Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Кислоты и основания. Кислотами называют такие вещества, которые в растворах отдают ионы водорода (доноры протонов), а основаниями - вещества, связывающие эти ионы (акцепторы протонов). Рассмотрим реакцию диссоциации:

НА ↔ H⁺ + A^- (27.3)

При протекании этой реакции в прямом направлении (слева направо) НА представляет собой кислоту. Когда эта реакция в определенных условиях осуществляется в обратном направлении, анион A^- является по определению основанием (он связывает ионы водорода). A^- в данном случае называют сопряженным основанием. Между реакциями диссоциации и ассоциации существует равновесие, подчиняющееся закону действующих масс. В случае сильных кислот, например НСl, равновесие в реакции (27.3) значительно смещено вправо. Если же НA представляет собой слабую кислоту, то диссоциация происходит не полностью. Степень ее зависит от константы равновесия.

Водородный показатель (концентрация ионов водорода - [H⁺]) выражают в логарифмической шкале (единицы: pH):

(27.4)

рН жидких сред организма зависит от содержания в них органических и неорганических кислот и оснований (кислота - вещество, которое в растворе является донором протонов, а основание - вещество, являющееся в растворе акцептором протонов).

pH находится в обратной зависимости от [H⁺], то есть низкое pH соответствует высокой концентрации H⁺, а высокое pH - низкой концентрации H⁺.

Нормальное значение pH артериальной крови - 7,4, pH венозной крови и интерстициальной жидкости - около 7,35. Падение величины pH ниже этих значений указывает на ацидоз, подъем pH - на алкалоз. Другими словами, ацидоз - избыток H⁺, уменьшение H⁺ - алкалоз.

Измерение рН. рН раствора можно определить либо при помощи индикаторов, либо электрометрически.

В настоящее время в рН-метрах используют простые в обращении датчики, в которых измерительный электрод и электрод сравнения заключены в единую оболочку. После усиления электрический сигнал подается на шкалу или электронное табло. Перед началом измерения прибор должен быть откалиброван при помощи стандартных буферных растворов.

Существуют три основные системы, деятельность которых направлена на регуляцию содержания ионов H⁺ в жидких средах, препятствующих возникновению ацидоза или алкалоза.

► Буферные системы жидких сред организма, которые немедленно вступают в химическую реакцию с кислотой или щелочью, предотвращая изменения содержания ионов H⁺. Буферные системы не выводят протоны и не увеличивают их содержания в организме, они связывают H⁺ до тех пор, пока не восстановится кислотно-основное равновесие.

► Система дыхания, которая регулирует выведение СО₂ легкими (следовательно, Н₂СО₃) из внеклеточной жидкости.

► Почки, которые способны выделять кислую или щелочную мочу, компенсируя таким образом состояние развившегося ацидоза или алкалоза.

Первые две системы предотвращают развитие значительных изменений в содержании ионов H⁺, пока более медленные механизмы третьей системы - выделительной - не устранят избыточное содержание кислот или оснований. По сравнению с другими системами почки действуют медленнее (несколько часов или суток), но эффективность их деятельности в поддержании кислотно-основного равновесия является гораздо более высокой.