Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Согласно уравнению (27.6)

(27.16)

Отсюда количество свободных ионов H⁺ равно:

(27.17)

Концентрация H₂CO₃ в недиссоциированной форме в данном растворе не может быть измерена, поскольку угольная кислота быстро разлагается на CO₂ и H₂O или диссоциирует на ионы H⁺ и HCO₃^-. Тем не менее количество CO₂, растворенного в плазме, прямо пропорционально количеству недиссоциированных молекул H₂CO₃.

Следовательно, уравнение (27.17) можно представить в виде:

(27.18)

Между общим количеством углекислоты и pCO₂ существует линейная зависимость: она равна произведению pCO₂ на коэффициент растворимости. При физиологических условиях и нормальной температуре коэффициент растворимости для СО₂ равен 0,03 ммоль/мм рт.ст. Это означает, что на каждый миллиметр парциального давления, измеренного в плазме, приходится 0,03 ммоль H₂CO₃, поэтому уравнение (27.18) может быть преобразовано следующим образом:

(27.19)

Уравнение Гендерсона-Гассельбаха для суммарной реакции имеет следующий вид:

(27.20)

Для бикарбонатной буферной системы рK равно 6,1, и уравнение (27.20) может быть преобразовано следующим образом:

(27.21)

Из этого уравнения становится очевидным, что увеличение содержания HCO₃^-вызывает повышение pH, приводя к алкалозу. Увеличение pCO₂ снижает pH, смещая кислотно-основное равновесие в сторону ацидоза.

Гомеостазис кислотно-основного состояния поддерживается согласованными действиями обеих систем: выделительной и дыхательной. Повреждение одного или обоих регулирующих механизмов приводит к нарушениям, вследствие которых содержание бикарбонатов или pCO₂ во внеклеточной жидкости изменяется.

Значение фосфатной буферной системы для внеклеточной жидкости невелико, но эта система играет основную роль в поддержании кислотно-основного равновесия в просвете канальцев почки, а также внутриклеточной жидкости. Основными компонентами фосфатной буферной системы являются Н₂РО₄^- и НРО₄^2-. При добавлении к смеси указанных веществ сильной кислоты, например HCl, протоны связываются основанием НРО₄^2-, преобразуясь в Н₂РО₄^-:

HCl + Na₂HPO₄^- ↔ NaH₂PO₄ + NaCl (27.22)

В результате этой реакции сильная кислота HCl замещается слабой NaH₂PO₄, поэтому pH снижается незначительно.

Добавление к буферной системе сильного основания, например NaOH, связывает ионы OH^- с

помощью Н₂ РО₄^-, дополнительно образуя НРО₄^2- и H₂O:

NaOH + NaH₂PO₄ ↔ Na₂HPO₄ + H₂O (27.23)

В этом случае сильное основание NaOH обменивается на более слабое NaH₂PO₄, увеличение pH при этом незначительно.

рK фосфатного буфера составляет 6,8, что близко к нормальному значению pH в жидких средах (7,4). Это позволяет системе действовать в пределах почти максимальной буферной емкости. Однако поскольку концентрация компонентов этой системы составляет лишь 8% по сравнению с бикарбонатами, ее буферная емкость во внеклеточной жидкости невелика и значительно уступает бикарбонатной буферной системе.

В отличие от внеклеточной жидкости фосфатная буферная система играет особую роль в просвете почечных канальцев по двум причинам: содержание фосфатов в канальцах существенно возрастает, благодаря чему возрастает буферная емкость мочи; pH мочи в канальцах обычно ниже, чем во внеклеточной жидкости, таким образом рабочий диапазон фосфатной системы приближен к значению рK (6,8).

Фосфатная буферная система также имеет большое значение для поддержания кислотно-основного равновесия внутри клетки, поскольку концентрация фосфатов во внутриклеточной жидкости во много раз больше, чем вне клетки. pH внутри клетки ниже, чем во внеклеточной жидкости, и близка по значению к рK для фосфатной буферной системы.