Хүчил-суурь тэнцвэр нь хүний биеийн хэвийн үйл ажиллагаанд асар их үүрэг гүйцэтгэдэг. Бие махбодид эргэлдэж буй цус нь шингэн орчинд амьдардаг амьд эсийн холимог юм. Цусан дахь рН-ийн түвшинг хянадаг хамгийн эхний хамгаалалтын функц бол буфер систем юм. Энэ нь рН-ийн уналтаас сэргийлж хүчил-суурь тэнцвэрийн параметрүүдийг хадгалах физиологийн механизм юм. Энэ нь юу вэ, ямар сортуудтай болохыг бид доороос олж мэдэх болно.
Тодорхойлолт
Буфер систем нь өвөрмөц механизм юм. Хүний биед хэд хэдэн байдаг бөгөөд тэдгээр нь бүгд сийвэн, цусны эсүүдээс бүрддэг. Буфер нь гучин секундын дотор рН-ийн шилжилтийг устгадаг H+ ба OH--ийг холбож өгдөг суурь (уураг ба органик бус нэгдлүүд) юм. Буферийн хүчил шүлтийн тэнцвэрийг хадгалах чадвар нь түүний бүрдсэн элементийн тооноос хамаарна.
Цусны буферийн төрлүүд
Байнга хөдөлдөг цус бол амьд эс юм.шингэн орчинд байдаг. Хэвийн рН нь 7, 37-7, 44. Ионуудын холболт нь тодорхой буфертэй явагддаг тул буферийн системийн ангиллыг доор өгөв. Энэ нь өөрөө сийвэн ба цусны эсээс бүрдэх ба фосфат, уураг, бикарбонат эсвэл гемоглобин байж болно. Эдгээр бүх системүүд нь үйл ажиллагааны нэлээд энгийн механизмтай байдаг. Тэдний үйл ажиллагаа нь цусан дахь ионуудын түвшинг зохицуулахад чиглэгддэг.
Гемоглобин буферийн онцлог
Гемоглобины буфер систем нь хамгийн хүчтэй нь эд эсийн хялгасан судсанд шүлтлэг, уушиг зэрэг дотоод эрхтний хүчил юм. Энэ нь нийт буферийн багтаамжийн далан таван хувийг эзэлдэг. Энэ механизм нь хүний цусанд тохиолддог олон процесст оролцдог бөгөөд түүний найрлагад глобин байдаг. Гемоглобины буфер өөр хэлбэрт (оксигемоглобин) шилжихэд энэ хэлбэр өөрчлөгдөж, идэвхтэй бодисын хүчиллэг шинж чанар өөрчлөгддөг.
Багассан гемоглобины чанар нь нүүрстөрөгчийн хүчлээс бага боловч исэлдэх үед илүү сайн болдог. РН-ийн хүчиллэгийг олж авах үед гемоглобин нь устөрөгчийн ионуудыг нэгтгэдэг бөгөөд энэ нь аль хэдийн буурсан байна. Уушигнаас нүүрстөрөгчийн давхар ислийг цэвэрлэхэд рН нь шүлтлэг болдог. Энэ үед исэлдсэн гемоглобин нь протоны донорын үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд түүний тусламжтайгаар хүчил шүлтийн тэнцвэрийг тэнцвэржүүлдэг. Тиймээс оксигемоглобин болон түүний калийн давсаас бүрдэх буфер нь биеэс нүүрстөрөгчийн давхар ислийг гадагшлуулахад тусалдаг.
Энэ буфер систем нь ажилладагамьсгалын замын үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг, учир нь эд, дотоод эрхтнүүдэд хүчилтөрөгч дамжуулах, тэдгээрээс нүүрстөрөгчийн давхар ислийг зайлуулах тээвэрлэлтийн үүргийг гүйцэтгэдэг. Эритроцит дахь хүчил шүлтийн тэнцвэрийг тогтмол түвшинд байлгадаг тул цусанд ч мөн адил байдаг.
Тиймээс цус хүчилтөрөгчөөр ханасан үед гемоглобин хүчтэй хүчил болж, хүчилтөрөгчөө өгөхдөө нэлээд сул органик хүчил болж хувирдаг. Оксигемоглобин ба гемоглобины системүүд нь хоорондоо хөрвөх чадвартай бөгөөд нэг хэлбэрээр оршдог.
Бикарбонат буферийн онцлог
Бикарбонатын буфер систем нь бас хүчирхэг боловч хүний биед хамгийн их хяналттай байдаг. Энэ нь нийт буферийн багтаамжийн арав орчим хувийг эзэлдэг. Энэ нь түүний хоёр талын үр нөлөөг баталгаажуулдаг олон талын шинж чанартай байдаг. Энэ буфер нь нүүрстөрөгчийн хүчил (протоны эх үүсвэр) ба анион бикарбонат (протон хүлээн авагч) зэрэг молекулуудаас бүрдэх хүчил-суурь хосолсон хослолыг агуулдаг.
Тиймээс бикарбонатын буфер систем нь хүчтэй хүчил цусны урсгал руу орох системчилсэн процессыг дэмждэг. Энэ механизм нь хүчилийг бикарбонатын анионуудтай холбож, нүүрстөрөгчийн хүчил ба түүний давс үүсгэдэг. Шүлт нь цусанд ороход буфер нь нүүрстөрөгчийн хүчилтэй холбогдож, бикарбонатын давс үүсгэдэг. Хүний цусанд нүүрстөрөгчийн хүчлээс илүү натрийн бикарбонат агуулагддаг тул энэ буферийн багтаамж нь өндөр хүчиллэг байх болно. Өөрөөр хэлбэл нүүрсустөрөгчийн буферсистем (бикарбонат) нь цусны хүчиллэгийг нэмэгдүүлдэг бодисыг нөхөхөд маш сайн байдаг. Үүнд сүүн хүчлийн концентраци нь бие бялдрын хүч чармайлтаар нэмэгддэг ба энэ буфер нь цусан дахь хүчил шүлтийн тэнцвэрт өөрчлөлтөд маш хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг.
Фосфатын буферийн онцлог
Хүний фосфатын буфер систем нь нийт буферийн багтаамжийн хоёр орчим хувийг эзэлдэг нь цусан дахь фосфатын агууламжтай холбоотой. Энэ механизм нь шээсний рН болон эсийн доторх шингэнийг хадгалж байдаг. Буфер нь органик бус фосфатуудаас бүрдэнэ: нэг суурь (хүчиллэг үүрэг гүйцэтгэдэг) ба хоёр суурь (шүлтлэгийн үүрэг гүйцэтгэдэг). Ердийн рН-д хүчил ба суурийн харьцаа 1:4 байна. Устөрөгчийн ионуудын тоо ихсэх тусам фосфатын буфер систем нь тэдгээртэй холбогдож хүчил үүсгэдэг. Энэ механизм нь шүлтлэгээс илүү хүчиллэг байдаг тул хүний цусанд орж буй сүүн хүчил зэрэг хүчиллэг метаболитуудыг төгс саармагжуулдаг.
Уургийн буферийн онцлог
Уургийн буфер нь бусад системтэй харьцуулахад хүчил-суурь тэнцвэрийг тогтворжуулахад тийм онцгой үүрэг гүйцэтгэдэггүй. Энэ нь нийт буферийн багтаамжийн долоо орчим хувийг эзэлдэг. Уургууд нь хүчил-суурь нэгдлүүдийг үүсгэдэг молекулуудаас бүрддэг. Хүчиллэг орчинд тэдгээр нь хүчлийг холбодог шүлтийн үүрэг гүйцэтгэдэг бол шүлтлэг орчинд бүх зүйл эсрэгээрээ болдог.
Энэ нь уургийн буфер систем үүсэхэд хүргэдэгЭнэ нь 7.2-7.4 рН-ийн утгад нэлээд үр дүнтэй байдаг. Уургийн ихэнх хэсгийг альбумин ба глобулинаар төлөөлдөг. Уургийн цэнэг 0 байдаг тул хэвийн рН-д энэ нь шүлт, давс хэлбэртэй байдаг. Энэхүү буферийн багтаамж нь уургийн тоо, тэдгээрийн бүтэц, чөлөөт протонуудаас хамаарна. Энэхүү буфер нь хүчиллэг болон шүлтлэг бүтээгдэхүүнийг саармагжуулж чаддаг. Гэхдээ түүний багтаамж нь шүлтлэгээс илүү хүчиллэг юм.
Эритроцитуудын онцлог
Ердийн үед эритроцитууд тогтмол рН - 7, 25 байдаг. Энд гидрокарбонат ба фосфатын буферууд нөлөөлдөг. Гэхдээ хүч чадлын хувьд тэд цусан дахь хүмүүсээс ялгаатай. Эритроцитуудад уургийн буфер нь эрхтэн, эд эсийг хүчилтөрөгчөөр хангахаас гадна нүүрстөрөгчийн давхар ислийг зайлуулахад онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Үүнээс гадна эритроцит доторх рН-ийн утгыг тогтмол байлгадаг. Эритроцит дахь уургийн буфер нь бикарбонатын системтэй нягт холбоотой байдаг, учир нь энд хүчил ба давсны харьцаа цусан дахь хэмжээнээс бага байдаг.
Буфер системийн жишээ
Сул урвалтай хүчтэй хүчил ба шүлтийн уусмал нь хувьсах рН-тэй байдаг. Гэхдээ цууны хүчлийн давстай холимог нь тогтвортой үнэ цэнийг хадгалдаг. Тэдэнд хүчил, шүлт нэмсэн ч хүчил-суурь тэнцвэр өөрчлөгдөхгүй. Жишээ болгон CH3COOH хүчил ба түүний давс CH3COO-аас бүрдэх ацетат буферийг авч үзье. Хэрэв та хүчтэй хүчил нэмбэл давсны суурь нь H + ионыг холбож, цууны хүчил болж хувирна. Давсны анионы бууралтхүчлийн молекулын өсөлтөөр тэнцвэржүүлнэ. Үүний үр дүнд хүчил ба давсны харьцаа бага зэрэг өөрчлөгддөг тул рН нь мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөг.
Буфер системийн үйл ажиллагааны механизм
Хүчиллэг эсвэл шүлтлэг бүтээгдэхүүн цусны урсгал руу орох үед буфер нь орж ирж буй бүтээгдэхүүнийг гадагшлуулах эсвэл бодисын солилцооны үйл явцад ашиглах хүртэл рН-ийн утгыг тогтмол байлгадаг. Хүний цусанд дөрвөн буфер байдаг бөгөөд тус бүр нь хүчил ба түүний давс, мөн хүчтэй шүлтлэг гэсэн хоёр хэсгээс бүрддэг.
Буферийн нөлөө нь түүнд тохирох найрлагатай хамт ирдэг ионуудыг холбож, саармагжуулдагтай холбоотой. Байгаль дээр хүний бие дутуу исэлдсэн бодисын солилцооны бүтээгдэхүүнтэй ихэвчлэн тулгардаг тул буферийн шинж чанар нь шүлтлэгээс илүү хүчиллэгийг эсэргүүцдэг.
Буфер систем бүр өөрийн гэсэн ажиллах зарчимтай. РН-ийн түвшин 7.0-оос доош унах үед тэдний идэвхтэй үйл ажиллагаа эхэлдэг. Тэд илүүдэл чөлөөт устөрөгчийн ионуудыг холбож, хүчилтөрөгчийг хөдөлгөдөг цогцолборуудыг үүсгэж эхэлдэг. Энэ нь эргээд хоол боловсруулах систем, уушиг, арьс, бөөр гэх мэт рүү шилждэг. Хүчиллэг болон шүлтлэг бүтээгдэхүүнийг ингэж тээвэрлэх нь тэдгээрийг буулгах, гадагшлуулахад хувь нэмэр оруулдаг.
Хүний биед зөвхөн дөрвөн буфер систем нь хүчил шүлтийн тэнцвэрийг хадгалахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг боловч сул хүчил (донор) ба түүний давстай ацетат буферийн систем зэрэг бусад буферууд байдаг. хүлээн авагч). Эдгээр механизмын чадвархүчил эсвэл давс цусанд ороход рН-ийн өөрчлөлтийг эсэргүүцэх нь хязгаарлагдмал байдаг. Хүчтэй хүчил эсвэл шүлтийг тодорхой хэмжээгээр нийлүүлэх үед л хүчил-суурь тэнцвэрийг хадгалж байдаг. Хэрэв үүнийг хэтрүүлбэл рН эрс өөрчлөгдөж, буфер систем ажиллахаа болино.
Буферийн үр ашиг
Цус ба эритроцитын буфер нь өөр өөр үр дүнтэй байдаг. Сүүлд нь гемоглобины буфер байдаг тул энэ нь илүү өндөр байдаг. Ионы тоо буурах нь эсээс эс хоорондын орчин, дараа нь цус руу чиглэсэн чиглэлд явагддаг. Энэ нь цус хамгийн их буферийн багтаамжтай, харин эсийн доторх орчин хамгийн бага байдаг гэдгийг харуулж байна.
Эс метаболизмд орох үед завсрын шингэн рүү ордог хүчил үүсдэг. Устөрөгчийн ионуудын илүүдэл нь эсийн мембраны нэвчилтийг нэмэгдүүлдэг тул энэ нь илүү хялбар байх тусам эсэд илүү их гарч ирдэг. Бид буфер системийн ангиллыг аль хэдийн мэддэг болсон. Эритроцитод тэдгээр нь илүү үр дүнтэй шинж чанартай байдаг, учир нь коллагены утаснууд энд үүрэг гүйцэтгэдэг хэвээр байгаа бөгөөд тэдгээр нь хүчил хуримтлагдахад хавдаж, түүнийг шингээж, устөрөгчийн ионуудаас эритроцитуудыг ялгаруулдаг. Энэ чадвар нь шингээх шинж чанартай холбоотой.
Бие дэх буферүүдийн харилцан үйлчлэл
Бие махбодид байгаа бүх механизмууд хоорондоо холбоотой байдаг. Цусны буфер нь хэд хэдэн системээс бүрддэг бөгөөд хүчил-суурь тэнцвэрийг хадгалахад хувь нэмэр оруулдаг. Цус уушиг руу ороход хүчилтөрөгч хүлээн авдаг.цусны улаан эс дэх гемоглобинтой холбогдож, рН-ийн түвшинг хадгалдаг оксигемоглобин (хүчил) үүсгэдэг. Нүүрстөрөгчийн ангидразын тусламжтайгаар уушгины цусыг нүүрстөрөгчийн давхар ислээс зэрэгцүүлэн цэвэршүүлдэг бөгөөд энэ нь эритроцитуудад сул хоёр үндэст нүүрстөрөгчийн хүчил ба карбаминогемоглобин, цусанд нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус хэлбэрээр илэрдэг.
Эритроцит дахь сул хоёр үндэст нүүрстөрөгчийн хүчлийн хэмжээ багасснаар цуснаас эритроцит руу нэвтэрч, цус нүүрсхүчлийн хийг цэвэрлэнэ. Ийнхүү сул хоёр үндсэн нүүрстөрөгчийн хүчил нь эсээс цус руу байнга дамждаг бөгөөд идэвхгүй хлоридын анионууд нь төвийг сахисан байдлыг хадгалахын тулд цусан дахь эритроцитуудад ордог. Үүний үр дүнд цусны улаан эс нь сийвэнгээс илүү хүчиллэг байдаг. Бүх буфер системийг протоны донор-хүлээн авагчийн харьцаа (4:20) зөвтгөдөг бөгөөд энэ нь хүний биеийн бодисын солилцооны онцлогтой холбоотой бөгөөд шүлтлэгээс илүү олон тооны хүчиллэг бүтээгдэхүүн үүсгэдэг. Энд хүчиллэг буферийн хүчин чадлын үзүүлэлт маш чухал.
Эд дэх солилцооны үйл явц
Хүчил-суурь тэнцвэрийг биеийн эдэд буфер болон бодисын солилцооны өөрчлөлтөөр хангадаг. Үүнд биохимийн болон физик-химийн процессууд тусалдаг. Эдгээр нь бодисын солилцооны бүтээгдэхүүний хүчил-суурь шинж чанарыг алдах, тэдгээрийг холбох, биеэс хурдан ялгардаг шинэ нэгдлүүд үүсэхэд хувь нэмэр оруулдаг. Жишээлбэл, их хэмжээний сүүн хүчлийг гликоген болгон ялгаруулж, органик хүчлийг натрийн давсаар саармагжуулдаг. Хүчтэйхүчил ба шүлтүүд липидэд уусаж, органик хүчил исэлдэж нүүрстөрөгчийн хүчил үүсгэдэг.
Тиймээс буфер систем нь хүний биеийн хүчил шүлтийн тэнцвэрийг хэвийн болгох анхны туслах юм. РН-ийн тогтвортой байдал нь биологийн молекул, бүтэц, эрхтэн, эд эсийн хэвийн үйл ажиллагаанд зайлшгүй шаардлагатай. Хэвийн нөхцөлд буфер процесс нь устөрөгч болон нүүрстөрөгчийн давхар ислийн ионыг нэвтрүүлэх, зайлуулах хоорондын тэнцвэрийг хадгалж, цусан дахь рН-ийн түвшинг тогтмол байлгахад тусалдаг.
Хэрэв буфер системийн ажилд доголдол гарсан тохиолдолд хүн алкалоз, ацидоз зэрэг эмгэг үүсгэдэг. Бүх буфер системүүд хоорондоо холбоотой бөгөөд хүчил-суурь тэнцвэрийг тогтвортой байлгахад чиглэгддэг. Хүний бие байнга их хэмжээний хүчиллэг бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь гучин литр хүчтэй хүчилтэй тэнцэнэ.
Биеийн доторх урвалын тогтвортой байдлыг хүчтэй буферүүд: фосфат, уураг, гемоглобин, бикарбонат хангадаг. Бусад буфер системүүд байдаг боловч эдгээр нь амьд организмд хамгийн чухал бөгөөд шаардлагатай байдаг. Тэдний тусламжгүйгээр хүн ухаан алдах эсвэл үхэлд хүргэж болзошгүй янз бүрийн эмгэгүүд үүсдэг.
