L'equilibrio acido-base gioca un ruolo enorme nel normale funzionamento del corpo umano. Il sangue che circola nel corpo è una miscela di cellule viventi che si trovano in un habitat liquido. La prima caratteristica di sicurezza che controlla il livello di pH nel sangue è il sistema tampone. Si tratta di un meccanismo fisiologico che garantisce il mantenimento dei parametri dell'equilibrio acido-base prevenendo cali di pH. Che cos'è e quali varietà ha, lo scopriremo di seguito.
Descrizione
Il sistema tampone è un meccanismo unico. Ce ne sono molti nel corpo umano e sono tutti costituiti da plasma e globuli. I tamponi sono basi (proteine e composti inorganici) che legano o donano H+ e OH-, distruggendo lo spostamento del pH entro trenta secondi. La capacità di un tampone di mantenere un equilibrio acido-base dipende dal numero di elementi di cui è composto.
Tipi di tamponi ematici
Il sangue che si muove costantemente è cellule viventi,che esistono in un mezzo liquido. Il pH normale è 7, 37-7, 44. Il legame degli ioni avviene con un determinato tampone, la classificazione dei sistemi tampone è riportata di seguito. Esso stesso è costituito da plasma e globuli e può essere fosfato, proteine, bicarbonato o emoglobina. Tutti questi sistemi hanno un meccanismo d'azione abbastanza semplice. La loro attività è finalizzata alla regolazione del livello di ioni nel sangue.
Caratteristiche del tampone per l'emoglobina
Il sistema tampone dell'emoglobina è il più potente di tutti, è un alcali nei capillari dei tessuti e un acido in un organo interno come i polmoni. Rappresenta circa il settantacinque percento della capacità totale del buffer. Questo meccanismo è coinvolto in molti processi che si verificano nel sangue umano e ha la globina nella sua composizione. Quando il tampone dell'emoglobina cambia in un' altra forma (ossiemoglobina), questa forma cambia e cambiano anche le proprietà acide del principio attivo.
La qualità dell'emoglobina ridotta è inferiore a quella dell'acido carbonico, ma migliora molto quando viene ossidata. Quando viene acquisita l'acidità del pH, l'emoglobina combina ioni idrogeno, si scopre che è già ridotta. Quando l'anidride carbonica viene eliminata dai polmoni, il pH diventa alcalino. In questo momento, l'emoglobina, che è stata ossidata, funge da donatore di protoni, con l'aiuto del quale l'equilibrio acido-base è equilibrato. Quindi, il tampone, che consiste di ossiemoglobina e del suo sale di potassio, favorisce il rilascio di anidride carbonica dal corpo.
Questo sistema di buffer funzionaun ruolo importante nel processo respiratorio, in quanto svolge la funzione di trasporto di trasferire ossigeno ai tessuti e agli organi interni e rimuovere da questi l'anidride carbonica. L'equilibrio acido-base all'interno degli eritrociti viene mantenuto ad un livello costante, quindi anche nel sangue.
Così, quando il sangue è saturo di ossigeno, l'emoglobina si trasforma in un acido forte, e quando cede ossigeno, si trasforma in un acido organico abbastanza debole. I sistemi di ossiemoglobina ed emoglobina sono interconvertibili, esistono come uno.
Caratteristiche del tampone in bicarbonato
Anche il sistema tampone in bicarbonato è potente, ma anche il più controllato del corpo. Rappresenta circa il dieci percento della capacità totale del buffer. Ha proprietà versatili che ne garantiscono l'efficacia a due vie. Questo tampone contiene una coppia acido-base coniugata, costituita da molecole come l'acido carbonico (fonte di protoni) e il bicarbonato anionico (accettore di protoni).
Così, il sistema tampone bicarbonato promuove un processo sistematico in cui un potente acido entra nel flusso sanguigno. Questo meccanismo lega l'acido agli anioni bicarbonato, formando acido carbonico e il suo sale. Quando l'alcali entra nel sangue, il tampone si lega all'acido carbonico, formando un sale bicarbonato. Poiché nel sangue umano è presente più bicarbonato di sodio rispetto all'acido carbonico, questa capacità tampone avrà un'acidità elevata. In altre parole, tampone di idrocarburiil sistema (bicarbonato) è molto bravo a compensare le sostanze che aumentano l'acidità del sangue. Questi includono l'acido lattico, la cui concentrazione aumenta con l'intenso sforzo fisico, e questo tampone reagisce molto rapidamente ai cambiamenti nell'equilibrio acido-base nel sangue.
Caratteristiche del tampone fosfato
Il sistema tampone fosfato umano occupa quasi il due percento della capacità tampone totale, che è correlata al contenuto di fosfati nel sangue. Questo meccanismo mantiene il pH nelle urine e il fluido che si trova all'interno delle cellule. Il tampone è costituito da fosfati inorganici: monobasico (agisce da acido) e bibasico (agisce da alcali). A pH normale, il rapporto tra acido e base è 1:4. Con un aumento del numero di ioni idrogeno, il sistema tampone fosfato si lega a loro, formando un acido. Questo meccanismo è più acido che alcalino, quindi neutralizza perfettamente i metaboliti acidi, come l'acido lattico, che entrano nel flusso sanguigno umano.
Caratteristiche del buffer proteico
Il tampone proteico non svolge un ruolo così speciale nella stabilizzazione dell'equilibrio acido-base, rispetto ad altri sistemi. Rappresenta circa il sette percento della capacità totale del buffer. Le proteine sono costituite da molecole che si combinano per formare composti acido-base. In un ambiente acido agiscono come alcali che legano gli acidi, in un ambiente alcalino tutto accade al contrario.
Ciò porta alla formazione di un sistema tampone proteico, cheè abbastanza efficace con un valore di pH compreso tra 7,2 e 7,4 Una grande percentuale di proteine è rappresentata da albumine e globuline. Poiché la carica proteica è zero, a pH normale è sotto forma di alcali e sale. Questa capacità tampone dipende dal numero di proteine, dalla loro struttura e dai protoni liberi. Questo tampone può neutralizzare sia i prodotti acidi che quelli alcalini. Ma la sua capacità è più acida che alcalina.
Caratteristiche degli eritrociti
Normalmente, gli eritrociti hanno un pH costante - 7, 25. I tamponi di idrocarbonato e fosfato hanno effetto qui. Ma in termini di potere, differiscono da quelli nel sangue. Negli eritrociti, il tampone proteico svolge un ruolo speciale nel fornire ossigeno a organi e tessuti, oltre a rimuovere l'anidride carbonica da essi. Inoltre, mantiene un valore di pH costante all'interno degli eritrociti. Il tampone proteico negli eritrociti è strettamente correlato al sistema del bicarbonato, poiché il rapporto tra acido e sale qui è inferiore a quello nel sangue.
Esempio di sistema buffer
Le soluzioni di acidi e alcali forti, che hanno reazioni deboli, hanno un pH variabile. Ma la miscela di acido acetico con il suo sale mantiene un valore stabile. Anche se aggiungi acido o alcali, l'equilibrio acido-base non cambierà. Ad esempio, si consideri il tampone acetato, che consiste dell'acido CH3COOH e del suo sale CH3COO. Se aggiungi un acido forte, la base del sale legherà gli ioni H + e si trasformerà in acido acetico. Riduzione dell'anione di salebilanciato da un aumento delle molecole acide. Di conseguenza, c'è un piccolo cambiamento nel rapporto tra l'acido e il suo sale, quindi il pH cambia in modo abbastanza impercettibile.
Meccanismo d'azione dei sistemi tampone
Quando i prodotti acidi o alcalini entrano nel flusso sanguigno, il tampone mantiene un valore di pH costante fino a quando i prodotti in ingresso non vengono escreti o utilizzati nei processi metabolici. Ci sono quattro tamponi nel sangue umano, ciascuno dei quali è composto da due parti: un acido e il suo sale, nonché un alcali forte.
L'effetto di un tampone è dovuto al fatto che lega e neutralizza gli ioni che vengono con la composizione ad esso corrispondente. Poiché in natura il corpo incontra soprattutto prodotti metabolici sotto-ossidati, le proprietà del tampone sono più antiacide che anti-alcaline.
Ogni sistema di buffer ha il proprio principio di funzionamento. Quando il livello di pH scende al di sotto di 7,0, inizia la loro vigorosa attività. Cominciano a legare gli ioni di idrogeno liberi in eccesso, formando complessi che muovono l'ossigeno. A sua volta, si sposta nel sistema digestivo, nei polmoni, nella pelle, nei reni e così via. Tale trasporto di prodotti acidi e alcalini contribuisce al loro scarico ed escrezione.
Nel corpo umano, solo quattro sistemi tampone svolgono un ruolo importante nel mantenimento dell'equilibrio acido-base, ma ci sono altri tamponi, come il sistema tampone acetato, che ha un acido debole (donatore) e il suo sale (accettore). La capacità di questi meccanismiper resistere ai cambiamenti di pH quando l'acido o il sale entrano nel sangue è limitato. Mantengono l'equilibrio acido-base solo quando viene fornito un acido o un alcali forte in una certa quantità. Se viene superato, il pH cambierà drasticamente, il sistema tampone cesserà di funzionare.
Efficienza buffer
I tamponi di sangue ed eritrociti hanno un'efficienza diversa. In quest'ultimo, è più alto, poiché qui c'è un buffer di emoglobina. La diminuzione del numero di ioni avviene nella direzione dalla cellula all'ambiente intercellulare e quindi al sangue. Ciò suggerisce che il sangue ha la maggiore capacità tampone, mentre l'ambiente intracellulare ha la più piccola.
Quando le cellule vengono metabolizzate, appaiono gli acidi che passano nel liquido interstiziale. Ciò accade più facilmente, più ne compaiono nelle cellule, poiché un eccesso di ioni idrogeno aumenta la permeabilità della membrana cellulare. Conosciamo già la classificazione dei sistemi tampone. Negli eritrociti hanno proprietà più efficaci, poiché le fibre di collagene svolgono ancora un ruolo qui, che reagiscono gonfiandosi all'accumulo di acido, lo assorbono e rilasciano gli eritrociti dagli ioni idrogeno. Questa capacità è dovuta alla sua proprietà di assorbimento.
Interazione dei buffer nel corpo
Tutti i meccanismi che sono nel corpo sono interconnessi. I tamponi ematici sono costituiti da diversi sistemi, il cui contributo al mantenimento dell'equilibrio acido-base è diverso. Quando il sangue entra nei polmoni, riceve ossigeno.legandosi all'emoglobina nei globuli rossi, formando ossiemoglobina (acido), che mantiene il livello di pH. Con l'aiuto dell'anidrasi carbonica, c'è una purificazione parallela del sangue dei polmoni dall'anidride carbonica, che negli eritrociti si presenta sotto forma di acido carbonico bibasico debole e carbaminoemoglobina, e nel sangue - anidride carbonica e acqua.
Con una diminuzione della quantità di acido carbonico bibasico debole negli eritrociti, penetra dal sangue nell'eritrocita e il sangue viene purificato dall'anidride carbonica. Pertanto, un acido carbonico bibasico debole passa costantemente dalle cellule nel sangue e gli anioni cloruro inattivi entrano negli eritrociti dal sangue per mantenere la neutralità. Di conseguenza, i globuli rossi sono più acidi del plasma. Tutti i sistemi tampone sono giustificati dal rapporto donatore-accettore di protoni (4:20), che è associato alle peculiarità del metabolismo del corpo umano, che forma un numero maggiore di prodotti acidi rispetto a quelli alcalini. L'indicatore delle capacità del tampone acido è molto importante qui.
Processi di scambio nei tessuti
L'equilibrio acido-base è mantenuto da tamponi e trasformazioni metaboliche nei tessuti del corpo. Questo è assistito da processi biochimici e fisico-chimici. Contribuiscono alla perdita delle proprietà acido-base dei prodotti metabolici, al loro legame, alla formazione di nuovi composti che vengono rapidamente escreti dal corpo. Ad esempio, una grande quantità di acido lattico viene escreta in glicogeno, gli acidi organici vengono neutralizzati dai sali di sodio. Forteacidi e alcali si dissolvono nei lipidi e gli acidi organici si ossidano per formare acido carbonico.
Così, il sistema tampone è il primo assistente nella normalizzazione dell'equilibrio acido-base nel corpo umano. La stabilità del pH è necessaria per il normale funzionamento di molecole e strutture biologiche, organi e tessuti. In condizioni normali, i processi tampone mantengono un equilibrio tra l'introduzione e la rimozione di ioni idrogeno e anidride carbonica, che aiuta a mantenere un livello di pH costante nel sangue.
Se c'è un fallimento nel lavoro dei sistemi tampone, allora una persona sviluppa patologie come l'alcalosi o l'acidosi. Tutti i sistemi tampone sono interconnessi e volti a mantenere un equilibrio acido-base stabile. Il corpo umano produce costantemente un gran numero di prodotti acidi, che equivale a trenta litri di acido forte.
La costanza delle reazioni all'interno dell'organismo è fornita da potenti tamponi: fosfato, proteine, emoglobina e bicarbonato. Esistono altri sistemi tampone, ma questi sono i principali e i più necessari per un organismo vivente. Senza il loro aiuto, una persona svilupperà varie patologie che possono portare al coma o alla morte.
