Биологическая химия

Такой раствор называется изотоническим (от греч. "изос" — равный). Осмотическое давление этого раствора примерно одинаково с таковым крови. Изотонический раствор еще называют физиологическим. В клинике часто пользуются раствором, содержащим в 100 мл воды 0,9 г NaCl (0,9% раствор), который приравнивается к физиологическому. Растворы, отличающиеся от изотонического большей или меньшей величиной осмотического давления, называют соответственно гипер- или гипотоническими.

Онкотическое давление

Коллоидно-осмотическое давление, обусловленное наличием белков, называется онкотическим давлением. Оно невелико и составляет в норме всего около 0,04 атм, но его значение в биологических жидкостях очень важно. Например, при понижении содержания белков в крови (гипопротеин-емия), при голодании, заболеваниях пищеварительного тракта, почек возникает разница в онкотическом давлении в крови и тканевых жидкостях. В результате этого вода из крови устремляется в сторону более высокого давления, т. е. в ткани, чаще всего в подкожную клетчатку, где и накапливается. Возникают отеки, которые называют голодными, или почечными.

рН среды

рН — показатель концентрации водородных ионов, который характеризует реакцию среды: кислую, щелочную или нейтральную.

Концентрацию водородных ионов определяют исходя из того, что в 1 л воды в диссоциированном состоянии находится 1*10^-14 грамм-ионов Н₂О. Так как вода диссоциирует на один ион Н⁺ и один ион ОН^-, то, следовательно, концентрация [Н⁺] и [ОН^-] одинакова и равна 10^-7 грамм-ионов. В этом случае реакция воды является нейтральной. При уменьшении концентрации [Н⁺] происходит соответствующее увеличение концентрации [ОН^-]. Например, если концентрация [Н⁺] будет равной 10^-3, то концентрация [ОН^-] увеличивается до 10^-11 и реакция среды будет щелочной. В случае преобладания концентрации Н⁺ над концентрацией ОН^- реакция среды будет кислой. Таким образом, количественно реакцию среды выражают через концентрацию водородных ионов. Однако в практике пользуются не этой величиной, а так называемым водородным показателем, который представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов и обозначается рН. Поэтому концентрация водородных ионов, равная 10^-3 грамм-ионов (в 1 л), соответствует рН 3, а 1*10^-7 — рН 7,0 и т. д. Нейтральная среда характеризуется рН 7,0. Кислотность растворов определяется значением рН в пределах от 0 до 7,0, щелочность — от 7,0 до 14,0. Величина рН является одной из важнейших констант внутренней среды и отличается постоянством. Так, рН крови находится в пределах 7,36-7,4. В связи с тем что в кровь постоянно поступают различные кислые или щелочные вещества, представляющие собой или продукты распада, или конечные метаболиты обмена веществ, поддержание постоянства реакции среды имеет очень важное значение. Незначительное смещение рН характеризует тяжелое состояние организма. Смещение рН крови в кислую или щелочную сторону называется соответственно ацидозом или алкалозом. В организме имеются различные регуляторные механизмы, совместное действие которых обеспечивает поддержание постоянства рН среды в допустимых пределах. К ним относятся* почки, легкие, кожа, буферные системы, которые контролируются центральной нервной системой. Участие в этом процессе легких связано с тем, что они выводят избыток углекислоты из организма. В печени происходят процессы обезвреживания токсических для организма продуктов обмена веществ, через почки выводится из организма избыток кислых или щелочных продуктов.

Буферные системы крови

Важнейшими буферными системами организма являются бикарбонатная, фосфатная, белковая и гемоглобиновая.

Буферными системами, или буферами, называют растворы, которые обладают способностью стойко сохранять постоянство среды при добавлении кислых или щелочных веществ. Буферы состоят из слабой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием. Например, бикарбонатный буфер состоит из Н₂СО₃ и NaHCО₃, белковый и гемоглобиновый — из белка или гемоглобина как слабых кислот и их солей натрия или калия. Фосфатная буферная система включает NaH₂PО₄ и Na₂HPО₃. Каждый буфер характеризуется определенным значением рН, который он стремится сохранить. Механизм их действия рассмотрим на примере бикарбонатного буфера.

Как известно, в плазме крови и эритроцитах содержится свободная углекислота, а также ее соли, в плазме — NaHCO₃, в эритроцитах — КНСО₃, количество которых примерно в 20 раз выше концентрации углекислоты. При поступлении в кровь кислоты, например НСl, часть бикарбонатов тратится на ее нейтрализацию с образованием угольной кислоты:

NaHCO₃+ HCl → NaCl + H₂CO₃

Образовавшийся избыток угольной кислоты легко диссоциирует на воду и углекислый газ по следующему уравнению:

Н₂СO₃→ Н₂O + СO₂