Том 2 (1128362), страница 122
Текст из файла (страница 122)
Показателем этого содержания служит величина р!1. По опрелеленинэ рН лредги!авлнет гавай атрицшпегъиъш аггнтичаый лагаршри «оллрнаи концентрации ионов и Таким образом. если рН 7 (нейт)алиная реакция среды). то кониентрация ионов Н ' (Н ' ) равна 10 ' моль,'л. Прн увеличении кнслотности раствора его рН снижается. Показатель рН был вначале предложен для технических целей. однако оказалось. что он имеет особое значение лля живых объектов. Дело в том. что электрахиггичегкий потенциал ионов пропорционален не нх концентрации, а логарифму этой концентрации В связи с этим можно предполагать, что степень возбуждения рецепторов, участвующих в поддержании кислотно-щелочного равновесии в организме человека нлн животного.
пропорциональна не концегпрацин ионов Н', а величине рН. Измерение рН. рН раствора можно определить либо прн помощи иидикагиаров, либо электро«гтрк«вски. Боль- Рис. 22.11. Зависимость степени днссоциации слабой кислоты от рН. рК' -отрицательный логарифм константы равновесии К' Дпя получения подобных буферных кривых к раствору последовательно добавляют кратные копичесгва Н" ипи ОН и измеряют рН после каждой добавки шннство индикаторов прелставлкет собой очень слабые кислоты или основании, днссоцннруюнгие прн определенных значениях рН н изменяю!цие прн этом свой цвет.
Для более точного н непрерывного измерения рН широко прнменяеэся электрометрнческая регистрация (прибор рН-метр) с помощью стек гнинага элеюнрада. Такой электрол обычно имеет шарообразно расширенный конец из специального стекла. пропускаюпжго ноны Н . Внутри электрол заполнен буферным раствором. Прн погружении электрола в раствор по две стороны сгекляиной мембраны создается разность потенциалов, величина ко!арой в соответствии с уравнением Нернсга (с 13) зависит от рН исследуемого раствора. Эта разность потенциалов фиксируется с помощью неполярнзуюшегосв электрода. В настоящее время в рН-метрах используют простые в обращении датчики, в козорых измерительный электрод и электрод сравнения заключены в единую оболочку.
После усиления электрический сигнал подается на шкалу нлн электронное табло. Перел началом измерения прибор должен быть откалиброван прн помощи ггнаидаргнных бгферил!х рапнворав. Постовнство рН артериалыюй крови. рН иртериальиой крови человека (при 37'С) колебгетсн в пределах от 7,37 до 7,43, сш тавлнн в среднем 7,40. Необходимо уточнить, что эти значения характерны для плазмы крови (стеклянный электрод, погруженный в кровь, соприкасается именно с плазмой).
В эритроците величину рН измерить трудно. Как было установлено, внутри эритроцита она составляет примерно 7,2 7,3, т.е. отличается от рН плазмы. Как правило, термин «рН крови» относитсв к рН плазмы. Характерная для крови человека слабощелочная реакция поддерживается в очень узких пределах. несмотря на постоянно изменяющееся поступление в кровь кислых продуктов метаболизма. Такое постоянство чрезвычайно важно для правильного протекания обменных процессов в клетках. так как деятельность всех ферментов, участвующих в метаболизме, зависит от рН. При патологических сдвигах рН крови активность разных ферментов изменвется в разной степени, и в результате точное взаимодействие между реакциями обмена може~ нарупзиться. В регуляции кислотно-щелочного равновесия (т.е.
в поддержании постоянства рН крови) участвует несколько механизмов. К ним относятсв буферные гвойгпша крови, гаэоабзген в легки.т и выделительнан фуикцыч почек. Буферные свойства крови Общее ионитие о буферных системах. Прежде всего необходимо вспомнить, что реакции диссоцнации слабой кислоты НА на ионы водорода Н' и сопряженное основание А подчиняются закону действующих масс. Кинетику таких реакций описывает уравнение 618 Янке Олова (Библиотека ГогиОа) Ц асамаааяйуалс$ех.пс Ц Лырпнуап)со.с)Ь.лэ ЧАСТЬ Ч). ДЫХАНИЕ где величины, приведенные в квадратных скобках,. молярные концентрации веществ, участвующих в реакции; К'-константа равновесия, или диссоцнации (знак ' означает, что данная величина вычислена с учетом особых параметров раствора, например ионной силы). Если содержание ионов Н' повышается, то для сохранения равновесия в соответствии с законом действующих масс должна увеличиваться и концентрация недиссоцинрованной кислоты.
Это означает, что степень диссоцнации кислоты несколько уменьшается, и происходит связывание свободных ионов Н+, добавленных в раствор. В результате рН изменяется меньше, чем следовало бы ожидать, исходя из количества добавленных ионов Н+. Столь же незначительные сдвиги рН происходят и при снижении (Н+]. Нивелировка влияния добавленных в раствор ионов Н+ или ОН называется буферным эффектом. Для количественной оценки буферного эффекта можно прологарифмировать уравнение (13) и взять отрицательные логарифмы всех величин: (НА) — 18 !И+1 = — 18 К' — !8, (14) )А )' рН = рК'+ 1В . (15) Подобное уравнение для буферных систем, выведенное нз закона действующих масс, называется уравнением Гендерсона — Гассельбальха.
Величина рК', так же как и К';константа„ характеризующая свойства системы (РК' = — !8К'). Уравнение (15) можно представить в следующем виде: и рн = РК'+ 18 1 — а (16) где )А гНА) + гА Величина а, называемая степенью диссоциации, равна отношению концентрации сопряженного основания ГА 3 к сумме концентраций кислоты и основания ((НА) + ! А )). Кривая, представленная на рис. 22.11, отражает зависимость между степенью диссоциации и и рН буферного раствора. Из этой кривой видно, что степень диссоциации может изменяться лишь в ограниченных пределах рН, равньсх РК' ~2. Буферные свойства раствора проявляются лишь в этих пределах рН.
Показателем способности системы, сосгоюцей из слабой кислоты и сопряженного основания, создавать буферный эффект служит буферная емкость— величина, равная соотношению между количеством ионов Н+ или ОН, добавленных в раствор, и изменением рН. Буферная емкость наиболее высока в области крутого наклона буферной кривой и мак- симальна при рН = рК' (рис. 20.11). Таким образом, буферная емкость раствора зависит от его концентрации и от разницы между рН и РК' этого раствора. Бикарбоиатный буфер. Из имеющихся в крови буферных систем рассмотрим прежде всего бихарбонатную систему. Она включает относительно слабую угольную кислоту, образующуюся цри гидратации СО , и бикарбонат в качестве сопряженного основания: СО, + НэО кс Н,СОэ ~ Н+ + НСОз .
(17) Уравнение Гецдерсона — Гассельбальха для суммарной реакции имеет следующий вид: )НСОз ) Н РК +18 гсо,з . Величину (СОэ) можно заменить величиной напряжения СОэ (Рс0 ): (НСО 1 Р Р +8003 Р сох Размерность коэффициента 0,03 — это ммоль х л ' х х ммрт.ст. ', поэтому его можно использовать лишь тогда, когда УНСО, 1 выражена в единицах ммоль/л, а Рсс) -в ммРг.ст. При ионной силе плазмы рК' составляет 6,1. Казалось бы, при таком различии между рК' и рН крови (7,4) емкость бикарбонатного буфера должна быть невелика. Однако на самом деле бикарбонатная система играет большую роль в создании общей буферной емкости крови, так как буферный эффект этой системы существенно увеличивается благодаря ее тесной связи с дыханием.
Механизмы, направленные на поддержание напряжения СО, в артериальной крови (40 мм рт. ст.), способствуют созданию высокой концентрации НСО, в плазме (24 ммоль/л). Иными словами, регулируя напряжение СО э в крови, дыхательная система обеспечивает высокое содерэканив компонентов буферной системы. Кроме того, органы дыхания вместе с бихарбонатным буфером образуют воткрытую систему», в которой напряжение СОэ (а следовательно, и рН крови) может регулироваться путем изменения вентиляции легких. Фосфатвый буфер. В фосфатной буферной системе, образованной неорганическими фосфатамн крови, роль кислоты играет одноосновный фосфат Н РО, а роль сопряженного основания — двухосновный фосфагп НРО»~ .
Величина РК' фосфатного буфера (6,8) сравнительно близка к рН крови, однако емкость данного буфера невелика по причине низкого содержания фосфата в крови. Белковый буфер. Буферные свойства белков кро- Янко Оливе (Бибпиотека Рост)Ое) Ц и!емеееййуеобех.го Ц Ьырсггуен3со.ниьш ГЛАВА 22. ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВИ б!9 Р,, ммопь НЬ, ммопь 4 б."'сс, .ф. - исв 1 ' ' '. "Ф' О 40 !нсо, 1, ммопып 32 24 М',"„ь '' а ви обусловлены способностью аминокислот ионизироваться.
Концевые карбокси- н амицогруппы белковых цепей играют в этом отношении незначительную роль, так как таких групп мало и их рК' существенно отличаются от рН крови. Зяачисяельяа больший вклад е создшсие буферной емкости белковой системы вносят боковые группы. способные иояизираеатьгя, и особенно имидазальяае кольца гистидияа. К буферным белкам относятся как белки илазмы (в частности, альбу иия), так и содержащийся в эритроцитах земоглобин. На долю последнего приходится большая часть буферной емкости белковой системы, что связано как со значительной концентрацией гемоглобина, так и с относительно высоким содержанием в нем гистидина. Особенно наглядно роль гемоглобина в созланнн буферной емкости крови можно показать, если сравнить сдвиги РН в плазме н цельной крови, вызываемые одинаковыми изменениями напряжения СО,.
Результаты закого сравнения улобно прелстапнз ь в пмле ~рафика записимпсспм ррг асп [77СОз ), на который нанесены кривые лля постоянного напряжения СОз, рассчитанные в соответствии с уравнением Генлерсона Гассельбэльха [уравнение (!9)). Измерив прн разных значениях напряжения СО, рН н содержание НСО; и плазме н в цельной крови, где происходит обмен ионов между плазмой и эритроцитами, строят так называемые рапссавесяые кривые СО, для изолированном плазмы и цельной крови (рис. 22.12). Чем круче наклон кривой лля цельной крови, тем больший вклал вносит в буферную емкость крови гемоглобин, н чем больше угол наклона кривой буферной емкости, тем меныпе изменения рН при данном увеличении нлн уменьшении напряжения СО,. е ' 7,6 7,2 7,4 7,6 7,8 РН Рис. 22.12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
