Mizani ya asidi-msingi ina jukumu kubwa katika utendaji kazi wa kawaida wa mwili wa binadamu. Damu inayozunguka katika mwili ni mchanganyiko wa chembe hai ambazo ziko kwenye makazi ya kimiminika. Kipengele cha kwanza cha usalama kinachodhibiti kiwango cha pH katika damu ni mfumo wa bafa. Huu ni utaratibu wa kisaikolojia unaohakikisha kwamba vigezo vya usawa wa asidi-msingi vinasimamiwa kwa kuzuia matone ya pH. Ni nini na ina aina gani, tutajua hapa chini.
Maelezo
Mfumo wa bafa ni utaratibu wa kipekee. Kuna kadhaa yao katika mwili wa binadamu, na yote yanajumuisha plasma na seli za damu. Vipunguzi ni besi (protini na misombo isokaboni) ambayo hufunga au kutoa H+ na OH-, na kuharibu mabadiliko ya pH ndani ya sekunde thelathini. Uwezo wa bafa kudumisha usawa wa msingi wa asidi unategemea idadi ya vipengele ambavyo imeundwa.
Aina za vihifadhi damu
Damu inayotembea kila mara ni chembe hai,ambazo zipo katika njia ya kioevu. PH ya kawaida ni 7, 37-7, 44. Kuunganishwa kwa ions hutokea kwa buffer fulani, uainishaji wa mifumo ya buffer hutolewa hapa chini. Yenyewe inajumuisha plasma na seli za damu na inaweza kuwa phosphate, protini, bicarbonate au hemoglobin. Mifumo hii yote ina utaratibu rahisi wa utekelezaji. Shughuli yao inalenga kudhibiti kiwango cha ayoni katika damu.
Sifa za bafa ya himoglobini
Mfumo wa bafa ya himoglobini ndio wenye nguvu zaidi kuliko yote, ni alkali katika kapilari za tishu na asidi katika kiungo cha ndani kama vile mapafu. Inachukua takriban asilimia sabini na tano ya jumla ya uwezo wa bafa. Utaratibu huu unahusika katika michakato mingi inayotokea katika damu ya binadamu, na ina globin katika muundo wake. Wakati bafa ya himoglobini inapobadilika na kuwa umbo lingine (oksihimoglobini), umbo hili hubadilika, na sifa za tindikali za dutu hai pia hubadilika.
Ubora wa himoglobini iliyopunguzwa ni chini ya ule wa asidi ya kaboniki, lakini inakuwa bora zaidi inapooksidishwa. Wakati asidi ya pH inapatikana, hemoglobin inachanganya ioni za hidrojeni, zinageuka kuwa tayari imepunguzwa. Wakati dioksidi kaboni inapoondolewa kwenye mapafu, pH inakuwa ya alkali. Kwa wakati huu, hemoglobin, ambayo imeoksidishwa, hufanya kama mtoaji wa protoni, kwa msaada ambao usawa wa asidi-msingi ni usawa. Kwa hivyo, bafa, ambayo inajumuisha oksihimoglobini na chumvi yake ya potasiamu, huchochea utolewaji wa kaboni dioksidi kutoka kwa mwili.
Mfumo huu wa akiba hufanya kazijukumu muhimu katika mchakato wa kupumua, kwani hufanya kazi ya usafiri wa kuhamisha oksijeni kwa tishu na viungo vya ndani na kuondoa dioksidi kaboni kutoka kwao. Usawa wa msingi wa asidi ndani ya erithrositi hudumishwa kwa kiwango kisichobadilika, kwa hivyo, katika damu pia.
Kwa hivyo, wakati damu imejaa oksijeni, himoglobini hubadilika na kuwa asidi kali, na inapotoa oksijeni, hubadilika na kuwa asidi kikaboni dhaifu kiasi. Mifumo ya oksihimoglobini na himoglobini inaweza kubadilika, ipo kama kitu kimoja.
Vipengele vya bafa ya bicarbonate
Mfumo wa bafa ya bicarbonate pia una nguvu, lakini pia ndio unaodhibitiwa zaidi mwilini. Inachukua takriban asilimia kumi ya jumla ya uwezo wa bafa. Ina mali nyingi zinazohakikisha ufanisi wake wa njia mbili. Bafa hii ina jozi ya msingi ya asidi iliyounganishwa, ambayo ina molekuli kama vile asidi ya kaboniki (chanzo cha protoni) na anion bicarbonate (kipokezi cha protoni).
Kwa hivyo, mfumo wa bafa ya bicarbonate huendeleza mchakato wa utaratibu ambapo asidi yenye nguvu huingia kwenye mkondo wa damu. Utaratibu huu hufunga asidi kwa anions ya bicarbonate, kutengeneza asidi ya kaboni na chumvi yake. Wakati alkali inapoingia kwenye damu, buffer hufunga kwa asidi ya kaboniki, na kutengeneza chumvi ya bicarbonate. Kwa kuwa kuna bicarbonate ya sodiamu zaidi katika damu ya binadamu kuliko asidi ya kaboniki, uwezo huu wa bafa utakuwa na asidi ya juu. Kwa maneno mengine, hidrokaboni buffermfumo (bicarbonate) ni nzuri sana katika kulipa fidia kwa vitu vinavyoongeza asidi ya damu. Hizi ni pamoja na asidi ya lactic, ambayo mkusanyiko wake huongezeka kwa kujitahidi sana kwa kimwili, na buffer hii humenyuka haraka sana kwa mabadiliko ya usawa wa asidi-msingi katika damu.
Vipengele vya bafa ya fosfati
Mfumo wa akiba ya fosfati ya binadamu huchukua karibu asilimia mbili ya uwezo wote wa bafa, ambayo inahusiana na maudhui ya fosfeti katika damu. Utaratibu huu hudumisha pH kwenye mkojo na umajimaji ulio ndani ya seli. Bafa ina fosfeti isokaboni: monobasic (hufanya kama asidi) na dibasic (hufanya kama alkali). Katika pH ya kawaida, uwiano wa asidi na msingi ni 1: 4. Kwa ongezeko la idadi ya ioni za hidrojeni, mfumo wa buffer ya phosphate hufunga kwao, na kutengeneza asidi. Utaratibu huu una asidi zaidi kuliko alkali, kwa hivyo hupunguza kikamilifu metabolites za asidi, kama vile asidi ya lactic, kuingia kwenye damu ya binadamu.
Vipengele vya bafa ya protini
Bafa ya protini haina jukumu maalum katika kuleta usawa wa asidi-msingi, ikilinganishwa na mifumo mingine. Inachukua takriban asilimia saba ya uwezo wote wa bafa. Protini huundwa na molekuli zinazochanganyika na kuunda misombo ya asidi-msingi. Katika mazingira yenye tindikali, hufanya kama alkali ambazo hufunga asidi, katika mazingira ya alkali, kila kitu hufanyika kinyume chake.
Hii husababisha kuundwa kwa mfumo wa akiba ya protini, ambaoni bora kabisa kwa thamani ya pH ya 7.2 hadi 7.4. Sehemu kubwa ya protini inawakilishwa na albamu na globulini. Kwa kuwa malipo ya protini ni sifuri, kwa pH ya kawaida ni katika mfumo wa alkali na chumvi. Uwezo huu wa buffer unategemea idadi ya protini, muundo wao na protoni za bure. Bafa hii inaweza kugeuza bidhaa zenye asidi na alkali. Lakini uwezo wake ni tindikali zaidi kuliko alkali.
Sifa za erithrositi
Kwa kawaida, erithrositi huwa na pH isiyobadilika - 7, 25. Vibafa vya hidrokaboni na fosfeti vina athari hapa. Lakini kwa suala la nguvu, wanatofautiana na wale walio katika damu. Katika erythrocytes, buffer ya protini ina jukumu maalum katika kutoa viungo na tishu na oksijeni, pamoja na kuondoa dioksidi kaboni kutoka kwao. Kwa kuongeza, inaendelea thamani ya pH ya mara kwa mara ndani ya erythrocytes. Bafa ya protini katika erithrositi inahusiana kwa karibu na mfumo wa bicarbonate, kwa kuwa uwiano wa asidi na chumvi hapa ni mdogo kuliko katika damu.
Mfano wa mfumo wa akiba
Suluhisho za asidi kali na alkali, ambazo zina athari hafifu, zina pH tofauti. Lakini mchanganyiko wa asidi asetiki na chumvi yake huhifadhi thamani thabiti. Hata ikiwa unaongeza asidi au alkali kwao, usawa wa asidi-msingi hautabadilika. Kama mfano, zingatia bafa ya acetate, ambayo inajumuisha asidi CH3COOH na chumvi yake CH3COO. Ikiwa unaongeza asidi kali, basi msingi wa chumvi utafunga H + ions na kugeuka kuwa asidi ya acetiki. Kupunguza vitunguu vya chumviuwiano na ongezeko la molekuli za asidi. Kwa hivyo, kuna mabadiliko kidogo katika uwiano wa asidi na chumvi yake, kwa hivyo pH hubadilika kwa njia isiyoonekana.
Mfumo wa utendaji wa mifumo ya akiba
Bidhaa zenye asidi au alkali zinapoingia kwenye damu, kihifadhi hudumisha thamani ya pH isiyobadilika hadi bidhaa zinazoingia zitolewe au zitumike katika michakato ya kimetaboliki. Kuna vihifadhi vinne katika damu ya binadamu, ambavyo kila kimoja kina sehemu mbili: asidi na chumvi yake, pamoja na alkali kali.
Athari ya bafa inatokana na ukweli kwamba inafunga na kutenganisha ayoni zinazokuja na utungo unaolingana nayo. Kwa kuwa katika hali ya asili, zaidi ya yote mwili hukutana na bidhaa za kimetaboliki zisizo na oksidi, sifa za bafa ni kinza-asidi zaidi kuliko kizuia alkali.
Kila mfumo wa bafa una kanuni yake ya uendeshaji. Wakati kiwango cha pH kinapungua chini ya 7.0, shughuli zao za nguvu huanza. Wanaanza kumfunga ioni za ziada za hidrojeni, na kutengeneza tata ambazo husonga oksijeni. Ni, kwa upande wake, huenda kwenye mfumo wa utumbo, mapafu, ngozi, figo, na kadhalika. Usafirishaji huo wa bidhaa zenye tindikali na alkali huchangia katika upakuaji na utolewaji wao.
Katika mwili wa binadamu, ni mifumo minne pekee ya bafa inayo jukumu muhimu katika kudumisha uwiano wa asidi-msingi, lakini kuna vihifadhi vingine, kama vile mfumo wa akiba ya acetate, ambao una asidi dhaifu (wafadhili) na chumvi yake (mpokeaji). Uwezo wa mifumo hiikupinga mabadiliko katika pH wakati asidi au chumvi inapoingia kwenye damu ni mdogo. Wanadumisha usawa wa asidi-msingi tu wakati asidi kali au alkali hutolewa kwa kiasi fulani. Ikipitwa, pH itabadilika sana, mfumo wa bafa utakoma kufanya kazi.
Huhifadhi ufanisi
Vikinga vya damu na erithrositi vina ufanisi tofauti. Katika mwisho, ni ya juu zaidi, kwa kuwa kuna buffer ya hemoglobin hapa. Kupungua kwa idadi ya ions hutokea katika mwelekeo kutoka kwa seli hadi mazingira ya intercellular, na kisha kwa damu. Hii inaonyesha kuwa damu ina uwezo mkubwa zaidi wa bafa, huku mazingira ya ndani ya seli yana ile ndogo zaidi.
Viini vinapotengenezwa, asidi huonekana ambayo hupita kwenye kiowevu. Hii hutokea kwa urahisi zaidi, zaidi yao huonekana kwenye seli, kwani ziada ya ioni za hidrojeni huongeza upenyezaji wa membrane ya seli. Tayari tunajua uainishaji wa mifumo ya bafa. Katika erythrocytes, wana mali yenye ufanisi zaidi, kwani nyuzi za collagen bado zina jukumu hapa, ambazo huguswa na uvimbe kwa mkusanyiko wa asidi, huichukua na kutolewa erythrocytes kutoka kwa ioni za hidrojeni. Uwezo huu unatokana na sifa yake ya kunyonya.
Muingiliano wa bafa kwenye mwili
Taratibu zote zilizo kwenye mwili zimeunganishwa. Vipu vya damu vinajumuisha mifumo kadhaa, mchango wa kudumisha usawa wa asidi-msingi ni tofauti. Wakati damu inapoingia kwenye mapafu, hupokea oksijeni.kwa kumfunga hemoglobini katika seli nyekundu za damu, kutengeneza oksihimoglobini (asidi), ambayo hudumisha kiwango cha pH. Kwa msaada wa anhydrase ya kaboni, kuna utakaso wa sambamba wa damu ya mapafu kutoka kwa dioksidi kaboni, ambayo katika erythrocytes hutolewa kwa namna ya asidi dhaifu ya dibasic kaboni na carbaminohemoglobin, na katika damu - dioksidi kaboni na maji.
Kwa kupungua kwa kiwango cha asidi dhaifu ya dibasic kaboniki katika erithrositi, hupenya kutoka kwenye damu hadi kwenye erithrositi, na damu husafishwa na dioksidi kaboni. Kwa hivyo, asidi dhaifu ya kaboni ya dibasic hupita kila wakati kutoka kwa seli hadi kwenye damu, na anions isiyofanya kazi ya kloridi huingia kwenye erythrocytes kutoka kwa damu ili kudumisha kutokujali. Matokeo yake, seli nyekundu za damu ni tindikali zaidi kuliko plasma. Mifumo yote ya buffer inahesabiwa haki na uwiano wa wafadhili wa kukubali wa protoni (4:20), ambayo inahusishwa na upekee wa kimetaboliki ya mwili wa binadamu, ambayo huunda idadi kubwa ya bidhaa za asidi kuliko zile za alkali. Kiashirio cha uwezo wa akiba ya asidi ni muhimu sana hapa.
Michakato ya kubadilishana katika tishu
Mizani ya msingi wa asidi hudumishwa na vihifadhi na mabadiliko ya kimetaboliki katika tishu za mwili. Hii inasaidiwa na michakato ya biochemical na physico-kemikali. Wanachangia upotezaji wa mali ya asidi-msingi ya bidhaa za kimetaboliki, kumfunga kwao, kuunda misombo mpya ambayo hutolewa haraka kutoka kwa mwili. Kwa mfano, kiasi kikubwa cha asidi ya lactic hutolewa kwenye glycogen, asidi za kikaboni hazipatikani na chumvi za sodiamu. Nguvuasidi na alkali huyeyuka katika lipids, na asidi za kikaboni huoksidisha kuunda asidi ya kaboniki.
Kwa hivyo, mfumo wa bafa ni msaidizi wa kwanza katika kuhalalisha usawa wa msingi wa asidi katika mwili wa binadamu. Utulivu wa pH ni muhimu kwa utendaji wa kawaida wa molekuli za kibaolojia na miundo, viungo na tishu. Katika hali ya kawaida, michakato ya bafa hudumisha usawa kati ya kuanzishwa na kuondolewa kwa ioni za hidrojeni na kaboni dioksidi, ambayo husaidia kudumisha kiwango cha pH kisichobadilika katika damu.
Ikiwa kuna hitilafu katika kazi ya mifumo ya bafa, basi mtu hupatwa na magonjwa kama vile alkalosis au acidosis. Mifumo yote ya bafa imeunganishwa na inalenga kudumisha usawa wa msingi wa asidi. Mwili wa mwanadamu hutoa kila wakati idadi kubwa ya bidhaa zenye asidi, ambayo ni sawa na lita thelathini za asidi kali.
Mitikio thabiti ndani ya mwili hutolewa na vihifadhi vikali: fosforasi, protini, himoglobini na bicarbonate. Kuna mifumo mingine ya buffer, lakini hii ndiyo kuu na muhimu zaidi kwa kiumbe hai. Bila msaada wao, mtu hupata magonjwa mbalimbali ambayo yanaweza kusababisha kukosa fahamu au kifo.
