Двуокись углерода и продукция бикарбонатов



Обмен веществ в организме приводит к образованию приблизительно 15.000 ммоль СО2 ежедневно. Двуокись углерода транспортируется в циркуляции в трех формах: соединенной с гемоглобином, растворенной СО2 и ионов НСО3ˉ. Суммарно растворенная СО2 и ионы НСО3ˉ составляют примерно 77% двуокиси углерода, транспортируемой во внеклеточной жидкости (без учета СО2, переносимой гемоглобином). Сама СО2 не является кислотой, но очень небольшое ее количество взаимодействует с водой в плазме крови с образованием Н2СО3.

Реакция, в ходе которой образуется Н2СО3 из СО2 и воды, катализируется карбоангидразой - ферментом, содержащимся в больших количествах в эритроцитах, клетках эпителия почечных канальцев и ряде других тканей организма. Присутствие карбоангидразы приблизительно в 5000 раз увеличивает скорость реакции взаимодействия между СО2 и водой. При отсутствии этого фермента, реакция оказывается столь медленной, что не имеет для организма никакой значимости.

Поскольку практически невозможно измерить уровень Н2СО3, для расчета рН обычно используют определение растворенной СО2. Содержание Н2СО3 в крови можно вычислить, умножая парциальное давление СО2 (РСО2) на коэффициент ее растворимости, который составляет 0,03. Это означает, что концентрация Н2СО3 в артериальной крови, в норме имеющей РСО2 приблизительно 40 мм рт.ст., составляет 1,2 mEq/L (40×0,03=1,2).

 

Продукция некарбоновых кислот и оснований

 

Основными продуктами метаболизма в клетке являются кислоты, которые диссоциируют с освобождением ионов водорода, но благодаря включению буферных систем закисления внутриклеточной cреды не происходит. Результатом биохимических процессов в тканях является образование летучей угольной кислоты и ряда нелетучих кислот, таких, как серная кислота, мочевая кислота (при расщеплении нуклеопротеидов), свободные жирные кислоты различной молекулярной массы, неорганические фосфаты. Основным источником серной кислоты служит метаболизм метионина и цистина, входящих в состав белков пищи. В рационе питания количество готовых кислот или щелочей обычно невелико, но может содержаться достаточное количество потенциальных кислот (лизин) или щелочей (цитрат).

Метаболизм белков и других веществ, поступающих с пищей, приводит к образованию некарбоновых кислот и оснований. При окислении серосодержащих аминокислот (например, метионина, цистеина) образуется серная кислота. Окисление аргинина и лизина приводит к появлению соляной кислоты, окисление фосфор-содержащих нуклеиновых кислот – фосфорной кислоты. При неполном окислении глюкозы образуется молочная кислота, а при неполном окислении жиров - кетоновые кислоты. Основным источником оснований является обмен аминокислот, таких как аспартат и глутамат, и метаболизм некоторых органических анионов (например, цитрата, лактата, ацетата). Продукция кислот обычно превышает продукцию оснований, с ежедневным итоговым эффектом избытка, составляющим приблизительно 2 ммоль/кг веса нелетучих кислот. Результатом потребления вегетарианской пищи, содержащей большое количество органических анионов, является доминирующее образование оснований.

 

 

Расчет величины рН

Процесс диссоциации кислот в водных растворах согласно закону сохранения масс можно выразить следующим образом:

 

 

где К – константа диссоциации.

 

Зависимость рН от соотношения кислоты и основания определяется уравнением Гендерсона- Гессельбаха:

 

 

Величину рН плазмы можно рассчитать, используя уравнение Гендерсона-Гессельбаха. В этом уравнении для вычисления рН используется отрицательный логарифм константы диссоциации и логарифм отношения НСО3ˉ к СО2 (НСО3ˉ / СО2):

 

 

Следует отметить, что это отношение точнее, чем абсолютные значения для бикарбоната и растворенной СО2, определяющее рН (например, при отношении 20:1, рН=7,4). Значения рН в плазме уменьшаются, когда отношение меньше, чем 20:1, и возрастают, когда отношение больше, чем 20:1.

рН может сохраняться в относительно нормальных пределах до тех пор, пока изменения НСО3ˉ сопровождаются подобными изменениями СО2, или наоборот. Например, рН может оставаться на уровне 7,4 при повышении содержания НСО3ˉ в плазме от 24 до 48 mEq/L при соответствующем увеличении уровня СО2. рН может также оставаться равным 7,4 при снижении НСО3ˉ с 24 до 12 mEq/L при редукции уровня СО2 до половины от нормального.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 358;