Asit-baz dengesi, insan vücudunun normal işleyişinde büyük rol oynar. Vücutta dolaşan kan, sıvı bir habitatta bulunan canlı hücrelerin bir karışımıdır. Kandaki pH seviyesini kontrol eden ilk güvenlik özelliği tampon sistemidir. Bu, pH düşüşlerini önleyerek asit-baz dengesi parametrelerinin korunmasını sağlayan fizyolojik bir mekanizmadır. Ne olduğunu ve hangi çeşitleri olduğunu aşağıda öğreneceğiz.
Açıklama
Tampon sistemi benzersiz bir mekanizmadır. İnsan vücudunda bunlardan birkaç tane var ve hepsi plazma ve kan hücrelerinden oluşuyor. Tamponlar, H+ ve OH-'yi bağlayan veya veren, otuz saniye içinde pH kaymasını yok eden bazlardır (proteinler ve inorganik bileşikler). Bir tamponun asit-baz dengesini koruma yeteneği, onu oluşturan elementlerin sayısına bağlıdır.
Kan tamponlarının türleri
Sürekli hareket eden kan canlı hücrelerdir,sıvı bir ortamda bulunanlar. Normal pH 7, 37-7, 44'tür. İyonların bağlanması belirli bir tamponla gerçekleşir, tampon sistemlerinin sınıflandırılması aşağıda verilmiştir. Kendisi plazma ve kan hücrelerinden oluşur ve fosfat, protein, bikarbonat veya hemoglobin olabilir. Tüm bu sistemler oldukça basit bir etki mekanizmasına sahiptir. Aktiviteleri kandaki iyon seviyesini düzenlemeyi amaçlar.
Hemoglobin tamponunun özellikleri
Hemoglobin tampon sistemi en güçlüsüdür, dokuların kılcal damarlarında bir alkali ve akciğerler gibi bir iç organda bir asittir. Toplam tampon kapasitesinin yaklaşık yüzde yetmiş beşini oluşturur. Bu mekanizma, insan kanında meydana gelen birçok süreçte yer alır ve bileşiminde globin bulunur. Hemoglobin tamponu başka bir forma (oksihemoglobin) dönüştüğünde bu form değişir ve aktif maddenin asidik özellikleri de değişir.
İndirgenmiş hemoglobinin kalitesi karbonik asitten daha düşüktür, ancak oksitlendiğinde çok daha iyi hale gelir. pH'ın asitliği elde edildiğinde, hemoglobin hidrojen iyonlarını birleştirir, zaten indirgenmiş olduğu ortaya çıkar. Karbondioksit akciğerlerden temizlendiğinde pH alkali hale gelir. Bu sırada, oksitlenmiş olan hemoglobin, asit-baz dengesinin dengelendiği bir proton donörü görevi görür. Böylece oksihemoglobin ve potasyum tuzundan oluşan tampon, vücuttan karbondioksit salınımını teşvik eder.
Bu tampon sistemi,Oksijeni dokulara ve iç organlara aktarma ve onlardan karbondioksiti uzaklaştırma taşıma işlevini yerine getirdiği için solunum sürecinde önemli bir rol oynar. Eritrositlerin içindeki asit-baz dengesi sabit bir seviyede tutulur, dolayısıyla kanda da bulunur.
Böylece kan oksijenle doyduğunda hemoglobin güçlü bir aside, oksijeni bıraktığında ise oldukça zayıf bir organik aside dönüşür. Oksihemoglobin ve hemoglobin sistemleri birbirine dönüştürülebilir, bir olarak var olurlar.
Bikarbonat tamponunun özellikleri
Bikarbonat tampon sistemi de güçlüdür, ancak aynı zamanda vücutta en kontrollü olanıdır. Toplam tampon kapasitesinin yaklaşık yüzde onu oluşturur. İki yönlü etkinliğini sağlayan çok yönlü özelliklere sahiptir. Bu tampon, karbonik asit (proton kaynağı) ve anyon bikarbonat (proton alıcısı) gibi moleküllerden oluşan konjuge bir asit-baz çifti içerir.
Böylece, bikarbonat tampon sistemi, güçlü bir asidin kan dolaşımına girdiği sistematik bir süreci destekler. Bu mekanizma, asidi bikarbonat anyonlarına bağlayarak karbonik asit ve tuzunu oluşturur. Alkali kana girdiğinde, tampon karbonik aside bağlanarak bir bikarbonat tuzu oluşturur. İnsan kanında karbonik asitten daha fazla sodyum bikarbonat bulunduğundan, bu tampon kapasitesi yüksek bir asitliğe sahip olacaktır. Başka bir deyişle, hidrokarbon tamponusistem (bikarbonat), kanın asitliğini artıran maddeleri dengelemede çok iyidir. Bunlara yoğun fiziksel eforla konsantrasyonu artan laktik asit dahildir ve bu tampon kandaki asit-baz dengesindeki değişikliklere çok hızlı tepki verir.
Fosfat tamponunun özellikleri
İnsan fosfat tampon sistemi, kandaki fosfat içeriğiyle ilgili olan toplam tampon kapasitesinin yüzde ikisine yakınını kaplar. Bu mekanizma, idrardaki ve hücrelerin içindeki sıvıdaki pH'ı korur. Tampon inorganik fosfatlardan oluşur: monobazik (asit gibi davranır) ve dibazik (alkali olarak işlev görür). Normal pH'da asidin baza oranı 1:4'tür. Hidrojen iyonlarının sayısındaki artışla, fosfat tampon sistemi onlara bağlanarak bir asit oluşturur. Bu mekanizma alkaliden daha asidiktir, bu nedenle insan kan dolaşımına giren laktik asit gibi asidik metabolitleri mükemmel şekilde nötralize eder.
Protein tamponunun özellikleri
Protein tamponu, diğer sistemlere kıyasla asit-baz dengesinin dengelenmesinde çok özel bir rol oynamaz. Toplam tampon kapasitesinin yaklaşık yüzde yedisini oluşturur. Proteinler, asit-baz bileşikleri oluşturmak üzere birleşen moleküllerden oluşur. Asidik bir ortamda asitleri bağlayan alkaliler gibi davranırlar, alkali bir ortamda her şey tam tersi olur.
Bu, bir protein tampon sisteminin oluşumuna yol açar.7,2 ila 7,4 pH değerinde oldukça etkilidir. Proteinlerin büyük bir kısmı albüminler ve globulinler tarafından temsil edilir. Protein yükü sıfır olduğu için normal pH'da alkali ve tuz şeklindedir. Bu tampon kapasitesi, proteinlerin sayısına, yapılarına ve serbest protonlarına bağlıdır. Bu tampon hem asidik hem de alkali ürünleri nötralize edebilir. Ancak kapasitesi alkaliden daha asidiktir.
Eritrositlerin özellikleri
Normalde eritrositler sabit bir pH'a sahiptir - 7, 25. Hidrokarbonat ve fosfat tamponlarının burada etkisi vardır. Ancak güç açısından, kandakilerden farklıdırlar. Eritrositlerde protein tamponu, organlara ve dokulara oksijen sağlamanın yanı sıra onlardan karbondioksiti uzaklaştırmada özel bir rol oynar. Ayrıca eritrositlerin içinde sabit bir pH değerini korur. Eritrositlerdeki protein tamponu, buradaki asit ve tuz oranı kandakinden daha az olduğu için bikarbonat sistemi ile yakından ilgilidir.
Tampon sistem örneği
Zayıf reaksiyonlara sahip güçlü asit ve alkali çözeltilerinin pH'ı değişkendir. Ancak asetik asit ile tuzu karışımı sabit bir değere sahiptir. Bunlara asit veya alkali ekleseniz bile asit-baz dengesi değişmez. Örnek olarak, CH3COOH asidi ve CH3COO tuzundan oluşan asetat tamponunu düşünün. Güçlü bir asit eklerseniz, tuzun bazı H + iyonlarını bağlayacak ve asetik aside dönüşecektir. tuz anyonu az altmaasit moleküllerindeki artışla dengelenir. Sonuç olarak, asidin tuzuna oranında çok az değişiklik olur, bu nedenle pH oldukça belirsiz bir şekilde değişir.
Tampon sistemlerin etki mekanizması
Asidik veya alkali ürünler kan dolaşımına girdiğinde, tampon, gelen ürünler atılana veya metabolik işlemlerde kullanılana kadar sabit bir pH değerini korur. İnsan kanında her biri iki kısımdan oluşan dört tampon vardır: bir asit ve tuzu ile güçlü bir alkali.
Tamponun etkisi, kendisine karşılık gelen bileşimle gelen iyonları bağlayıp nötralize etmesinden kaynaklanır. Doğada, vücut çoğunlukla az oksitlenmiş metabolik ürünlerle karşılaştığından, tamponun özellikleri, anti-alkaliden daha fazla anti-asittir.
Her tampon sisteminin kendi çalışma prensibi vardır. pH seviyesi 7.0'ın altına düştüğünde, kuvvetli aktiviteleri başlar. Oksijeni hareket ettiren kompleksler oluşturarak fazla serbest hidrojen iyonlarını bağlamaya başlarlar. Sırasıyla sindirim sistemine, akciğerlere, deriye, böbreklere vb. hareket eder. Asidik ve alkali ürünlerin bu şekilde taşınması, boş altılmasına ve atılmasına katkıda bulunur.
İnsan vücudunda asit-baz dengesinin korunmasında sadece dört tampon sistemi önemli bir rol oynar, ancak zayıf bir asit (donör) ve tuzuna sahip olan asetat tampon sistemi gibi başka tamponlar da vardır (akseptör). Bu mekanizmaların yeteneğiasit veya tuz kana girdiğinde pH'daki değişikliklere direnmek sınırlıdır. Asit-baz dengesini ancak belirli bir miktarda güçlü bir asit veya alkali verildiğinde sağlarlar. Eğer aşılırsa, pH önemli ölçüde değişecektir, tampon sistemi çalışmayı durduracaktır.
Tampon verimliliği
Kan ve eritrosit tamponlarının farklı verimlilikleri vardır. İkincisinde, burada bir hemoglobin tamponu olduğu için daha yüksektir. İyon sayısındaki azalma hücreden hücreler arası ortama ve oradan da kana doğru yönde gerçekleşir. Bu, kanın en büyük tampon kapasitesine sahip olduğunu, hücre içi ortamın ise en küçük tampon kapasitesine sahip olduğunu gösterir.
Hücreler metabolize edildiğinde, hücreler arası sıvıya geçen asitler ortaya çıkar. Bu, daha kolay olur, hücrelerde daha fazla görünürler, çünkü fazla hidrojen iyonları hücre zarının geçirgenliğini arttırır. Tampon sistemlerin sınıflandırılmasını zaten biliyoruz. Eritrositlerde daha etkili özelliklere sahiptirler, çünkü burada asit birikimine şişerek tepki veren kollajen lifleri hala rol oynar, onu emer ve hidrojen iyonlarından eritrositleri serbest bırakır. Bu yetenek, absorpsiyon özelliğinden kaynaklanmaktadır.
Vücuttaki tamponların etkileşimi
Vücuttaki tüm mekanizmalar birbirine bağlıdır. Kan tamponları, asit-baz dengesinin korunmasına katkısı farklı olan birkaç sistemden oluşur. Kan akciğerlere girdiğinde oksijen alır.kırmızı kan hücrelerinde hemoglobine bağlanarak pH seviyesini koruyan oksihemoglobin (asit) oluşturur. Karbonik anhidrazın yardımıyla, akciğer kanının, eritrositlerde zayıf bir dibazik karbonik asit ve karbaminohemoglobin şeklinde ve kanda - karbondioksit ve su şeklinde sunulan karbondioksitten paralel bir saflaştırılması vardır.
Eritrositlerdeki zayıf dibazik karbonik asit miktarının azalması ile kandan eritrosit içine nüfuz eder ve kan karbondioksitten arındırılır. Böylece, zayıf bir dibazik karbonik asit hücrelerden sürekli olarak kana geçer ve nötrlüğü korumak için aktif olmayan klorür anyonları kandan eritrositlere girer. Sonuç olarak, kırmızı kan hücreleri plazmadan daha asidiktir. Tüm tampon sistemleri, alkali olanlardan daha fazla sayıda asidik ürün oluşturan insan vücudunun metabolizmasının özellikleriyle ilişkili olan proton verici-alıcı oranı (4:20) ile doğrulanır. Asit tampon kapasitelerinin göstergesi burada çok önemlidir.
Dokulardaki değişim süreçleri
Asit-baz dengesi, vücut dokularındaki tamponlar ve metabolik dönüşümler tarafından korunur. Bu, biyokimyasal ve fiziko-kimyasal süreçlerle desteklenir. Metabolik ürünlerin asit-baz özelliklerinin kaybına, bağlanmasına, vücuttan hızla atılan yeni bileşiklerin oluşumuna katkıda bulunurlar. Örneğin, büyük miktarda laktik asit glikojene atılır, organik asitler sodyum tuzları ile nötralize edilir. Güçlüasitler ve alkaliler lipidlerde çözünür ve organik asitler oksitlenerek karbonik asit oluşturur.
Böylece tampon sistemi insan vücudundaki asit-baz dengesinin normalleşmesinde ilk yardımcıdır. Biyolojik moleküllerin ve yapıların, organların ve dokuların normal çalışması için pH stabilitesi gereklidir. Normal koşullar altında, tampon işlemleri hidrojen ve karbon dioksit iyonlarının girişi ve çıkarılması arasında bir denge sağlar ve bu da kanda sabit bir pH seviyesinin korunmasına yardımcı olur.
Tampon sistemlerin çalışmasında bir başarısızlık varsa, kişi alkaloz veya asidoz gibi patolojiler geliştirir. Tüm tampon sistemleri birbirine bağlıdır ve kararlı bir asit-baz dengesini korumayı amaçlar. İnsan vücudu sürekli olarak otuz litre güçlü aside eşdeğer çok sayıda asidik ürün üretir.
Vücut içindeki reaksiyonların sabitliği, güçlü tamponlar tarafından sağlanır: fosfat, protein, hemoglobin ve bikarbonat. Başka tampon sistemler de vardır, ancak bunlar canlı bir organizma için ana ve en gerekli olanlardır. Onların yardımı olmadan, bir kişi komaya veya ölüme yol açabilecek çeşitli patolojiler geliştirecektir.
