Бикарбонаты (бикарбонатная буферная система)

Образование и поступление протонов в кровь и их удаление из крови

Протоны образуются в процессе метаболизма

• 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 кровь

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 крови

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 бикарбоната

На рис. 3.2 показано, как происходит реабсорбция ионов НСO₃^- из первичной мочи в кровь.

Образование «новых» ионов бикарбоната сопряжено с выведением протонов в мочу

Помимо реабсорбции иона НСO₃^-из первичной мочи, почки также могут синтезировать «новые» ионы бикарбоната. Этот процесс может быть связан с двумя процессами.

1. 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.
2. 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

Читайте также

• Кислотно-щелочной баланс
• Метаболический алкалоз и метаболический ацидоз
• Респираторный алкалоз и респираторный ацидоз