Гемоглобиновая буферная система

   

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  «ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ  АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Н. Н. БУРДЕНКО»

МИНИСТЕРСТВА  ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 

 

 

 

Гемоглобиновая буферная система.

 

 

 

 

Доклад студентки 1 курса

Педиатрического факультета 1 группы

Артющенко А. И.

 

Научный руководитель:

Зотова Елена Евгеньевна

 

 

 

 

 

 

Воронеж - 2012

 

     Гемоглобиновая буферная система – одна из основных буферных систем организма. На ее долю приходится 35% всей буферной емкости крови. Эта система является одной из самых мощных (после карбонатной и фосфатной).

     В качестве  донора протона выступают две  слабые кислоты: гемоглобин HHb и оксигемоглобин HHbO_2. Роль акцептора протона играют сопряженные этим кислотам основания, т.е. их анионы Hb^- и HbO₂^-.

     Строение гемоглобина  позволяет ему легко принимать  и легко отдавать ионы водорода  при малейших сдвигах физиологической  рН крови (в норме 7,35-7,45). Поэтому  при добавлении кислот поглощать  ионы Н⁺ в первую очередь будут анионы гемоглобина. Оксигемоглобин как кислота примерно в 70 раз сильнее, чем гемоглобин, и при действии основания оксигемоглобин будет проявлять большую активность.

       Механизм  действия системы основан на  следующих реакциях:

H⁺ + Hb^- ↔ HHb

H⁺ + HbO₂^- ↔ HHbO₂ ↔ HHb + O₂

pK_a (HHb) = 8,20

pK_a (HHbO₂) = 6,95

     При добавлении  основания:

OH^- + HHbO₂ ↔ HbO₂^- + H₂O

OH^- + HHb ↔ Hb^- + H₂O

     При добавлении  кислоты:

Hb^- + H⁺ ↔ HHb

 

     Работа гемоглобинового  буфера неразрывно связана с  дыхательной системой и играет ключевую роль в газообмене.

     Когда кровь  попадает в легкие, она обогащается  кислородом за счет связывания  его с гемоглобином эритроцитов,  при этом образуется кислота оксигемоглобин. Она отдает свои ионы Н⁺ в среду, предотвращая повышение рН. Так как оксигемоглобина в крови много и по силе эта кислота сравнима с угольной, то при участии фермента карбоангидразы в легких происходит параллельный процесс очищения крови от летучей кислоты СО₂, которая находится в эритроцитах в виде НСО₃^- и аниона карбамингемоглобина (Hb ^. СО₂)^-, а в плазме в виде НСО₃^- и в растворенном состоянии.

     Реакция при  вдохе:

     HHb + O₂ ↔ HHbO₂ ↔ H⁺ + HbO₂^-

     H⁺ + Hb^- ↔ HHb

     Реакция при выдохе:

     HHbO₂ + HCO₃^- ↔ HbO₂^- + H₂CO₃ ↔ H₂O + CO₂

     HHbO₂ + (Hb·CO₂)^- ↔ HbO₂^- + HHb + CO₂

 

     Уменьшение концентрации HCO₃^- в эритроцитах легочной крови приводит к диффузии  из плазмы в эритроцит, а из эритроцитов для соблюдения электронейтральности удаляются хлорид-анионы.

    Артериальная  кровь переносит кислород к  тканям, которые стремятся отдать  продукты метаболизма: СО₂ и Н⁺. Поступающий в кровь СО₂ растворяется в плазме и эритроцитах, реагирует с водой с образование угольной кислоты. В эритроцитах эта реакция проходит быстрее, чем в плазме – за счет участия фермента карбоангидразы. Поэтому СО₂ интенсивно перемещается в эритроциты, где происходит его связывание в результате взаимодействия с буферным сопряженным основанием Hb^-, при котором СО₂ связывается с аминогруппами белка – глобина. Образовавшаяся в эритроцитах угольная кислота реагирует с другим буферным основанием – HbO₂^-, переводя его в неионизированное состояние HHbO₂. Неионизированный оксигемоглобин легко отдает тканям необходимый кислород.

     CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃

     H₂CO₃ + Hb^- ↔ (Hb CO₂)^- + H₂O

     H₂CO₃ + HbO₂^- ↔ HHbO₂ + HCO₃^- - в плазму

     HHbO₂ ↔ HHb + O₂ – в ткани

     В плазму  крови поступают метаболический  Н⁺ и СО₂ из тканей и гидрокарбонат-ион из эритроцитов, которые нейтрализуются буферными основаниями плазмы благодаря реакциям гидрофосфатной буферной системы.

     Рассмотренные  процессы обеспечивают два важнейших  физиологических процесса – поддержание  рН крови в пределах нормы  и дыхание. Совокупность действия  различных буферных систем крови  обеспечивает постоянство ее  состава.