Бикарбонаты (бикарбонатная буферная система)
Содержание
Образование и поступление протонов в кровь и их удаление из кровиПравить
Протоны образуются в процессе метаболизмаПравить
- С участием углекислого газа
При тканевом метаболизме глюкозы, жирных кислот и аминокислот образуется CO2. В присутствии фермента карбоангидразы CO2 реагирует с водой с образованием угольной кислоты. Последняя диссоциирует на анион бикарбоната и протон. Таким образом, мы можем рассматривать углекислый газ как предшественник слабой кислоты.
CO2+Н2О->карбоангидраза->Н2CO2-> НСO3-+Н+.
Углекислый газ + вода ->карбоангидраза->угольная кислота -> анион бикарбоната + протон.
- Протоны образуются при анаэробном метаболизме глюкозы, кетогенезе, катаболизме метионина и цистеина
Процесс анаэробного гликолиза приводит к образованию лактат-анионов и протонов.
Глюкоза -> лактат- + Н+.
Аналогичным образом при окислении жирных кислот образуются ацетоацетат, p-гидроксибутират и протоны.
Метионин -> Н2SO4 -> SO4-2 + 2Н+.
Цистеин -» Н2SO4 -> SO4-2 + 2Н+
Рис. 3.1. Ацинарные клетки поджелудочной железы поставляют протоны в кровь
Поджелудочная железа поставляет протоны в кровьПравить
Ацинарные клетки, окружающие проток поджелудочной железы, секретируют панкреатический сок. В нем содержатся ионы НСO3- в высокой концентрации (до 125 ммоль/л). В кишечнике панкреатический сок нейтрализует кислую среду пищевого комка, поступающего из желудка. Секреция ионов НСO3- в панкреатический сок сопровождается выделением такого же количества протонов в кровь (рис. 3.1).
Рис. 3.2. Реабсорбция бикарбоната из первичной мочи в кровь
Роль почек в регуляции концентрации протонов в кровиПравить
Почки играют ведущую роль в регуляции уровня pH плазмы крови.
В почках: 1) происходит удаление протонов в мочу и 2) регулируется концентрация НСO3- в плазме крови.
Обратное всасывание бикарбонатаПравить
На рис. 3.2 показано, как происходит реабсорбция ионов НСO3- из первичной мочи в кровь.
Образование «новых» ионов бикарбоната сопряжено с выведением протонов в мочуПравить
Помимо реабсорбции иона НСO3-из первичной мочи, почки также могут синтезировать «новые» ионы бикарбоната. Этот процесс может быть связан с двумя процессами.
- выделение протонов вместе с NH3 с образованием NH4+ (рис. 3.3). Под действием карбоангидразы образуются протоны (Н+) и «новые» ионы НСO3-, которые секретируется в плазму околоканальцевых капилляров. Выведение протонов из организма осуществляется при участии глутамина, который образуется в мышцах. Сначала фермент глутаминаза дезаминирует глутамин, превращая его в глутамат, затем глутамат, в свою очередь, дезаминируется ферментом глутаматдегидрогеназой. В обеих реакциях образуется аммиак NH3, который диффундирует в первичную мочу. Здесь NH3 связывается с Н+ с образованием ионов аммония NH4+, которые выводятся из организма с мочой.
- присоединение протонов к гидрофосфат-ионам с образованием дигидрофосфат-ионов (рис. 3.4).
Как и в первом случае, в ходе карбоангидразы образуются протоны (Н+) и «новые» ионы НСO3-, которые секретируются в плазму околоканальцевых капилляров. Но в этом случае протоны связываются с ионами моногидрофосфата НРO4-2 с образованием дигидрофосфат-ионов Н2РO4, которые эскретируются с мочой.
Рис. 3.3. Образование «новых» ионов бикарбоната, сопряженное с экскрецией ионов аммония Рис. 3.4. Образование «новых» ионов бикарбоната, сопряженное с экскрецией ионов дитидрофосфата