर सिस्टम;
• प्रोटीन बफर सिस्टम;
• हीमोग्लोबिन बफर सिस्टम
• एरिथ्रोसाइट्स

इन प्रणालियों के अलावा, श्वसन और मूत्र प्रणाली भी सक्रिय रूप से शामिल होती हैं।

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✪ पाठ 1 - पीएच - अम्ल-क्षार संतुलन हर किसी के वश में है

✪ बफ़र समाधान और हेंडरसन-हैसलबैक समीकरण

✪ अम्ल-क्षार संतुलन का विश्लेषण एवं उसकी व्याख्या सामान्य है

उपशीर्षक

बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम

बाह्यकोशिकीय द्रव और रक्त की सबसे शक्तिशाली और साथ ही सबसे नियंत्रणीय प्रणाली में से एक, जो रक्त की संपूर्ण बफर क्षमता का लगभग 53% है। यह एक संयुग्मित एसिड-बेस जोड़ी है, जिसमें कार्बोनिक एसिड अणु एच 2 सीओ 3 शामिल है, जो एक प्रोटॉन का स्रोत है, और एक बाइकार्बोनेट आयन एचसीओ 3 - एक प्रोटॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है:

H 2 C O 3 ⇄ H C O 3 − + H + (\displaystyle (\mathsf (H_(2)CO_(3)\rightleftarrows HCO_(3)^(-)+H^(+))))इस तथ्य के कारण कि रक्त में सोडियम बाइकार्बोनेट की सांद्रता एच 2 सीओ 3 की सांद्रता से काफी अधिक है, इस प्रणाली की बफर क्षमता एसिड के संदर्भ में बहुत अधिक होगी। दूसरे शब्दों में, बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम रक्त की अम्लता को बढ़ाने वाले पदार्थों की कार्रवाई की भरपाई करने में विशेष रूप से प्रभावी है। इन पदार्थों में मुख्य रूप से लैक्टिक एसिड शामिल है, जिसकी अधिकता तीव्र शारीरिक गतिविधि के परिणामस्वरूप बनती है। बाइकार्बोनेट प्रणाली रक्त पीएच में परिवर्तन पर सबसे "शीघ्र" प्रतिक्रिया करती है

फॉस्फेट बफर सिस्टम

रक्त में फॉस्फेट की कम मात्रा के कारण, फॉस्फेट बफर सिस्टम की क्षमता छोटी (कुल बफर क्षमता का लगभग 2%) होती है। फॉस्फेट बफर इंट्रासेल्युलर तरल पदार्थ और मूत्र में शारीरिक पीएच मान को बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

बफर अकार्बनिक फॉस्फेट द्वारा बनता है। इस प्रणाली में एसिड की भूमिका एकल-प्रतिस्थापित फॉस्फेट (NaH 2 PO 4) द्वारा निभाई जाती है, और संयुग्म आधार की भूमिका एक अप्रतिस्थापित फॉस्फेट (Na 2 HPO 4) द्वारा निभाई जाती है। pH 7.4 पर, [HPO 4 2- /H 2 PO 4 - ] का अनुपात बराबर है 10 p H - p K a , o r t o I I = 1 , 55 (\displaystyle 10^(pH-pK_(a,orto)^(II))=1.55)चूँकि 25 + 273.15K pK a, ऑर्थो II = 7.21 के तापमान पर, जबकि ऑर्थोफॉस्फोरिक एसिड आयन का औसत चार्ज< q >=((-2)*3+(-1)*2)/5=-1.4 पॉज़िट्रॉन चार्ज इकाइयाँ।

रक्त में हाइड्रोजन आयनों की सामग्री में वृद्धि के साथ सिस्टम के बफर गुण एच 2 पीओ 4 के गठन के साथ एचपीओ 4 2- आयनों के बंधन के कारण महसूस होते हैं -:

H + + H P O 4 2 − → H 2 P O 4 − (\displaystyle (\mathsf (H^(+)+HPO_(4)^(2-)\rightarrow H_(2)PO_(4)^(-)) ))

और OH- आयनों की अधिकता के साथ - H 2 PO 4 - आयनों से उनके बंधन के कारण:

H 2 P O 4 − + O H − ⇄ H P O 4 2 − + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (H_(2)PO_(4)^(-)+OH^(-)\rightleftarrows HPO_(4)^( 2-)+H_(2)O)))

रक्त का फॉस्फेट बफर सिस्टम बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम से निकटता से संबंधित है।

प्रोटीन बफर सिस्टम

अन्य बफर प्रणालियों की तुलना में, एसिड-बेस संतुलन बनाए रखने के लिए यह कम महत्वपूर्ण है। (7-10% बफर क्षमता)

रक्त प्लाज्मा प्रोटीन का मुख्य भाग (लगभग 90%) एल्ब्यूमिन और ग्लोब्युलिन हैं। इन प्रोटीनों के आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु (धनायनिक और ऋणायन समूहों की संख्या समान है, प्रोटीन अणु का आवेश शून्य है) pH 4.9-6.3 पर थोड़े अम्लीय माध्यम में स्थित होते हैं, इसलिए, pH 7.4 पर शारीरिक स्थितियों के तहत, प्रोटीन होते हैं मुख्य रूप से "प्रोटीन-बेस" और "प्रोटीन-नमक" के रूप में।

रक्त में हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता, जिसे रक्त पीएच के रूप में परिभाषित किया गया है, होमियोस्टैसिस के मापदंडों में से एक है, सामान्य उतार-चढ़ाव 7.35 से 7.45 तक बहुत संकीर्ण सीमा के भीतर संभव है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इन सीमाओं से परे पीएच बदलाव से एसिडोसिस (एसिड पक्ष में बदलाव) या क्षारीयता (क्षारीय पक्ष में) का विकास होता है। यदि रक्त का पीएच 7.0-7.8 से अधिक न हो तो जीव जीवित रहने में सक्षम है। रक्त के विपरीत, विभिन्न अंगों और ऊतकों के लिए एसिड-बेस अवस्था के मापदंडों में व्यापक रेंज में उतार-चढ़ाव होता है। उदाहरण के लिए, गैस्ट्रिक जूस का पीएच सामान्य रूप से 2.0 है, प्रोस्टेट 4.5 है, और ऑस्टियोब्लास्ट में वातावरण क्षारीय है, और पीएच मान 8.5 तक पहुंच जाता है।

रक्त में एसिड-बेस अवस्था का नियमन विशेष बफर सिस्टम के कारण किया जाता है जो श्वसन प्रणाली और गुर्दे के साथ-साथ आहार नलिका और त्वचा के माध्यम से पीएच में परिवर्तन पर बहुत तेजी से प्रतिक्रिया करता है, जिसके माध्यम से अम्लीय और क्षारीय उत्पाद होते हैं। उत्सर्जित होते हैं. फेफड़ों को रक्त का पीएच बदलने में लगभग 1-3 मिनट लगते हैं (सांस लेने की आवृत्ति में कमी या वृद्धि और कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन के कारण), और गुर्दे को - लगभग 10-20 घंटे।

इस प्रकार, रक्त बफर सिस्टम रक्त पीएच विनियमन का सबसे तेजी से प्रतिक्रिया करने वाला तंत्र है। बफर सिस्टम में रक्त प्लाज्मा प्रोटीन, हीमोग्लोबिन, बाइकार्बोनेट और फॉस्फेट बफर शामिल हैं।

प्रोटीन बफर.रक्त प्लाज्मा प्रोटीन की बफर की भूमिका निभाने की क्षमता तथाकथित एम्फोटेरिक गुणों द्वारा निर्धारित की जाती है, अर्थात। पर्यावरण के आधार पर अम्ल या क्षार के गुणों को प्रदर्शित करने की क्षमता। अम्लीय वातावरण में, प्रोटीन एक आधार के गुण प्रदर्शित करता है, COOH समूह अलग हो जाता है, हाइड्रोजन आयन NH2 समूह से जुड़ जाते हैं, जबकि वे नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं, और प्रोटीन मूल गुण प्रदर्शित करते हैं। एक क्षारीय माध्यम में, केवल कार्बोक्सिल समूह अलग हो जाता है, और जारी हाइड्रोजन आयन ओएच-अवशेषों से जुड़ जाते हैं और इस तरह एसिड-बेस अवस्था को स्थिर कर देते हैं।

हीमोग्लोबिन बफरसबसे शक्तिशाली में से एक है, इसमें मुक्त, कम, ऑक्सीकृत हीमोग्लोबिन, साथ ही कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन पोटेशियम नमक होता है। ऐसा माना जाता है कि यह बफ़र रक्त के सभी बफ़र गुणों का लगभग 75% है, और यह अणु के ग्लोबिन भाग की संरचना को बदलने की क्षमता पर आधारित है और, परिणामस्वरूप, एक रूप से बदलते समय अम्लीय गुण एक और। इस प्रकार, कम हुआ हीमोग्लोबिन कार्बोनिक एसिड की तुलना में एक कमजोर एसिड है, और ऑक्सीकृत हीमोग्लोबिन एक मजबूत एसिड है। इसलिए, जब रक्त में कार्बोनिक एसिड की मात्रा बढ़ जाती है, और पीएच एसिड पक्ष में स्थानांतरित हो जाता है, तो एक हाइड्रोजन आयन मुक्त हीमोग्लोबिन से जुड़ जाता है, और कम हीमोग्लोबिन बनता है। फेफड़ों की केशिकाओं में, कार्बन डाइऑक्साइड को रक्त से हटा दिया जाता है, पीएच क्षारीय पक्ष में स्थानांतरित हो जाता है, और ऑक्सीकृत हीमोग्लोबिन एक प्रोटॉन दाता बन जाता है, जो पीएच को स्थिर करता है, इसे क्षारीय पक्ष में जाने से रोकता है।

ऊतकों में होने वाली प्रक्रियाएँ:<

1. कार्बन डाइऑक्साइड, जो सेलुलर श्वसन के दौरान निकलता है, रक्तप्रवाह में प्रवेश करता है और पानी के साथ जुड़कर कार्बोनिक एसिड बनाता है। यह एसिड बहुत अस्थिर होता है और रक्त में हाइड्रोजन धनायन और बाइकार्बोनेट आयन में विघटित हो जाता है। मुक्त हाइड्रोजन pH को अम्ल पक्ष में स्थानांतरित कर देता है।

2. अम्लीय परिस्थितियों में, ऑक्सीहीमोग्लोबिन अलग हो जाता है, जिससे मुक्त ऑक्सीजन बनता है, जो ऊतकों में प्रवेश करता है, और हीमोग्लोबिन पोटेशियम नमक बनता है, जो लाल रक्त कोशिकाओं के अंदर रहता है।

3. कार्बोनिक एसिड का आयन हीमोग्लोबिन के पोटेशियम नमक के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे मुक्त हीमोग्लोबिन और कार्बोनिक एसिड का पोटेशियम नमक बनता है। ऐसे हीमोग्लोबिन में क्षारीय गुण होते हैं और यह मुक्त हाइड्रोजन आयनों को बांधता है। पहले से ही कम हुआ हीमोग्लोबिन कार्बन डाइऑक्साइड जोड़ता है और कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन बनाता है।

4. इस प्रकार, ऑक्सीहीमोग्लोबिन का पृथक्करण पर्यावरण की प्रतिक्रिया से निर्धारित होता है, और ऑक्सीहीमोग्लोबिन के टूटने के बाद बनने वाला मुक्त हीमोग्लोबिन एक मजबूत आधार है, यह ऊतक केशिकाओं के क्षेत्र में रक्त के अम्लीकरण को रोकता है।

फुफ्फुसीय केशिकाओं में होने वाली प्रक्रियाएँ:

1. कार्बन डाइऑक्साइड एल्वियोली में चला जाता है, रक्त में इसकी सांद्रता कम हो जाती है, जिससे कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन का पृथक्करण बढ़ जाता है।

2. भारी मात्रा में हीमोग्लोबिन बनता है, जो ऑक्सीजन को अपने साथ जोड़ लेता है। जैसे ही वातावरण क्षारीय हो जाता है, हीमोग्लोबिन से एक हाइड्रोजन आयन अलग हो जाता है, जो पीएच को स्थिर कर देता है, और एक पोटेशियम आयन हीमोग्लोबिन से जुड़ जाता है।

3. कार्बोनिक एसिड के पोटेशियम नमक और मुक्त हाइड्रोजन आयनों से, कार्बोनिक एसिड बनता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता में कमी के कारण रासायनिक प्रतिक्रिया के संतुलन में बदलाव के कारण कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में विघटित हो जाता है। खून।

इस प्रकार, ऑक्सीहीमोग्लोबिन हाइड्रोजन आयन के निर्माण के साथ अलग हो जाता है, जो एक तरफ, पीएच को एसिड पक्ष में स्थानांतरित कर देता है, और दूसरी तरफ, कार्बन डाइऑक्साइड के गठन के साथ कार्बोनिक एसिड के पृथक्करण को बढ़ावा देता है, जिसे अंदर जाना चाहिए फुफ्फुसीय एल्वियोली और साँस छोड़ने वाली हवा के साथ शरीर छोड़ दें।

हीमोग्लोबिन के बाद बाइकार्बोनेट बफर को महत्वपूर्ण माना जाता है, यह सांस लेने की क्रिया से भी जुड़ा होता है। इस प्रकार, रक्त में हमेशा कमजोर कार्बोनिक एसिड और सोडियम बाइकार्बोनेट की काफी बड़ी मात्रा होती है, इसलिए, रक्त में मजबूत एसिड के प्रवेश से यह तथ्य सामने आता है कि वे संबंधित नमक और कार्बोनिक एसिड बनाने के लिए सोडियम बाइकार्बोनेट के साथ बातचीत करते हैं। उत्तरार्द्ध एंजाइम कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ द्वारा पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में जल्दी से टूट जाता है, जो शरीर से उत्सर्जित होते हैं।

रक्तप्रवाह में क्षार के प्रवेश से कार्बोनेट का निर्माण होता है - कार्बोनिक एसिड और पानी के लवण। इस मामले में होने वाली कार्बोनिक एसिड की कमी को फेफड़ों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन को कम करके जल्दी से पूरा किया जा सकता है।

बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम की स्थिति का अनुमान निम्नलिखित प्रतिक्रिया के संतुलन से लगाया जाता है:

H2O + CO2 = H2CO3 = H+ + HCO3

नैदानिक ​​​​अभ्यास में, बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम की स्थिति का आकलन करने के लिए निम्नलिखित संकेतक का उपयोग किया जाता है:

1. मानक बाइकार्बोनेट। यह मानक परिस्थितियों में रक्त में बाइकार्बोनेट आयन की सांद्रता है (कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव 40 मिमी एचजी, पूर्ण रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति, 38 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गैस मिश्रण के साथ संतुलन)।

2. वास्तविक बाइकार्बोनेट - रक्त में बाइकार्बोनेट आयन की सांद्रता 38 डिग्री पर और कार्बन डाइऑक्साइड और पीएच के आंशिक दबाव के वास्तविक मान।

3. रक्त की कार्बन डाइऑक्साइड को बांधने की क्षमता एक संकेतक है जो प्लाज्मा में बाइकार्बोनेट की सांद्रता को दर्शाता है। पहले, इसे सक्रिय रूप से गैसोमेट्रिक विधि द्वारा निर्धारित किया जाता था, आज विद्युत रासायनिक विधियों के विकास के कारण इस विधि ने अपना महत्व खो दिया है।

4. क्षारीय आरक्षित - क्षारीय यौगिकों के कारण अम्लों को निष्क्रिय करने की रक्त की क्षमता अनुमापन विधि द्वारा निर्धारित की जाती थी, आज यह विधि अपना व्यावहारिक महत्व खो चुकी है।

5. कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव. गैस में दबाव जो धमनी रक्त प्लाज्मा के साथ 38 डिग्री पर संतुलित होता है। वायुकोशीय झिल्ली और श्वसन के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड के प्रसार पर निर्भर करता है, और इसलिए जब वायुकोशीय झिल्ली की पारगम्यता बदल जाती है या वेंटिलेशन ख़राब हो जाता है तो यह परेशान हो सकता है।

फॉस्फेट बफर सिस्टम

इस प्रणाली में सोडियम हाइड्रोजन फॉस्फेट और सोडियम डाइहाइड्रोफॉस्फेट शामिल हैं। हाइड्रोजन फॉस्फेट क्षारीय है जबकि डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट कमजोर अम्ल है। जब कोई एसिड रक्त में प्रवेश करता है, तो यह कमजोर आधार - हाइड्रोफॉस्फेट के साथ प्रतिक्रिया करता है, जबकि मुक्त हाइड्रोजन आयन डायहाइड्रोफॉस्फेट बनाने के लिए बाध्य होते हैं, और रक्त पीएच स्थिर हो जाता है (एसिड पक्ष में कोई बदलाव नहीं होता है)। यदि क्षार रक्त में प्रवेश करते हैं, तो उनके हाइड्रॉक्साइड आयन मुक्त हाइड्रोजन आयनों से बंध जाते हैं, जिसका स्रोत एक कमजोर एसिड - डायहाइड्रोजन फॉस्फेट है।

फॉस्फेट बफर सिस्टम अंतरालीय तरल पदार्थ और मूत्र के पीएच को विनियमित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण है (रक्त में, हीमोग्लोबिन और बाइकार्बोनेट बफर अधिक महत्वपूर्ण हैं)। मूत्र में, हाइड्रोजन फॉस्फेट सोडियम बाइकार्बोनेट के संरक्षण में भूमिका निभाता है। तो, हाइड्रोफॉस्फेट कार्बोनिक एसिड के साथ परस्पर क्रिया करता है, डायहाइड्रोफॉस्फेट और बाइकार्बोनेट (सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम और अन्य धनायन) बनते हैं। बाइकार्बोनेट पूरी तरह से पुन: अवशोषित हो जाता है, और मूत्र का पीएच डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट की सांद्रता पर निर्भर करता है।

एसिड बेस संतुलन।

अम्ल-क्षार संतुलन शरीर के तरल पदार्थों में हाइड्रोजन (H+) और हाइड्रॉक्साइड (OH-) आयनों की सांद्रता का अनुपात है।

शरीर के आंतरिक वातावरण के पीएच की स्थिरता बफर सिस्टम और कई शारीरिक तंत्रों की संयुक्त क्रिया के कारण होती है।

1. रक्त और ऊतकों की बफर प्रणाली:

बाइकार्बोनेट: NaHCO 3 + H 2 CO 3

फॉस्फेट: NaHPO 4c + NaHPO 4k

प्रोटीन: प्रोटीन-ना + + प्रोटीन-एच +

हीमोग्लोबिन: एचबीके + एचबीएच +

2. शारीरिक नियंत्रण:

फेफड़ों की श्वसन क्रिया

गुर्दे का उत्सर्जन कार्य

एएससी सेलुलर चयापचय, रक्त के गैस परिवहन कार्य, बाहरी श्वसन और जल-नमक चयापचय को दर्शाता है।

सामान्य रक्त pH 7.37 से 7.44 के बीच होता है, औसत pH मान 7.4 होता है।

बफर सिस्टम अम्लीय और बुनियादी (ओएच -) उत्पादों की उपस्थिति में एक स्थिर पीएच बनाए रखते हैं। बफरिंग प्रभाव को बफर घटकों द्वारा मुक्त एच + और ओएच - आयनों के बंधन और कमजोर एसिड या पानी के असंबद्ध रूप में उनके रूपांतरण द्वारा समझाया गया है।

शरीर के बफर सिस्टम में मजबूत आधार वाले कमजोर एसिड और उनके लवण होते हैं।

पीएच बदलाव को खत्म करने के लिए अलग-अलग समय की आवश्यकता होती है:

बफ़र सिस्टम - 30 सेकंड

श्वसन नियंत्रण - 1 - 3 मिनट

गुर्दे का उत्सर्जन कार्य - 10 - 20 घंटे।

बफ़र सिस्टम केवल pH परिवर्तन को समाप्त करते हैं। शारीरिक तंत्र बफर क्षमता को भी बहाल करते हैं।

बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम।

बाइकार्बोनेट बफर का हिस्सा रक्त की कुल बफर क्षमता का लगभग 10% है।

बाइकार्बोनेट बफर में कार्बोनिक एसिड होता है, जो प्रोटॉन दाता के रूप में कार्य करता है, और बाइकार्बोनेट आयन, जो प्रोटॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है।

एच 2 सीओ 3 - कमजोर एसिड, अलग करना मुश्किल

एच 2 सीओ 3 एच + +

NaHCO3 - एक कमजोर एसिड और एक मजबूत आधार का नमक पूरी तरह से अलग हो जाता है:

NaНСО 3 Na + +

बफर तंत्र

1. जब अम्लीय उत्पाद रक्त में प्रवेश करते हैं, तो हाइड्रोजन आयन बाइकार्बोनेट आयनों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, कमजोर रूप से विघटित कार्बोनिक एसिड बनता है:

एच + + NaHCO 3 Na + + H 2 CO 3

H 2 CO 3 / NaHCO 3 का अनुपात बहाल हो जाता है, pH नहीं बदलता है (NaHCO 3 की सांद्रता थोड़ी कम हो जाती है)।

फेफड़े कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने के लिए जिम्मेदार हैं।

2. जब क्षार ऊतकों से रक्त में प्रवेश करते हैं, तो OH आयन - कमजोर कार्बोनिक एसिड के साथ परस्पर क्रिया करते हैं (OH आयन - बफर से H + के साथ क्रिया करते हैं, जिससे H 2 O बनता है)

एच 2 सीओ 3 + ओएच - एच 2 ओ +

पीएच को बनाए रखा और बढ़ाया जाता है। अधिकता एच 2 सीओ 3 के पृथक्करण को बढ़ाती है, एच + की खपत एच 2 सीओ 3 के बढ़े हुए पृथक्करण द्वारा पुनःपूर्ति की जाती है।

सामान्य रक्त पीएच पर, रक्त प्लाज्मा में बाइकार्बोनेट आयनों की सांद्रता कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता से लगभग 20 गुना अधिक होती है:

फॉस्फेट बफर सिस्टम

बफर घटक:

Na 2 HPO 4s - नमक - विप्रतिस्थापित फॉस्फेट

NaH 2 RO 4k - कमजोर एसिड - मोनोसुबस्टिट्यूटेड फॉस्फेट

अनुपात

फॉस्फेट बफर सिस्टम रक्त की बफर क्षमता का 1% हिस्सा होता है।

बफर तंत्र.

1. जब अम्लीय चयापचय उत्पाद रक्त में प्रवेश करते हैं, तो H + आयन एक अप्रतिस्थापित फॉस्फेट आयन से बंध जाते हैं, एक एसिड मोनोप्रतिस्थापित आयन बनता है, जिसकी अधिकता गुर्दे द्वारा मूत्र के साथ हटा दी जाती है:

फॉस्फेट बफर तब कार्य करता है जब पीएच 6.1 से 7.7 के बीच बदलता है। रक्त में, फॉस्फेट बफर की अधिकतम क्षमता 7.2 पर दिखाई देती है।

बफर सिस्टम ऐसे यौगिक हैं जो H + आयनों की सांद्रता में तेज बदलाव का प्रतिकार करते हैं। कोई भी बफर सिस्टम एक एसिड-बेस जोड़ी है: एक कमजोर आधार (आयन, ए -) और एक कमजोर एसिड (एच-आयन, एचए)। वे आयनों से जुड़ने और एक खराब पृथक्करण यौगिक, एक कमजोर एसिड में शामिल होने के कारण H+ आयनों की संख्या में बदलाव को कम करते हैं। इसलिए, H + आयनों की कुल संख्या में उतना उल्लेखनीय परिवर्तन नहीं होता जितना हो सकता था।

शरीर के तरल पदार्थों की तीन बफर प्रणालियाँ हैं - बिकारबोनिट, फास्फेट, प्रोटीन(शामिल हीमोग्लोबिन) वे तुरंत प्रभाव डालते हैं और कुछ मिनटों के बाद उनका प्रभाव अधिकतम संभव तक पहुंच जाता है।

फॉस्फेट बफर सिस्टम

फॉस्फेट बफर सिस्टम रक्त की कुल बफर क्षमता का लगभग 2% और मूत्र की बफर क्षमता का 50% तक होता है। यह हाइड्रोफॉस्फेट (HPO 4 2–) और डाइहाइड्रोफॉस्फेट (H 2 PO 4 –) से बनता है। डायहाइड्रोफॉस्फेट कमजोर रूप से अलग हो जाता है और एक कमजोर एसिड की तरह व्यवहार करता है, हाइड्रोफॉस्फेट में क्षारीय गुण होते हैं। सामान्यतः HPO 4 2– से H 2 PO 4 का अनुपात 4:1 होता है।

जब अम्ल (H + आयन) विघटित फॉस्फेट (HPO 4 2-) के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट (H 2 PO 4 -) बनता है:

फॉस्फेट बफर के साथ H+ आयनों को हटाना

परिणामस्वरूप, H+ आयनों की सांद्रता कम हो जाती है।

जब क्षार रक्त में प्रवेश करते हैं (OH - समूहों की अधिकता), तो वे H 2 PO 4 - आयनों से प्लाज्मा में प्रवेश करने वाले H + आयनों द्वारा निष्प्रभावी हो जाते हैं:

फॉस्फेट बफर के साथ क्षारीय समकक्षों को हटाना

फॉस्फेट बफर की भूमिका विशेष रूप से इंट्रासेल्युलर स्पेस और वृक्क नलिकाओं के लुमेन में अधिक होती है। अम्ल-क्षार प्रतिक्रिया मूत्रकेवल डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट (H2 PO4 - ) की सामग्री पर निर्भर करता है, क्योंकि सोडियम बाइकार्बोनेट वृक्क नलिकाओं में पुनः अवशोषित हो जाता है।

बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम

यह प्रणाली सबसे शक्तिशाली है, जो रक्त की कुल बफर क्षमता का 65% है। इसमें एक बाइकार्बोनेट आयन (HCO 3 -) और कार्बोनिक एसिड (H 2 CO 3) होता है। सामान्यतः HCO 3 - से H 2 CO 3 का अनुपात 20 होता है : 1.

जब H+ आयन (यानी एसिड) रक्तप्रवाह में प्रवेश करते हैं, तो सोडियम बाइकार्बोनेट आयन इसके साथ परस्पर क्रिया करते हैं और कार्बोनिक एसिड बनता है:

बाइकार्बोनेट प्रणाली के संचालन के दौरान, हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता कम हो जाती है, क्योंकि। कार्बोनिक एसिड एक बहुत कमजोर एसिड है और अच्छी तरह से अलग नहीं होता है। हालाँकि, खून में नहीं हो रहाएचसीओ 3 की सांद्रता में समानांतर महत्वपूर्ण वृद्धि -।

यदि क्षारीय गुणों वाले पदार्थ रक्तप्रवाह में प्रवेश करते हैं, तो वे कार्बोनिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और बाइकार्बोनेट आयन बनाते हैं:

बाइकार्बोनेट बफर का कार्य श्वसन प्रणाली (फेफड़ों के वेंटिलेशन के साथ) से अटूट रूप से जुड़ा हुआ है। फुफ्फुसीय धमनियों में, सीओ 2 की प्लाज्मा सांद्रता में कमी के साथ और एरिथ्रोसाइट्स में एंजाइम की उपस्थिति के कारण कार्बोनिक एनहाइड्रेज़कार्बोनिक एसिड तेजी से टूटकर CO2 बनाता है, जो साँस छोड़ने वाली हवा के साथ निकल जाता है:

एच 2 सीओ 3 → एच 2 ओ + सीओ 2

एरिथ्रोसाइट्स के अलावा, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र, अग्न्याशय और अन्य अंगों में, कम मात्रा में, वृक्क नलिकाओं के उपकला, गैस्ट्रिक म्यूकोसा की कोशिकाओं, अधिवृक्क प्रांतस्था और यकृत कोशिकाओं में कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ की एक महत्वपूर्ण गतिविधि नोट की गई थी।

प्रोटीन बफर सिस्टम

प्लाज्मा प्रोटीन, मुख्य रूप से अंडे की सफ़ेदी, अपने उभयधर्मी गुणों के कारण बफर के रूप में कार्य करते हैं। रक्त प्लाज्मा की बफरिंग में उनका योगदान लगभग 5% है।

में अम्लीय वातावरणअमीनो एसिड रेडिकल्स (एसपारटिक और ग्लूटामिक एसिड में) के COOH समूहों के पृथक्करण को दबा दिया जाता है, और NH 2 समूह (आर्जिनिन और लाइसिन में) अतिरिक्त H + को बांध देते हैं। इस मामले में, प्रोटीन सकारात्मक रूप से चार्ज होता है।

में क्षारीयपर्यावरण COOH समूहों के पृथक्करण को बढ़ाता है, प्लाज्मा में प्रवेश करने वाले H+ आयन अतिरिक्त OH-आयनों को बांधते हैं और pH बनाए रखा जाता है। इस मामले में प्रोटीन एसिड के रूप में कार्य करते हैं और नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं।

विभिन्न pH पर प्रोटीन बफर समूहों के चार्ज में परिवर्तन

हीमोग्लोबिन बफर सिस्टम

उच्च रक्तशक्ति होती है हीमोग्लोबिन बफर, यह रक्त की कुल बफर क्षमता का 28% तक होता है। जैसा खट्टाबफर का हिस्सा ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन H‑HbO2 है। इसमें अम्लीय गुण हैं और यह कम H‑Hb की तुलना में 80 गुना अधिक आसानी से हाइड्रोजन आयन छोड़ता है, जो आधार के रूप में कार्य करता है। हीमोग्लोबिन बफर को प्रोटीन बफर का हिस्सा माना जा सकता है, लेकिन इसकी विशेषता यह है बाइकार्बोनेट प्रणाली के निकट संपर्क में काम करें.

हीमोग्लोबिन की अम्लता में परिवर्तन ऊतकों और फेफड़ों में होता है, और यह क्रमशः H + या O 2 के बंधन के कारण होता है। बफ़र की क्रिया का प्रत्यक्ष तंत्र H+ आयन को संलग्न करना या दान करना है हिस्टिडीन अवशेषअणु के ग्लोबिन भाग में (बोह्र प्रभाव)।

ऊतकों में, अधिक अम्लीय पीएच आमतौर पर खनिज (कार्बोनिक, सल्फ्यूरिक, हाइड्रोक्लोरिक) और कार्बनिक एसिड (लैक्टिक एसिड) के संचय का परिणाम होता है। जब पीएच को इस बफर से मुआवजा दिया जाता है, तो एच + आयन आने वाले ऑक्सीहीमोग्लोबिन (एचबीओ 2) से जुड़ जाते हैं और इसे एच‑एचबीओ 2 में बदल देते हैं। इससे ऑक्सीहीमोग्लोबिन तुरंत ऑक्सीजन छोड़ता है (बोह्र प्रभाव) और यह कम एच‑एचबी में बदल जाता है।

एचबीओ 2 + एच + → → एच-एचबी + ओ 2

नतीजतन, एसिड की मात्रा कम हो जाती है, मुख्य रूप से एच 2 सीओ 3, एचसीओ 3 आयन उत्पन्न होते हैं, और ऊतक स्थान क्षारीय हो जाता है।

फेफड़ों में CO2 (कार्बोनिक एसिड) के निष्कासन के बाद रक्त का क्षारीकरण होता है। इस मामले में, डीऑक्सीहीमोग्लोबिन एच-एचबी में ओ 2 के जुड़ने से कार्बोनिक एसिड से अधिक मजबूत एसिड बनता है। यह अपने H+ आयनों को माध्यम में दान करता है, जिससे pH में वृद्धि को रोका जा सकता है:

एच-एचबी + ओ 2 → → एचबीओ 2 + एच +

हीमोग्लोबिन बफर का कार्य बाइकार्बोनेट बफर से अविभाज्य माना जाता है: