산-염기 항상성. 국제 응용 및 기초 연구 저널

신체의 모든 완충 시스템은 산-염기 항상성(생리 시스템의 산성 및 기본 구성 요소의 최적 농도 균형)을 유지하는 데 관여합니다. 그들의 행동은 서로 연결되어 있으며 균형을 이루고 있습니다. 탄화수소 완충제는 모든 완충 시스템과 가장 관련이 있습니다. 완충 시스템의 교란은 해당 구성 요소의 농도에 영향을 미치므로 탄화수소 완충 시스템 매개변수의 변화는 신체의 CBS를 매우 정확하게 특성화할 수 있습니다.

혈액 CBS는 일반적으로 다음과 같은 대사 매개변수를 특징으로 합니다.

혈장 pH 7.4±0.05;

[НСО 3 - ]=(24.4±3) mol/l – 알칼리 매장량;

pCO 2 =40 mm Hg - 혈액 위의 CO 2 부분압.

중탄산염 완충액에 대한 Henderson-Hasselbach 방정식에서 CO 2 의 농도나 부분압이 변하면 혈액 CBS도 변한다는 것이 명백합니다.

신체의 다양한 부분에서 환경 반응의 최적 값을 유지하는 것은 완충 시스템과 배설 기관의 조화로운 작업을 통해 달성됩니다. 매체의 반응이 산성쪽으로 이동하는 것을 호출합니다. 산증, 그리고 기본적으로 - 알칼리증. 생명을 보존하기 위한 중요한 가치는 다음과 같습니다: 산성 쪽으로 전환 6,8 , 그리고 기본적으로 - 8,0 . 산증과 알칼리증은 호흡성 또는 대사성 원인일 수 있습니다.

대사성 산증다음으로 인해 발생합니다.

a) 대사산 생산 증가;

b) 중탄산염의 손실로 인해.

대사산 생산 증가다음과 같은 경우에 발생합니다.

1. 제1형 당뇨병, 장기간의 완전 단식 또는 식단 내 탄수화물 비율의 급격한 감소;

2. 유산산증(쇼크, 저산소증, 제2형 당뇨병, 심부전, 감염, 알코올 중독).

중탄산염 손실 증가소변(신장산증) 또는 일부 소화액(췌장, 장)으로 발생할 수 있습니다.

호흡성 산증폐의 환기 저하로 인해 발생하며 원인에 관계없이 CO 2 분압이 40mmHg 이상 증가합니다. 미술. ( 고탄산증). 이는 호흡기 질환, 폐 환기 저하, 바르비투르산염과 같은 특정 약물로 인한 호흡 센터 우울증에서 발생합니다.

대사성 알칼리증반복되는 구토로 인한 위액의 상당한 손실과 저칼륨혈증, 변비 중 소변의 양성자 손실로 인해 관찰됩니다(알칼리성 생성물이 장에 축적되는 경우, 결국 중탄산염 음이온의 공급원은 췌장임) , 십이지장으로 열리는 덕트)뿐만 아니라 염이 음이온 가수 분해되는 알칼리성 식품 및 미네랄 워터를 장기간 섭취하는 경우도 있습니다.

호흡성 알칼리증폐의 과호흡으로 인해 발생하여 신체에서 CO 2가 과도하게 제거되고 혈액의 분압이 40mm 미만으로 감소합니다. rt. 미술. ( 저탄소증). 이는 희박한 공기를 흡입할 때, 폐의 과호흡, 열성 호흡 곤란의 발생, 뇌 손상으로 인한 호흡 센터의 과도한 흥분 등에서 발생합니다.

~에 산증응급 조치로 4 ~ 8 % 중탄산 나트륨, 트리사민 H 2 NC (CH 2 OH) 3 3.66 % 용액 또는 11 % 젖산 나트륨의 정맥 주입이 사용됩니다. 후자는 산을 중화하는 동안 CO 2를 방출하지 않아 효과가 증가합니다.

알칼리증특히 대사성 질환(소화 및 배설 시스템 장애와 관련)을 교정하기가 더 어렵습니다. 때로는 5% 아스코르브산 용액이 사용되며 중탄산나트륨으로 pH 6~7로 중화됩니다.

알칼리 예비- 이는 중탄산염(NaHCO 3)의 양(보다 정확하게는 혈장이 결합할 수 있는 CO 2 의 양)입니다. 이 값은 중탄산염 함량의 증가 또는 감소에도 불구하고 H 2 CO 3의 적절한 변화가 있으면 pH가 완전히 정상으로 유지될 수 있기 때문에 조건부로 산-염기 균형의 지표로만 간주될 수 있습니다.

신체가 처음 사용하는 호흡을 통한 보상 능력은 제한되어 있기 때문에 항상성을 유지하는 결정적인 역할은 신장에 전달됩니다. 신장의 주요 임무 중 하나는 어떤 이유로 혈장에서 산증으로의 전환이 발생하는 경우 신체에서 H + 이온을 제거하는 것입니다.
적절한 양의 H+ 이온이 제거되지 않으면 산증은 교정될 수 없습니다. 신장은 3가지 메커니즘을 사용합니다.

1. 수소 이온을 나트륨 이온으로 교환합니다. 이는 관형 세포에서 형성된 HCO 3 음이온과 결합하여 NaHCO 3 형태로 완전히 재흡수됩니다.

이 메커니즘을 사용하여 H + 이온을 방출하기 위한 전제 조건은 탄산 탈수효소 활성화 반응 CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3이며, H 2 CO 3는 H + 및 HCO 3 - 이온으로 분해됩니다. 수소 이온이 나트륨 이온으로 교환되는 동안 사구체에서 여과된 모든 중탄산나트륨이 재흡수됩니다.

2. 소변으로의 수소이온 배설과 나트륨이온의 재흡수 역시 원위세뇨관에서 인산나트륨의 알칼리염(Na2HPO4)이 이인산나트륨의 산성염(NaHaPO4)으로 전환되면서 발생합니다.

3. 암모늄 염의 형성: 글루타민 및 기타 아미노산으로 인해 신장 세뇨관의 원위 부분에 형성된 암모니아는 H + 이온의 방출과 나트륨 이온의 재흡수를 촉진합니다. NH 4 Cl은 암모니아와 HCl의 결합으로 인해 형성됩니다.
강한 HCl을 중화하는 데 필요한 암모니아 형성의 강도가 클수록 소변의 산도가 높아집니다.

CBS의 기본 매개변수

pH	N ≒ 7.4	(동맥혈의 평균값)
pCO 2	40mm. rt. 미술. (혈장 내 CO 2 부분압)	이 구성 요소는 CBS(CAR) 규제의 호흡 구성 요소를 직접 반영합니다.
(과탄산증)은 호흡성 산증의 특징인 저호흡과 함께 관찰됩니다.	↓(저탄소증)은 호흡성 알칼리증의 특징인 과호흡 중에 관찰됩니다. 그러나 pCO 2 의 변화는 CBS의 대사 장애로 인한 보상의 결과일 수도 있습니다. 이러한 상황을 서로 구별하려면 pH와 [HCO 3 -]를 고려해야 합니다.
포 2	95mm. rt. 미술. (혈장 내 부분압)	SB 또는 SB

24meq/L

SB – 표준 플라즈마 중탄산염, 즉 [НСО 3 - ] ↓ - 대사성 산증 또는 호흡성 알칼리증 보상.

- 대사성 알칼리증 또는 호흡성 산증의 보상이 있는 경우.

혈액 CBS는 일반적으로 다음과 같은 대사 매개변수를 특징으로 합니다.

혈장 pH 7.4±0.05;

추가 색인

일반적으로 상대적으로 말하면 염기의 부족이나 과잉(DO나 IO 모두)이 없습니다. 실제로 이는 정상 조건에서 예상 BO와 실제 BO 사이의 차이가 ±2.3 meq/l 이내라는 사실로 표현됩니다. 이 지표가 정상 범위에서 벗어나는 것은 CBS 대사 장애의 전형적인 현상입니다. 비정상적으로 높은 값은 대사성 알칼리증의 특징입니다. 비정상적으로 낮음 – 대사성 산증의 경우.

중탄산염 완충액에 대한 Henderson-Hasselbach 방정식에서 CO2의 농도나 부분압이 변하면 혈액 CBS도 변한다는 것이 분명합니다.

신체의 다양한 부분에서 환경 반응의 최적 값을 유지하는 것은 완충 시스템과 배설 기관의 조화로운 작업을 통해 달성됩니다. 매체의 반응이 산성쪽으로 이동하는 것을 호출합니다. 산증, 그리고 기본적으로 - 알칼리증. 생명을 보존하기 위한 중요한 값은 산성 쪽에서 6.8로, 염기성 쪽에서 8.0으로 이동하는 것입니다. 산증과 알칼리증은 호흡성 또는 대사성 원인일 수 있습니다.

대사성 산증다음으로 인해 발생합니다.

a) 대사산 생산 증가;

b) 중탄산염의 손실로 인해.

대사산 생산 증가는 다음과 같은 경우에 발생합니다. 1) 제1형 당뇨병, 장기간의 완전 단식 또는 식단에서 탄수화물 비율의 급격한 감소;

2) 젖산증(쇼크, 저산소증, 제2형 당뇨병, 심부전, 감염, 알코올 중독).

소변(신장산증) 또는 일부 소화액(췌장, 장)을 통해 중탄산염의 손실이 증가할 수 있습니다.

호흡성 산증저호흡으로 발전원인에 관계없이 폐의 팽창으로 인해 CO2 분압이 40mmHg 이상으로 증가합니다. 미술. (고탄산증). 이는 호흡기 질환, 폐 환기 저하, 바르비투르산염과 같은 특정 약물로 인한 호흡 센터 우울증에서 발생합니다.

대사성 알칼리증상당한 손실이 관찰됨반복되는 구토로 인한 위액, 저칼륨혈증 중 소변의 양성자 손실, 변비(알칼리성 생성물이 장에 축적되는 경우, 중탄산염 음이온의 출처는 췌장이며, 그 관은 췌장으로 열립니다) 십이지장)뿐만 아니라 알칼리성 식품 및 미네랄 워터를 장기간 섭취하는 동안 염이 음이온에 의해 가수분해됩니다.

호흡기 (호흡기) 알칼리증초고속의 결과로 발생폐가 기울어지면 신체에서 CO2가 과도하게 제거되고 혈액 내 분압이 40mm 미만으로 감소합니다. rt. 미술. (저탄소증). 이는 희박한 공기를 흡입할 때, 폐의 과호흡, 열성 호흡 곤란의 발생, 뇌 손상으로 인한 호흡 센터의 과도한 흥분 등에서 발생합니다.

산증의 경우 응급조치로 4-8% 중탄산나트륨, 3.66% 트리사민 H2NC(CH2OH)3 용액 또는 11% 젖산나트륨의 정맥 주입을 사용합니다. 후자는 산을 중화하는 동안 CO2를 방출하지 않아 효율성이 높아집니다.

알칼리증은 교정하기가 더 어렵습니다. 특히 대사성 질환(소화 및 배설 시스템의 붕괴와 관련됨)은 더욱 그렇습니다. 때로는 5% 아스코르브산 용액이 사용되며 중탄산나트륨으로 pH 6~7로 중화됩니다.

알칼리 예비- 이는 중탄산염(NaHC03)의 양(보다 정확하게는 혈장이 결합할 수 있는 CO2의 양)입니다. 이 값은 중탄산염 함량의 증가 또는 감소에도 불구하고 H2CO3의 적절한 변화가 있는 경우 pH가 완전히 정상으로 유지될 수 있기 때문에 조건부로 산-염기 균형의 지표로만 간주될 수 있습니다.

통해 보상 가능성이 있기 때문에 호흡, 처음에는 신체에서 사용되는 것이 제한되어 있으므로 불변성을 유지하는 결정적인 역할은 신장으로 넘어갑니다. 신장의 주요 임무 중 하나는 어떤 이유로 혈장에서 산증으로의 전환이 발생하는 경우 신체에서 H+ 이온을 제거하는 것입니다. 산증적절한 양의 H 이온을 제거하지 않으면 교정할 수 없습니다. 신장은 3가지 메커니즘을 사용합니다.

1. 수소이온 교환관형 세포에서 형성된 HCO3 음이온과 결합하여 NaHCO 형태로 완전히 재흡수되는 나트륨 이온으로,

이 메커니즘을 사용하여 H 이온을 방출하기 위한 전제 조건은 탄산탈수효소에 의해 활성화되는 반응입니다: CO2 + H20 = H2CO3, 그리고 H2CO3는 H 및 HCO3 이온으로 분해됩니다. 이번 교환에서는 수소 이온을 이온으로나트륨, 사구체에서 여과된 모든 중탄산나트륨의 재흡수가 발생합니다.

2. 소변으로 수소이온 배설나트륨 이온의 재흡수는 또한 원위세뇨관에서 인산나트륨의 알칼리성 염(Na2HPO4)을 이인산나트륨의 산성염(NaHaPO4)으로 전환함으로써 발생합니다.

3. 암모늄염의 형성:글루타민과 기타 아미노산으로 인해 신장 세뇨관의 원위 부분에서 형성된 암모니아는 H 이온의 방출과 나트륨 이온의 재흡수를 촉진합니다. NH4Cl은 암모니아와 HCl의 결합으로 인해 형성됩니다. 강한 HCl을 중화하는 데 필요한 암모니아 형성 강도가 높을수록 소변의 산도가 높아집니다.

표 3

CBS의 기본 매개변수

(동맥혈의 평균값)

40mm. rt. 미술.

(혈장 내 CO2 부분압)

이 구성 요소는 CBS(CAR) 규제의 호흡 구성 요소를 직접 반영합니다.

(과탄산증)은 호흡성 산증의 특징인 저호흡과 함께 관찰됩니다.

↓(저탄소증)은 호흡성 알칼리증의 특징인 과호흡 중에 관찰됩니다. 그러나 pCO2의 변화는 CBS의 대사 장애로 인한 보상의 결과일 수도 있습니다. 이러한 상황을 서로 구별하려면 pH와 [HCO3-]를 고려해야 합니다.

95mm. rt. 미술. (혈장 내 부분압)

SB 또는 SB

SB – 표준 플라즈마 중탄산염, 즉 [НСО3-] ↓ - 대사성 산증 또는 호흡성 알칼리증 보상.

대사성 알칼리증 또는 호흡성 산증 보상용.

추가 색인

BO 또는 BB

(기본 버퍼)

버퍼 베이스. 이는 완충 시스템에 속하는 모든 전혈 음이온의 합계입니다.

이전 또는 BD

(염기 결핍)

염기 결핍. 이는 대사성 산증에서 실제적인 BO 값과 적절한 BO 값의 차이입니다. pH를 정상으로 만들기 위해 혈액에 추가해야 하는 염기의 수로 정의됩니다(pCO2 = 40 mmHg tо = 38°C에서).

IO 또는 BE

(염기 과잉)

염기 과잉. 이는 대사성 알칼리증에서 실제 BO 값과 예상 BO 값의 차이입니다.

일반적으로 상대적으로 말하면 염기의 부족이나 과잉(DO나 IO 모두)이 없습니다. 실제로 이는 정상 조건에서 예상 BO와 실제 BO 사이의 차이가 ±2.3 meq/l 이내라는 사실로 표현됩니다. 이 지표가 정상 범위에서 벗어나는 것은 CBS 대사 장애의 전형적인 현상입니다. 비정상적으로 높은 값이 일반적입니다. 대사성 알칼리증. 비정상적으로 낮음 – 대사성 산증.

실험실 및 실습

경험 1. 혈청과 인산염 BS의 완충 능력 비교

ml 측정

N 플라스크

혈청(1:10 희석)

인산염 BS(1:10 희석), pH = 7.4

페놀프탈레인(지시약)

산-염기 상태는 신체 내부 환경의 가장 중요한 물리적, 화학적 매개변수 중 하나입니다. 건강한 사람의 몸에서는 신진 대사 과정에서 매일 약 20,000mmol의 탄산 (H 2 C0 3)과 80mmol의 강산으로 산이 지속적으로 형성되지만 H + 농도는 상대적으로 좁은 범위에서 변동합니다. 일반적으로 세포외액의 pH는 7.35~7.45(45~35nmol/l)이고, 세포내액의 pH는 평균 6.9이다. 동시에, 세포 내부의 H+ 농도는 이질적이라는 점에 유의해야 합니다. 이는 동일한 세포의 세포 소기관마다 다릅니다.

H+는 세포 내 농도의 단기적인 변화조차도 효소 시스템과 생리학적 과정의 활성에 큰 영향을 미칠 수 있을 정도로 반응성이 있습니다. 그러나 일반적으로 완충 시스템은 즉시 활성화되어 불리한 pH 변동으로부터 세포를 보호합니다. 완충 시스템은 세포내액의 산도 변화에 반응하여 즉시 H+를 결합하거나 반대로 방출할 수 있습니다. 완충 시스템은 또한 신체 전체 수준에서 작동하지만 궁극적으로 신체의 pH 조절은 폐와 신장의 기능에 의해 결정됩니다.

그렇다면 산-염기 상태(동의어: 산-염기 균형, 산-염기 상태, 산-염기 균형, 산-염기 항상성)란 무엇입니까? 이는 완충액과 신체의 일부 생리적 시스템의 결합 작용으로 인해 신체 내부 환경의 pH 값이 상대적으로 일정합니다.

산-염기 균형은 완충액과 일부 생리학적 시스템의 결합 작용으로 인해 신체 내부의 수소 지수(pH)가 상대적으로 일정하게 유지되는 것이며, 이는 신체 세포에서 대사 변형의 유용성을 결정합니다(큰 의료백과사전, 10권, 336페이지).

신체 내부 환경의 수소와 수산기 이온의 비율은 다음에 따라 달라집니다.

1) 효소 활성 및 산화환원 반응의 강도;

2) 탄수화물과 지방의 가수분해 및 단백질 합성, 해당과정 및 산화 과정;

3) 매개체에 대한 수용체의 민감성;

4) 막 투과성;

5) 산소와 결합하여 이를 조직으로 방출하는 헤모글로빈의 능력;

6) 콜로이드 및 세포간 구조의 물리화학적 특성: 분산도, 친수성, 흡착 능력;

7) 다양한 기관과 시스템의 기능.

생물학적 매체의 H+와 OH- 비율은 체액의 산(양성자 기증자)과 완충 염기(양성자 수용체)의 함량에 따라 달라집니다. 배지의 활성 반응은 이온(H+ 또는 OH-) 중 하나에 의해 평가되며, 가장 흔히 H+에 의해 평가됩니다. 신체의 H+ 함량은 단백질, 지방 및 탄수화물의 신진대사 중 형성뿐만 아니라 비휘발성 산 또는 이산화탄소의 형태로 신체에 유입되거나 제거되는 과정에 따라 달라집니다.

CBS의 상태를 특징짓는 pH 값은 가장 "단단한" 혈액 매개변수 중 하나이며 인간의 경우 매우 좁은 범위인 7.35에서 7.45까지 다양합니다. 지정된 한계를 초과하는 0.1의 pH 변화는 호흡기, 심혈관계 등에 뚜렷한 장애를 일으키고, 0.3의 pH 감소는 산성 혼수를 유발하며, 0.4의 pH 변화는 종종 생명과 양립할 수 없습니다.

신체 내 산과 염기의 교환은 물과 전해질의 교환과 밀접한 관련이 있습니다. 이러한 모든 유형의 신진대사는 전기적 중성, 등몰농도 및 항상성 생리적 메커니즘의 법칙에 의해 통합됩니다.

혈장 양이온의 총량은 155mmol/l(Na+ -142mmol/l; K+ - 5mmol/l; Ca2+ - 2.5mmol/l; Mg2+ - 0.5mmol/l; 기타 원소 - 1.5mmol/l)이며 동일한 양의 음이온이 함유되어 있습니다(103mmol/l - 약염기 Cl-; 27mmol/l - 강염기 HC03-; 7.5-9mmol/l - 단백질 음이온; 1.5mmol/l - 인산염 음이온; 0.5mmol/l l - 설파탄이온, 5mmol/l - 유기산). 혈장 내 H+ 함량은 40x106mmol/l를 초과하지 않고 혈장 HCO3- 및 단백질 음이온의 주요 완충 염기는 약 42mmol/l이므로 혈액은 완충 매체로 간주되며 약알칼리성 반응을 보입니다.

단백질과 HCO3- 음이온은 전해질과 CBS의 대사와 밀접한 관련이 있습니다. 이와 관련하여 농도 변화에 대한 올바른 해석은 전해질, 물 및 H+ 교환에서 발생하는 과정을 평가하는 데 결정적으로 중요합니다. CBS는 폐, 신장, 간 및 위장관을 포함하는 혈액 및 조직 완충 시스템과 생리학적 조절 메커니즘에 의해 지원됩니다.

물리화학적 항상성 메커니즘

물리화학적 항상성 메커니즘에는 혈액과 조직의 완충 시스템, 특히 탄산염 완충 시스템이 포함됩니다. 신체가 방해 요인(산, 알칼리)에 노출되면 먼저 약탄산(H2CO3)과 음이온의 나트륨염으로 구성된 탄산염 완충 시스템에 의해 산-염기 항상성 유지가 보장됩니다. (NaHCO3)을 1:20의 비율로 사용합니다. 이 완충액이 산과 접촉하면 후자는 완충액의 알칼리성 성분에 의해 중화되어 약한 탄산을 형성합니다. NaHC03 + HCl > NaCl + H2C03

탄산은 CO2와 H2O로 해리됩니다. 생성된 CO2는 호흡 중추를 자극하고, 호기된 공기로 혈액에서 과도한 이산화탄소가 제거됩니다. 탄산염 완충제는 또한 탄산과 결합하여 NaHCO3를 형성하고 이후 신장을 통해 배설함으로써 과잉 염기를 중화시킬 수 있습니다.

NaOH + H2C03 > NaHCO + H20.

탄산염 완충액은 비중이 작아 혈액 전체 완충 용량의 7~9%에 달하지만, 이 완충액은 혈액 완충 시스템에 가장 먼저 등장하는 것이기 때문에 혈액 완충 시스템에서 그 중요성의 중심을 차지합니다. 방해 요인과 접촉하고 다른 완충 시스템 및 생리적 조절 메커니즘과 밀접하게 연결되어 있습니다. 따라서 탄산염 완충 시스템은 CBS의 민감한 지표이며 그 구성 요소의 결정은 CBS 장애를 진단하는 데 널리 사용됩니다.

혈장의 두 번째 완충 시스템은 일염기성(약산) 및 이염기성(강염기) 인산염인 NaH2P04와 Na2HP04가 1:4의 비율로 형성된 인산염 완충액입니다. 인산염 완충액은 탄산염 완충액과 유사하게 작용합니다. 혈액 내 인산염 완충액의 안정화 역할은 미미합니다. 이는 산-염기 항상성의 신장 조절뿐만 아니라 일부 조직의 활성 반응 조절에서도 훨씬 더 큰 역할을 합니다. 혈액 내 인산염 완충액은 ACR을 유지하고 중탄산염 완충액을 재생산하는 데 중요한 역할을 합니다.

H2CO3 + Na2HPO4 > NaHC03 + NaH2PO 4 즉 과잉 H2C03는 제거되고 NaHCO3의 농도는 증가하며 H2C03/NaHCO3의 비율은 1:20으로 일정하게 유지됩니다.

세 번째 혈액 완충 시스템은 단백질이며, 완충 특성은 양쪽성에 따라 결정됩니다. 이들은 해리되어 H+와 OH-를 모두 형성할 수 있습니다. 그러나 중탄산염에 비해 혈장 단백질의 완충 능력은 작습니다. 혈액의 가장 큰 완충 능력(최대 75%)은 헤모글로빈입니다. 헤모글로빈의 일부인 히스티딘은 산성(COOH) 그룹과 염기성(NH2) 그룹을 모두 포함합니다.

헤모글로빈의 완충 특성은 산이 헤모글로빈의 칼륨염과 상호작용하여 매우 약한 유기산의 특성을 갖는 상응하는 칼륨염과 유리 헤모글로빈을 동량으로 형성할 가능성에 기인합니다. 이러한 방식으로 많은 양의 H+가 결합될 수 있습니다. Hb 염에서 H+를 결합하는 능력은 산소헤모글로빈 염(HbO2)에서보다 더 뚜렷합니다. 즉, 헤모글로빈은 산소헤모글로빈보다 약한 유기산입니다. 이와 관련하여, HbO가 해리되는 동안 O2와 Hb의 조직 모세 혈관에 추가 양의 염기(Hb 염)가 나타나 이산화탄소와 결합하여 pH 감소에 대응할 수 있으며 그 반대로 Hb의 산소화는 중탄산염에서 H2CO3를 대체합니다. 이러한 메커니즘은 동맥혈이 정맥혈로 또는 그 반대로 전환되는 동안, 그리고 pCO2가 변할 때 작동합니다.

헤모글로빈은 유리 아미노기를 사용하여 이산화탄소와 결합하여 카보헤모글로빈을 형성할 수 있습니다.

R-NH2 + CO2 - R-NHCOOH

따라서 산의 "공격" 동안 탄산염 완충 시스템의 NHC03은 알칼리성 단백질, 인산염 및 헤모글로빈 염에 의해 보상됩니다.

적혈구와 혈장 사이의 Cl과 HCO3의 교환은 CBS를 유지하는 데 매우 중요합니다. 혈장 내 이산화탄소 농도가 증가하면 염소 이온이 적혈구로 전달되기 때문에 Cl 농도가 감소합니다. 혈장 내 Cl의 주요 공급원은 NaCl입니다. H2CO3의 농도가 증가함에 따라 Na+와 Cl- 사이의 결합이 끊어지고 분리가 발생하며 염소 이온은 적혈구로 들어가고 나트륨 이온은 혈장에 남습니다. 적혈구 막은 실질적으로 적혈구에 불침투성이기 때문입니다. 동시에, 과잉 Na+는 과잉 HCO3-와 결합하여 중탄산나트륨을 형성하고 혈액 산성화 동안 손실된 것을 보충하여 일정한 혈액 pH를 유지합니다.

혈액 내 pCO2 감소는 반대 과정을 유발합니다. 염소 이온은 적혈구를 떠나 NaHC03에서 방출된 과도한 나트륨 이온과 결합하여 혈액의 알칼리화를 방지합니다.

CBS를 유지하는 데 중요한 역할은 조직의 완충 시스템에 속합니다. 여기에는 탄산염과 인산염 완충 시스템이 포함되어 있습니다. 그러나 매우 많은 양의 산과 알칼리를 결합하는 능력을 가진 조직 단백질이 특별한 역할을 합니다.

CBS 조절에서 똑같이 중요한 역할은 조직, 특히 간, 신장 및 근육에서 발생하는 항상성 대사 과정에 의해 수행됩니다. 예를 들어, 유기산은 산화되어 신체에서 쉽게 방출되는 휘발성 산(주로 이산화탄소의 형태)을 형성하거나 단백질 대사 산물과 결합하여 산성 특성을 완전히 또는 부분적으로 잃을 수 있습니다.

강렬한 근육 활동 중에 대량으로 생성된 젖산은 글리코겐으로 재합성되고 케톤체는 고급 지방산으로 재합성된 다음 지방 등으로 재합성될 수 있습니다. 무기산은 칼륨염과 나트륨염에 의해 중화될 수 있으며, 아미노산이 암모니아로 탈아미노화되어 암모늄염을 형성할 때 방출됩니다.

알칼리는 조직의 pH가 변할 때 글리코겐에서 집중적으로 형성되는 젖산염에 의해 중화될 수 있습니다. CBS는 지질 내 강산과 알칼리의 용해, 다양한 유기 물질에 의한 비분리성 및 불용성 염으로의 결합, 다양한 조직의 세포와 혈액 사이의 이온 교환으로 인해 유지됩니다.

궁극적으로 산-염기 항상성을 유지하는 결정적인 연결 고리는 세포 대사입니다. 왜냐하면 음이온과 양이온의 막 통과 흐름과 세포 외 부분과 세포 내 부분 사이의 분포는 세포 활동의 결과이고 이 활동의 필요에 따라 달라지기 때문입니다.

생리적 항상성 메커니즘

산-염기 항상성을 유지하는 데 있어 똑같이 중요한 역할은 생리적 항상성 메커니즘에 의해 수행되며, 그 중 주요 역할은 폐와 신장에 속합니다." 대사 과정에서 형성된 유기산 또는 혈액의 완충 시스템 덕분에 외부에서 몸으로 들어가는 산은 화합물에서 이산화탄소를 염기로 대체하고 결과로 발생하는 과도한 CO2는 폐에서 배설됩니다.

이산화탄소는 산소보다 약 20배 더 강하게 확산됩니다. 이 프로세스는 다음 두 가지 메커니즘에 의해 촉진됩니다.

헤모글로빈이 산소헤모글로빈으로 전환됩니다(강산인 산소헤모글로빈은 혈액에서 CO2를 대체합니다).

폐탄산탈수효소 탄산탈수효소의 작용

n2co3 - co2+ n2o.

폐를 통해 신체에서 제거되는 이산화탄소의 양은 호흡의 빈도와 진폭에 따라 달라지며 신체의 이산화탄소 함량에 따라 결정됩니다.

CBS 유지에 있어서 신장의 참여는 주로 산 배출 기능에 의해 결정됩니다. 정상적인 조건에서 신장은 pH 5.0~7.0 범위의 소변을 생성합니다. 소변의 pH 값은 4.5에 도달할 수 있는데, 이는 혈장에 비해 소변에 H+가 800배나 과잉되어 있음을 나타냅니다. 근위 및 원위 세뇨관에서 소변의 산성화는 H+ 분비(산생성)의 결과입니다. 이 과정에서 중요한 역할은 세뇨관 상피의 탄산탈수효소에 의해 수행됩니다. 이 효소는 느린 수화 반응과 탄산 탈수 사이의 평형 달성을 가속화합니다.

탄산탈수효소

n2co3 - n2o + co2

pH가 감소함에 따라 촉매되지 않은 H2CO3 > H2 + HCO3-의 비율이 증가합니다. 산생성 덕분에 인산염 완충액(H + + HP04 2- > H2PO4-)의 산성 성분과 약한 유기산(젖산, 구연산, β-히드록시부티르산 등)이 신체에서 제거됩니다. 신장 세뇨관의 상피에 의한 H+ 방출은 에너지 비용에 따른 전기화학적 구배에 대해 발생하며 동시에 동일한 양의 Na+ 재흡수가 발생합니다(Na+ 재흡수 감소는 산 생성 감소를 동반합니다). 산생성으로 인해 재흡수된 Na+는 세뇨관 상피에서 분비되는 HCO3-와 함께 혈액에서 중탄산나트륨을 형성합니다.

Na + + HC03 -> NaHC03

세뇨관의 상피에서 분비된 H+ 이온은 완충 화합물의 음이온과 상호작용합니다. 산 생성은 주로 탄산염 및 인산염 완충액의 음이온과 약한 유기산의 음이온의 방출을 보장합니다.

강한 유기산 및 무기산(CI-, SO 4 2-)의 음이온은 암모니아 생성으로 인해 신장에 의해 신체에서 제거됩니다. 이는 산의 배설을 보장하고 소변 pH가 원위 세뇨관의 임계 수준 이하로 감소하는 것을 방지합니다. 덕트 수집. 글루타민(60%) 및 기타 아미노산(40%)이 탈아미노화되는 동안 세뇨관의 상피에서 형성되어 세뇨관의 내강으로 들어가는 NH3는 산생성 중에 형성된 H+와 결합합니다. 따라서 암모니아는 수소 이온과 결합하고 암모늄염 형태의 강산 음이온을 제거합니다.

암모니아 생성은 산 생성과 밀접한 관련이 있으므로 소변 내 암모늄 농도는 소변 내 H+ 농도에 직접적으로 의존합니다. 세뇨관액의 pH 감소와 함께 혈액의 산성화는 소변에서 암모니아 확산을 촉진합니다. 세포. 암모늄 배설은 생산 속도와 소변 흐름 속도에 의해서도 결정됩니다.

염화물은 신장의 산 배설 조절에 중요한 역할을 합니다. HCO3 재흡수 증가는 염화물 재흡수 증가를 동반합니다. 염소 이온은 수동적으로 나트륨 양이온을 따릅니다. 염화물 수송의 변화는 H+ 이온 분비와 HCO3 재흡수의 일차적 변화의 결과이며 세뇨관 소변의 전기적 중성을 유지해야 하는 필요성 때문입니다.

산증 및 암모니아 생성 외에도 혈액 산성화 동안 Na+ 보존에 중요한 역할은 칼륨 분비에 속합니다. 혈액의 pH가 감소할 때 세포에서 방출되는 칼륨은 세뇨관의 상피에 의해 집중적으로 배설됩니다. 동시에 Na+의 재흡수를 증가시킵니다. 이는 미네랄코르티코이드인 알도스테론과 데옥시코르티코스테론의 조절 효과에 영향을 미칩니다. 일반적으로 신장은 주로 산성 대사산물을 분비하지만, 체내로의 염기 섭취가 증가하면 중탄산염과 염기성 인산염의 분비가 증가하여 소변 반응이 더욱 알칼리성이 됩니다.

위장관은 CBS의 배설 조절에 중요한 역할을 합니다. 염산은 위에서 형성됩니다. H+는 위 상피에서 분비되고 CI-는 혈액에서 나옵니다. 염화물과 교환하여 중탄산염은 위액 분비 중에 혈액으로 들어가지만 CI-위액이 장에서 혈액으로 재흡수되기 때문에 장 점막 상피에서 중탄산염이 풍부한 알칼리액이 분비되기 때문에 혈액의 알칼리화가 일어나지 않습니다. . 이 경우 H+는 HCl의 형태로 혈액 속으로 전달됩니다. 반응의 단기적인 변화는 장에서 NaHCO3의 재흡수에 의해 즉시 균형을 이룹니다. 주로 K+와 1가 양이온을 체내에서 농축하고 배출하는 신장과 달리 장관은 2가 알칼리 이온을 농축하여 체내에서 제거합니다. 산성 식단에서는 주로 Ca2+와 Mg2+의 방출이 증가합니다. 알칼리성 식단에서는 모든 양이온의 방출이 증가합니다.

항상성은 상대적인 역동성을 유지하는 생물의 주요 특성 중 하나입니다.

내부 환경의 불변성, 즉 화학 성분, 삼투성

압력, 기본 생리 기능의 안정성.

이는 내부 환경(혈액, 림프, 세포간액)의 상대적 불변성을 유지하는 신체의 능력입니다.

인체는 끊임없이 변화하는 환경 조건에 적응하지만 내부 환경은 일정하게 유지되며 그 지표는 매우 좁은 범위 내에서 변동합니다. 따라서 사람은 다양한 환경 조건에서 살 수 있습니다. 체온, 혈압, 포도당, 가스, 염분, 혈액 내 칼슘 이온, 산-염기 균형, 혈액량, 삼투압, 식욕 등 일부 생리학적 매개변수는 특히 주의 깊게 미묘하게 조절됩니다. 규제는 이러한 지표와 제어 시스템의 변화를 감지하는 수용체 간의 부정적인 피드백 원칙에 따라 수행됩니다. 따라서 매개 변수 중 하나의 감소는 해당 수용체에 의해 포착되어 충동이 뇌의 하나 또는 다른 구조로 전송되고 명령에 따라 자율 신경계가 발생한 변화를 균등화하기 위해 복잡한 메커니즘을 켭니다. . 뇌는 항상성을 유지하기 위해 자율신경계와 내분비계라는 두 가지 주요 시스템을 사용합니다.

내부 환경의 가장 중요한 물리화학적 매개변수 중 하나는 다음과 같습니다. 산-염기 균형 .

혈액의 정량적 반응은 수소 지수(pH), 즉 수소와 이온 농도의 음의 십진 로그를 특징으로 합니다.

신체의 대부분의 솔루션은 완충 용액,강산이나 강알칼리를 소량 첨가해도 pH가 변하지 않는 물질이다.

조직액, 혈액, 소변 및 기타 액체는 완충 용액입니다.

체액의 pH 지표는 Na, Mg, Ca, K가 얼마나 흡수되는지를 명확하게 보여줍니다. 이 4가지 성분은 신체의 산도를 조절합니다. 산도가 높으면 다른 기관과 충치에서 물질을 빌려오기 시작합니다. 분자 시스템부터 기관까지 모든 수준에서 생명체의 모든 기능을 수행하려면 약알칼리성 환경(pH 7.4)이 필요합니다.

정상 값에서 조금만 벗어나도 병리 현상이 발생할 수 있습니다.

pH 변화: 산성으로 – 산증

알칼리성 – 알칼리증

0.1의 변화는 환경 파괴로 이어질 수 있고, 0.3의 변화는 생명을 위협할 수 있습니다.

혈액 및 기타 내부 체액의 pH 수준. 대사 및 대사산물.

내부 유체에 대한 표준:

동맥혈 7.35 – 7.45

정맥혈 7.26 – 7.36

림프 7.35 – 7.40

세포간액 7.26 – 7.38

소변 pH 5~7(음식 섭취와 신체 활동에 따라 산도가 변합니다. 소변의 알칼리도 - 식물성 식품, 소변의 산성도 - 고기, 신체 활동).

편차 및 규범:

산성 액체 반응

단식, 체온 상승, 당뇨병, 신장 기능 장애, 과도한 육체 노동.

알칼리 반응

방광 염증, 육류 제품이 부족한 식단, 과도한 미네랄 워터, 소변의 혈액.

모든 유기체는 역십진 로그 p 및 p로 추정되는 pH와 심장 박동량, 심박수, 혈액을 제외하고 내부 환경의 물리화학적 특성을 평가하는 일련의 지표가 특징입니다. 압력, 혈류 속도, 말초 혈관 저항, 분당 호흡량 등. 이러한 지표의 총체는 유기체의 기능적 수준을 특징으로 합니다.

대사는 살아있는 세포에서 일어나는 일련의 화학 반응이며,

기본적인 신진대사를 위한 물질과 에너지를 신체에 공급합니다.

대사산물은 신체에서 최종적으로 제거되는 세포내 대사산물입니다.

산-염기 항상성의 개념, 주요 매개변수. 신체 내부 환경의 pH를 안정화시키는 역할. 산-염기 항상성 매개변수의 불변성을 유지하기 위한 기능적 시스템. 삶에서 일정한 pH를 유지하는 것이 중요합니다. pH 안정화에서 외부 호흡, 신장 및 혈액 완충 시스템의 역할.

pH의 개념, 세포 내 대사를 구현하기 위한 내부 환경의 pH를 일정하게 유지하는 역할.

산-염기 항상성

산-염기 균형은 신체 내부 환경의 가장 중요한 물리적, 화학적 매개변수 중 하나입니다. 신체 내부 환경의 수소와 수산기 이온의 비율은 효소의 활성, 산화 환원 반응의 방향과 강도, 단백질의 분해 및 합성 과정, 탄수화물과 지방의 해당 분해 및 산화, 기관의 수, 매개체에 대한 수용체의 민감도, 막의 투과성 등. 환경 반응의 활동은 헤모글로빈이 산소와 결합하여 조직으로 방출하는 능력을 결정합니다. 환경의 반응이 변하면 세포 콜로이드와 세포 간 구조의 물리 화학적 특성, 즉 분산 정도, 친수성, 흡착 능력 및 기타 중요한 특성이 변합니다.

생물학적 매질에서 수소와 수산기 이온의 활성 질량 비율은 체액의 산(양성자 기증자) 및 완충 염기(양성자 수용체)의 함량에 따라 달라집니다. 이온 (H +) 또는 (OH -) 중 하나, 더 자주 H + 이온에 의해 환경의 활성 반응을 평가하는 것이 일반적입니다. 체내 H+ 함량은 단백질, 지방, 탄수화물의 대사 과정에서 이산화탄소를 통해 직접 또는 간접적으로 형성되고, 다른 한편으로는 체내로 유입되거나 제거되면서 결정됩니다. 비휘발성 산 또는 이산화탄소의 형태. CH+의 상대적으로 작은 변화라도 필연적으로 생리학적 과정의 붕괴를 초래하고 특정 한계를 넘어서는 변화로 인해 유기체가 사망하게 됩니다. 이와 관련하여 산-염기 균형 상태를 특징으로 하는 pH 값은 가장 "단단한" 혈액 매개변수 중 하나이며 인간의 경우 7.32에서 7.45까지 좁은 범위 내에서 다양합니다. 지정된 한계를 초과하는 0.1의 pH 변화는 호흡기, 심혈관 시스템 등에 뚜렷한 장애를 유발합니다. pH가 0.3 감소하면 산성 혼수상태가 발생하고, pH가 0.4 감소하면 생명과 양립할 수 없는 경우가 많습니다.

신체 내 산과 염기의 교환은 물과 전해질의 교환과 밀접한 관련이 있습니다. 이러한 모든 유형의 교환은 전기중성, 등몰농도 및 가정적 생리학적 메커니즘의 법칙에 의해 통합됩니다. 플라즈마의 경우 전기 중성의 법칙은 표의 데이터로 설명할 수 있습니다. 20.

혈장 양이온의 총량은 155mmol/l이며, 그 중 142mmol/l는 나트륨입니다. 음이온의 총량도 155mmol/l이며, 그 중 103mmol/l는 약염기 C1-이고 27mmol/l는 HCO-3(강염기)의 비율입니다. G. Ruth(1978)는 HCO-3와 단백질 음이온(약 42mmol/l)이 혈장의 주요 완충 기반을 구성한다고 믿습니다. 혈장 내 수소 이온 농도가 40·10 -6 mmol/l에 불과하기 때문에 혈액은 완충 용액이며 약알칼리성 반응을 보입니다. 단백질 음이온, 특히 HCO-3 이온은 전해질 교환 및 산-염기 균형과 밀접한 관련이 있으므로 농도 변화를 올바르게 해석하는 것이 이해에 중요합니다. 전해질, 물 및 H+의 교환에서 발생하는 과정.