Sistemas amortiguadores de sangre

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Sistemas de amortiguación de sangre (del inglés. buffer , buff - "suavizar el golpe"): sistemas y mecanismos fisiológicos que proporcionan los parámetros especificados del equilibrio ácido-base en la sangre [1] . Son la "primera línea de defensa" que previene cambios repentinos en el pH del ambiente interno de los organismos vivos.

La sangre circulante es una suspensión de células vivas en un medio líquido, cuyas propiedades químicas son muy importantes para su actividad vital. En humanos, el rango de fluctuaciones del pH de la sangre de 7,37 a 7,44 se acepta como norma, con un valor promedio de 7,4. Los sistemas tampón sanguíneos están compuestos por sistemas tampón de plasma y células sanguíneas y están representados por los siguientes sistemas [1] [2] :

sistema tampón de bicarbonato (hidrocarbonato);
sistema tampón de fosfato;
sistema tampón de proteínas;
sistema tampón de hemoglobina;

Además de estos sistemas, los sistemas respiratorio y urinario también participan activamente [1] .

Sistema amortiguador de bicarbonato

Uno de los sistemas más poderosos y al mismo tiempo más controlables [2] de líquido extracelular y sangre, que representa aproximadamente el 53% de la capacidad amortiguadora total de la sangre. Es un par ácido-base conjugado, formado por una molécula de ácido carbónico H 2 CO 3 , que es fuente de un protón, y un anión bicarbonato HCO 3 - que actúa como aceptor de protones:

${\mathsf {H_{2}CO_{3}\rightleftarrows HCO_{3}^{-}+H^{+))}$

Debido a que la concentración de bicarbonato de sodio en la sangre es mucho mayor que la concentración de H 2 CO 3 , la capacidad tampón de este sistema será mucho mayor en ácido. En otras palabras, el sistema tampón bicarbonato es especialmente eficaz para compensar la acción de sustancias que aumentan la acidez de la sangre. Estas sustancias incluyen principalmente ácido láctico , cuyo exceso se forma como resultado de una intensa actividad física. El sistema de bicarbonato responde más "rápidamente" a los cambios en el pH de la sangre [2] .

Sistema tampón de fosfato

En la sangre, la capacidad del sistema amortiguador de fosfato es pequeña (alrededor del 2% de la capacidad amortiguadora total), debido al bajo contenido de fosfatos en la sangre. El tampón de fosfato desempeña una función importante en el mantenimiento de los valores de pH fisiológicos en los fluidos intracelulares y la orina.

El tampón está formado por fosfatos inorgánicos. La función del ácido en este sistema la realiza un fosfato simple sustituido (NaH 2 PO 4 ), y la función de la base conjugada la realiza un fosfato disustituido (Na 2 HPO 4 ). A pH 7.4, la relación [HPO 4 2- /H 2 PO 4 - ] es igual a ya que a una temperatura de 25 + 273.15K pK a, orto II \u003d 7.21 [3] , mientras que la carga promedio del anión de ácido fosfórico < q > =((-2)*3+(-1)*2)/5=-1,4 unidades de carga de positrones. $10^{pH-pK_{a,orto}^{II}}=1,55$

Las propiedades amortiguadoras del sistema con un aumento en el contenido de iones de hidrógeno en la sangre se realizan debido a su unión a los iones HPO 4 2- con la formación de H 2 PO 4 - :

${\mathsf {H^{+}+HPO_{4}^{{2-}}\rightarrow H_{2}PO_{4}^{-}}}$

y con un exceso de iones OH- - debido a su unión a los iones H 2 PO 4 - :

${\mathsf {H_{2}PO_{4}^{-}+OH^{-}\rightleftarrows HPO_{4}^{{2-}}+H_{2}O}}$

El sistema amortiguador de fosfato de la sangre está estrechamente relacionado con el sistema amortiguador de bicarbonato.

Sistema tampón de proteínas

En comparación con otros sistemas tampón, es menos importante para mantener el equilibrio ácido-base (7-10 % de la capacidad tampón).

Las proteínas del plasma sanguíneo debido a la presencia de grupos ácido-base en las moléculas de proteína (proteína-H + - ácido, fuente de protones y proteína - - base conjugada, aceptor de protones) forman un sistema tampón que es más efectivo en el rango de pH de 7.2 -7.4 [1] .

La parte principal de las proteínas del plasma sanguíneo (alrededor del 90%) son albúminas y globulinas. Los puntos isoeléctricos de estas proteínas (el número de grupos catiónicos y aniónicos es el mismo, la carga de la molécula de proteína es cero) se encuentran en un medio débilmente ácido a pH 4.9–6.3; "y" proteína-sal.

La capacidad amortiguadora , determinada por las proteínas plasmáticas, depende de la concentración de proteínas, su estructura secundaria y terciaria y el número de grupos aceptores de protones libres. Este sistema puede neutralizar tanto alimentos ácidos como básicos. Sin embargo, debido al predominio de la forma "proteína-base", su capacidad amortiguadora es mucho mayor en ácido.

La capacidad amortiguadora de los aminoácidos libres en el plasma sanguíneo es insignificante tanto en ácido como en álcali. A pH fisiológico, su potencia es baja. Prácticamente solo un aminoácido, la histidina, tiene un efecto amortiguador significativo a un valor de pH cercano al del plasma sanguíneo. [2]

Eritrocitos

En el medio interno de los eritrocitos, normalmente se mantiene un valor de pH constante de 7,30. Los sistemas tampón de hidrocarbonato y fosfato también actúan aquí. Sin embargo, su poder difiere del del plasma sanguíneo. Además, en los eritrocitos, el sistema de proteínas hemoglobina-oxihemoglobina juega un papel importante tanto en el proceso de respiración (la función de transporte de oxígeno a los tejidos y órganos y la eliminación de CO 2 metabólico de ellos ), como en el mantenimiento de un pH constante dentro de los eritrocitos. , y como resultado, en la sangre en general. Este sistema tampón en los eritrocitos está estrechamente relacionado con el sistema de bicarbonato. [2]

Sistema tampón de hemoglobina

Sistema de sangre tamponada (35% de capacidad tamponada). Desempeña un papel importante tanto en el proceso de la respiración (la función de transporte de oxígeno a los tejidos y órganos y la eliminación de CO 2 metabólico de ellos ), como en el mantenimiento de un pH constante dentro de los eritrocitos, y como resultado, en la sangre como entero. [2]

$HHb\longleftrightarrow H^{+}+Hb^{-}$

$HHbO_{2}\longleftrightarrow H^{+}HbO_{2}^{-}$

Véase también

solución tampón

Notas

↑ 1 2 3 4 Berezov T. T., Korovkin B. F. Química biológica: Libro de texto - 1990 - págs. 452-455.
↑ 1 2 3 4 5 6 Ershov. Química general Química biofísica Química de elementos biogénicos. — Octava edición, estereotipada. - Moscú: Escuela Superior, 2010. - 559 p. - ISBN 978-5-06-006180-2 .
↑ I.T.Goronovsky, Yu.P.Nazarenko, E.F.Nekryach. Breve libro de referencia sobre química. — Quinta edición, revisada y ampliada. - Kyiv: Naukova Dumka, 1987. - S. 348. - 828 p.

Literatura

Berezov T. T., Korovkin B. F. [www.xumuk.ru/biologhim/ Química biológica: Libro de texto] / Under. edición académico Academia de Ciencias Médicas de la URSS S. S. Debova - 2ª ed., Revisada. y agregar - M .: Medicina, - 1990. - 528 p., S. 452-455. ISBN 5-225-01515-8 .
Ershov. Química general Química biofísica Química de elementos biogénicos. - Octava edición, estereotipada. - Moscú: Escuela Superior, 2010. - 559 p. - ISBN 978-5-06-006180-2 .

Sangre
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Ver también: Hematología , Oncohematología