Les solutions tampons (BS) conservent la stabilité de leurs propriétés tampons dans une certaine plage de valeurs de pH, c'est-à-dire qu'elles ont une certaine capacité tampon. Par unité de capacité tampon, on entend classiquement la capacité d'une solution tampon, pour modifier le pH d'une unité, il faut ajouter 1 mole d'un acide fort ou d'un alcali fort pour 1 litre de solution.

Le pouvoir tampon dépend directement de la concentration en BR : plus la solution est concentrée, plus son pouvoir tampon est grand ; la dilution du BR réduit considérablement la capacité tampon et ne modifie que légèrement le pH.

Les liquides tissulaires, le sang, l'urine et d'autres liquides biologiques sont des solutions tampons. Grâce à l'action de leurs systèmes tampons, la relative constance de la valeur du pH du milieu interne est maintenue, garantissant l'utilité des processus métaboliques (voir. Homéostasie). Le système tampon le plus important est le système bicarbonate sang.

Système tampon bicarbonate

NaHCO 3 = 18

L'acide (HA) entrant dans le sang à la suite de processus métaboliques réagit avec le bicarbonate de sodium :

HA + NaHCO 3  NaA + H 2 CO 3 (1)

Il s'agit d'un processus purement chimique, suivi de mécanismes de régulation physiologiques.

1. Le dioxyde de carbone stimule le centre respiratoire, le volume de ventilation augmente et le CO 2 est éliminé du corps.

2. Le résultat de la réaction chimique (1) est une diminution de la réserve alcaline du sang, dont la restauration est assurée par le travail des reins : le sel (NaA) formé à la suite de la réaction (1) pénètre dans les tubules rénaux , dont les cellules sécrètent en permanence des ions hydrogène libres et les échangent contre du sodium :

NaА + H +  HA + Na +

Les produits acides non volatils (HA) formés dans les tubules rénaux sont excrétés dans l'urine et le sodium est réabsorbé de la lumière des tubules rénaux dans le sang, rétablissant ainsi la réserve alcaline (NaHCO 3).

Caractéristiques du tampon bicarbonate

1. Le plus rapide.

2. Neutralise les acides organiques et inorganiques entrant dans le sang.

3. Interagissant avec les régulateurs physiologiques du pH, il assure l'élimination des acides volatils (poumons) et non volatils, et restaure également la réserve alcaline du sang (reins).

Système tampon phosphate

N / A 2 HPO 4 = 4

Ce système neutralise les acides (NA) entrant dans le sang grâce à leur interaction avec l'hydrogénophosphate de sodium.

HA + Na 2 HPO 4  NaA + NaH 2 PO 4

Les substances résultantes du filtrat pénètrent dans les tubules rénaux, où l'hydrogénophosphate de sodium et le sel de sodium (NaA) interagissent avec les ions hydrogène, et le dihydrogénophosphate est excrété dans l'urine, le sodium libéré est réabsorbé dans le sang et restaure la réserve alcaline du sang:

Na 2 HPO 4 + H +  NaH 2 PO 4 + Na +

NaA + H +  HA + Na +

Caractéristiques du tampon phosphate

1. La capacité du système tampon phosphate est faible en raison de la faible quantité de phosphate dans le plasma.

2. Le système tampon phosphate acquiert sa fonction principale dans les tubules rénaux, participant à la restauration de la réserve alcaline et à l'élimination des produits acides.

Système tampon d'hémoglobine

KHb KHbO 2

HHb (sang veineux) HHbO 2 (sang artériel)

Le dioxyde de carbone formé au cours du processus métabolique pénètre dans le plasma, puis dans les globules rouges, où, sous l'influence de l'enzyme anhydrase carbonique Lors de l'interaction avec l'eau, de l'acide carbonique se forme :

CO 2 + H 2 O  H 2 CO 3

Dans les capillaires tissulaires, l'hémoglobine cède son oxygène aux tissus et le sel faible réduit de l'hémoglobine réagit avec de l'acide carbonique encore plus faible :

KHb + H 2 CO 3  KHCO 3 + HHb

Ainsi, la liaison des ions hydrogène par l'hémoglobine se produit. En passant par les capillaires des poumons, l'hémoglobine se combine avec l'oxygène et restaure ses propriétés acides élevées, de sorte que la réaction avec H 2 CO 3 se déroule dans le sens opposé :

ННbO 2 + KHCO 3  KHbO 2 + H 2 CO 3

Le dioxyde de carbone pénètre dans le plasma, excite le centre respiratoire et est éliminé avec l'air expiré.

Caractéristiques du tampon d'hémoglobine

1. Grande capacité.

2. L'interaction avec le système respiratoire assure l'élimination du dioxyde de carbone du corps.

Système tampon protéique

Les protéines, principalement les albumines, sont des électrolytes amphotères, leurs propriétés acides sont dues à la teneur en groupes acides COOH, NH 2, donneurs de protons. Les principales propriétés sont fournies par le contenu des groupes principaux COO , NH 3 +.

L'entrée d'acides et d'alcalis dans le sang provoque les réactions suivantes :

(NH 3 +) n (NH 3 +) n

Pt + mH +  Pt

(COO )m (COOH)m

(NH 3 +) n (NH 2) n

Pt + nOH -  Pt + H 2 O

(COO ) m (COO ) m

Caractéristiques du tampon protéique

1. La capacité du tampon protéique est faible.

2. Il n’a aucun lien direct avec les régulateurs physiologiques du pH sanguin.

3. Dans un environnement acide, un tampon protéique lie les ions hydrogène et, lorsque les conditions changent, il les libère, car ses propriétés tampon sont déterminées par les propriétés amphotères de la protéine.

Les quatre systèmes tampons fonctionnent dans les érythrocytes, trois dans le plasma (il n'y a pas de système d'hémoglobine) et dans les cellules de divers tissus, le rôle principal dans le maintien du pH appartient aux systèmes protéique (plus précisément imidazole-protéine) et phosphate.

Les systèmes tampons sanguins sont plus résistants aux acides qu’aux bases. Les sels basiques d'acides faibles contenus dans le sang forment ce qu'on appelle réserve alcaline. La quantité de réserve alcaline est déterminée par la quantité de CO 2 qui peut être liée par 100 ml de sang à une tension de CO 2 de 40 mm Hg. Art.

De plus, le système nerveux participe au maintien d’un pH sanguin constant. Par réflexe, grâce à l'activation des chimiorécepteurs des zones réflexogènes vasculaires, les centres du système nerveux sont stimulés, y compris les reins et les poumons dans la réaction. Grâce au travail des reins et des poumons, le CO 2 et les excès de sels, d'acides et de bases (alcalis) sont éliminés du sang.

Caractéristiques physiologiques de l'environnement interne

dans l'enfance

L'environnement interne des nouveau-nés est relativement stable. La composition minérale du plasma, sa concentration osmotique et son pH diffèrent peu de ceux du sang d'un adulte.

La stabilité de l'homéostasie chez les enfants est obtenue par l'intégration de trois facteurs : la composition du plasma, les caractéristiques métaboliques de l'organisme en croissance et l'activité de l'un des principaux organes qui régulent la constance de la composition du plasma - les reins.

Tout écart par rapport à une alimentation équilibrée comporte le risque de perturber l’homéostasie. Par exemple, si un enfant mange plus de nourriture que ce qui correspond à l'absorption tissulaire, la concentration d'urée dans le sang augmente fortement jusqu'à 1 g/l ou plus (normalement 0,4 g/l), car le rein n'est pas encore prêt à excréter l'urée. augmentation de la quantité d'urée.

La régulation nerveuse et humorale de l'homéostasie chez le nouveau-né en raison de l'immaturité de ses liens individuels (récepteurs de substances biologiquement actives et d'hormones, centres nerveux du cerveau, etc.) s'avère moins parfaite. À cet égard, l'une des caractéristiques de l'homéostasie au cours de cette période réside dans des fluctuations individuelles plus larges de la composition du sang, de sa concentration osmotique, de son pH, de sa composition en sel, etc.

La deuxième caractéristique de l'homéostasie chez les nouveau-nés est que leur capacité à contrecarrer les changements des principaux indicateurs de l'environnement interne est plusieurs fois moins efficace que chez les adultes. Par exemple, même une alimentation normale provoque une diminution de la concentration plasmatique osmotique chez un enfant, tandis que chez l'adulte, même la prise d'une grande quantité d'aliments liquides (jusqu'à 2 % du poids corporel) n'entraîne aucun écart par rapport à cet indicateur. Cela se produit parce que les mécanismes qui neutralisent les changements dans les constantes de base de l'environnement interne ne sont pas encore formés chez les nouveau-nés et sont donc plusieurs fois moins efficaces que chez les adultes.

Mots clés:

Homéostasie

Hématocrite

Capacité tampon

Dans tous les organismes vivants, les fluides intracellulaires et extracellulaires ont généralement un pH caractéristique et constant, maintenu par divers systèmes biologiques. Cependant, la première ligne de défense des organismes vivants contre les modifications de leur pH interne est assurée par les systèmes tampons.

Les deux systèmes tampons les plus importants chez les mammifères sont les systèmes phosphate et bicarbonate. Le système tampon phosphate, qui joue un rôle important dans le maintien du pH du liquide intracellulaire, est une paire acide-base conjuguée constituée d'un ion (donneur de protons) et d'un ion (accepteur de protons).

Le système tampon phosphate fonctionne exactement de la même manière que le système tampon acétate, à la différence qu’il fonctionne dans une plage de pH différente. Ce système a une efficacité maximale à proximité puisque la magnitude des ions est de 6,86 (voir Tableau 4-4 et Figure 4-11). Le couple tampon phosphate est capable de résister à des variations de pH comprises entre 6,1 et 7,7 et peut donc fournir une capacité tampon suffisante pour un fluide intracellulaire dont la valeur de pH se situe dans la plage comprise entre 6,9 ​​et 7,4.

Le principal système tampon du plasma sanguin est le système bicarbonate, qui est une paire acide-base conjuguée constituée d'une molécule d'acide carbonique agissant comme donneur de protons et d'un ion bicarbonate agissant comme accepteur de protons :

Ce système, qui possède sa propre constante d'équilibre

fonctionne comme un tampon de la même manière que les autres paires acide-base conjuguées. Sa particularité, cependant, est que l'un de ses composants, à savoir l'acide carbonique, est formé à la suite de l'interaction du dioxyde de carbone dissous dans l'eau () avec l'eau selon une réaction réversible :

dont la constante d'équilibre est égale à

Puisque le dioxyde de carbone est un gaz dans des conditions normales, la quantité, c'est-à-dire la concentration dissoute est déterminée par l'équilibre avec la phase gazeuse (g) :

caractérisé par une constante d'équilibre égale à

La valeur du pH du système tampon bicarbonate dépend de la concentration des composants dissous dans celui-ci et agissant comme donneur et accepteur de protons. Mais comme la concentration dépend à son tour de la concentration dissoute et celle-ci de la pression partielle dans la phase gazeuse, la valeur du pH du tampon bicarbonate en contact avec la phase gazeuse est finalement déterminée par la concentration en ions dans la phase aqueuse et la pression partielle dans la phase gazeuse (voir Annexe 4-3).

Le système tampon bicarbonate fonctionne comme un tampon physiologique efficace à proximité car le donneur de protons dans le plasma sanguin est en équilibre dynamique avec le grand volume de réserve de gaz dans l'espace aérien des poumons. Dans toutes les conditions, lorsque le sang est, pour une raison quelconque, obligé d'absorber un excès d'ions OH et augmente, la quantité d'acide carbonique partiellement convertie en résultat de l'interaction avec les ions est rapidement restaurée en raison de l'apport important de gaz dans les poumons. .

Addendum 4-3. Comment fonctionne le système bicarbonate du sang ?

Le système tampon sanguin comprend trois équilibres réversibles interconnectés entre les gaz dans les poumons et l'ion bicarbonate () dans le plasma sanguin (Fig. 1). Lorsque les ions pénètrent dans le sang lors de sa circulation dans les vaisseaux tissulaires, leur concentration augmente immédiatement. Cela conduit au fait que l'équilibre de la réaction 3 (Fig. 1) est déplacé et qu'un nouvel équilibre s'établit, correspondant à une concentration plus élevée, ce qui conduit à son tour à une augmentation de la concentration dans le sang.

Riz. 1. Un équilibre s’établit entre l’espace aérien des poumons et le tampon bicarbonate présent dans le plasma sanguin circulant dans les capillaires des poumons. Puisque la concentration en soluté peut être rapidement ajustée par les changements de la fréquence respiratoire, le système tampon de bicarbonate du sang est presque en équilibre avec un vaste réservoir potentiel.

En conséquence, la pression dans la phase gazeuse des poumons augmente également et l'excès est expiré. Au contraire, lorsqu’une certaine quantité d’ions pénètre dans le plasma sanguin, les événements se produisent dans l’ordre inverse. Une diminution de la concentration en ions provoque la dissociation d'une partie des molécules en ions, ce qui conduit à la dissolution dans le plasma sanguin d'une quantité supplémentaire contenue dans les poumons. Ainsi, la forte intensité du processus respiratoire, c'est-à-dire des taux d'inspiration et d'expiration élevés peuvent entraîner des changements assez rapides de ces équilibres, ce qui garantit que la valeur du pH dans le sang reste constante.

Se dissout dans le sang pour se former, qui réagit avec l'eau pour se former (voir l'annexe 4-3). À l’inverse, lorsque la valeur du pH du sang diminue pour une raison quelconque, une certaine quantité du système tampon se lie aux ions en excès et un excès se forme. Celui-ci se désintègre, libérant du gaz dissous, qui à son tour passe en phase gazeuse dans les poumons et est finalement expiré par le corps. À mesure que le sang circule dans les nombreux vaisseaux capillaires des poumons, son système tampon de bicarbonate atteint rapidement un équilibre proche avec le CO2 présent dans l’espace gazeux des poumons.

Le fonctionnement conjoint du système tampon bicarbonate et des poumons est un mécanisme très responsable qui assure le maintien d'un pH sanguin constant.

La valeur du pH du plasma sanguin est maintenue à un niveau remarquablement constant. Normalement, le plasma sanguin a un pH proche de 7,40. Les perturbations des mécanismes régulant la valeur du pH, observées par exemple dans les formes sévères de diabète dues à une acidose provoquée par la « surproduction » d'acides métaboliques, provoquent une baisse du pH sanguin jusqu'à 6,8 et en dessous, ce qui peut entraîner des conséquences irréparables. conséquences et mort. Dans certaines autres maladies, le pH du sang atteint parfois des valeurs si élevées qu'il ne peut plus être normalisé. Étant donné qu'une augmentation de la concentration en ions de seulement (la différence approximative entre le sang à et le sang à peut mettre la vie en danger), la question se pose : quels mécanismes moléculaires garantissent que la valeur du pH dans les cellules est maintenue avec une telle précision ? de nombreuses propriétés structurelles et fonctionnelles de la cellule, cependant, l'activité catalytique des enzymes est particulièrement sensible aux changements de pH. La figure 4-13 montre des courbes typiques caractérisant la dépendance de l'activité de certaines enzymes au pH. ces enzymes présentent une activité maximale à une certaine valeur de pH, appelée écart de pH. Un pH dans une direction quelconque par rapport à cette valeur optimale s'accompagne souvent d'une forte baisse de l'activité enzymatique. Ainsi, de petits changements de pH peuvent entraîner des changements significatifs. la vitesse de certaines réactions enzymatiques vitales pour l'organisme, se produisant par exemple dans les muscles squelettiques ou dans le cerveau.

Riz. 4-13. Effet sur l'activité de certaines enzymes. Chaque enzyme a une courbe de dépendance caractéristique - activité.

Le contrôle biologique, qui garantit un pH constant dans les cellules et les fluides corporels, est donc de la plus haute importance pour tous les aspects du métabolisme et de l’activité cellulaire.

Systèmes tampons sanguins fournir une valeur de pH constante lorsque des produits acides ou basiques y pénètrent. Ils constituent la première « ligne de garde » qui maintient le pH jusqu'à ce que les produits ingérés soient excrétés ou utilisés dans les processus métaboliques.
Il existe quatre systèmes tampons dans le sang : hémoglobine, bicarbonate et phosphate, protéines. Chaque système se compose de deux composés : un acide faible et un sel de cet acide et une base forte. L'effet tampon est dû à la liaison et à la neutralisation des ions fournis par la composition tampon appropriée. Étant donné que dans des conditions naturelles, le corps est plus souvent confronté à l'entrée dans le sang de produits métaboliques sous-oxydés, les propriétés anti-acides des systèmes tampons prédominent par rapport aux propriétés anti-base.

Tampon sanguin bicarbonate

Tampon sanguin bicarbonate assez puissant et le plus mobile. Son rôle dans le maintien des paramètres sanguins augmente en raison de son lien avec la respiration. Le système est constitué de H 2 C0 3 et de NaHC0 3, qui sont séparés les uns des autres dans la proportion appropriée. Le principe de son fonctionnement est que lorsqu'on apporte un acide, par exemple l'acide lactique, plus fort que l'acide carbonique, la réserve principale assure le processus d'échange d'ions avec formation d'acide carbonique faiblement dissociable. L'acide carbonique reconstitue le pool déjà présent dans le sang et déplace la réaction H 2 C0 3 C0 2 + H 2 0 vers la droite.
Ce processus est particulièrement actif dans les poumons, où le CO2 formé est immédiatement éliminé. Une sorte de système ouvert de tampon bicarbonate et de poumons apparaît, grâce auquel la tension du CO2 libre dans le sang est maintenue à un niveau constant. Cela garantit à son tour que le pH de l’eau est maintenu à un niveau constant.
Si la base pénètre dans le sang, elle réagit avec l'acide. La liaison du HCO 3 entraîne une carence en CO 2 et une diminution de sa libération par les poumons. Dans le même temps, la principale réserve tampon augmente, ce qui est compensé par une augmentation de l'excrétion de NaCl par les reins.

Système tampon d'hémoglobine

Le système tampon d’hémoglobine est le plus puissant.
Il représente plus de la moitié de la capacité tampon du sang. Les propriétés tampons de l'hémoglobine sont déterminées par le rapport entre l'hémoglobine réduite (HHb) et son sel de potassium (KHb). Dans les solutions faiblement alcalines, comme le sang, l'hémoglobine et l'oxyhémoglobine ont les propriétés des acides et sont donneuses de H+ ou K+. Ce système peut fonctionner indépendamment, mais dans l'organisme il est étroitement lié au précédent. Lorsque le sang se trouve dans les capillaires tissulaires, d'où proviennent les produits acides, l'hémoglobine remplit les fonctions de base :
KNH + H2C03 -- HHN + KNS03.
Dans les poumons, l'hémoglobine, au contraire, se comporte comme un acide et empêche le sang de devenir alcalin après la libération de dioxyde de carbone. L'oxyhémoglobine est un acide plus fort que la désoxyhémoglobine. L'hémoglobine, qui est libérée par l'O 2 dans les tissus, acquiert une plus grande capacité de liaison, grâce à laquelle le sang veineux peut se lier et accumuler du CO 2 sans changement significatif du pH.

Protéines plasmatiques

Protéines plasmatiques en raison de la capacité des acides aminés à s'ioniser, ils remplissent également une fonction tampon (environ 7 % de la capacité tampon du sang). Dans un environnement acide, ils se comportent comme des bases liant les acides. Au contraire, les protéines réagissent comme des acides, des bases liantes. Ces propriétés des protéines sont déterminées par les groupes latéraux. Les propriétés tampons sont particulièrement prononcées dans les groupes terminaux carboxy et amino des chaînes.

Système tampon phosphate

Système tampon phosphate(environ 5 % de la capacité tampon du sang) est formé de phosphates sanguins inorganiques. Les propriétés d'un acide sont présentées par le phosphate monobasique (NaH 2 P0 4) et les propriétés des bases sont présentées par le phosphate dibasique (Na 2 HP0 4). Ils fonctionnent sur le même principe que les bicarbonates. Cependant, en raison de la faible teneur en phosphates du sang, la capacité de ce système est faible.

Un certain nombre de concepts ont été introduits pour caractériser le COR sanguin. La capacité tampon est une valeur déterminée par la relation entre la quantité de H + ou OH - ajoutée à une solution et le degré de changement de son pH : plus le changement de pH est faible, plus la capacité est grande. La somme des anions de tous les acides faibles est appelée bases tampons (BB). Leur teneur dans le sang est d'environ 48 mmol/l. Les écarts de concentration des bases tampons par rapport à la norme sont désignés par le terme « excès de bases » (BE). Autrement dit, l'EB idéal est d'environ 0. Normalement, des fluctuations sont possibles dans la plage de -2,3 à +2,3 mmol/l. Un changement dans le sens positif s’appelle alcalose, et en négatif - acidose. En cas d'alcalose, le pH sanguin devient supérieur à 7,43, en cas d'acidose, inférieur à 7,36.

Le mécanisme de régulation du noyau sanguin dans tout l'organisme est l'action combinée de la respiration externe, de la circulation sanguine, de l'excrétion et des systèmes tampons. Ainsi, si un excès d'anions apparaît à la suite d'une formation accrue de H 2 CO 3 ou d'autres acides, ils sont d'abord neutralisés par des systèmes tampons. Dans le même temps, la respiration et la circulation sanguine s'intensifient, ce qui entraîne une augmentation de la libération de dioxyde de carbone par les poumons. Les acides non volatils, à leur tour, sont excrétés dans l’urine ou la sueur.

Au contraire, avec une augmentation de la teneur en substances basiques dans le sang, la libération de CO 2 par les poumons (hypoventilation) et de H+ dans les urines diminue. Le lien des systèmes respiratoire, circulatoire et excréteur avec le maintien du système nerveux central est dû aux mécanismes correspondants de régulation du fonctionnement de ces organes. Enfin, le pH sanguin normal ne peut changer que pendant une courte période. Naturellement, lorsque les poumons ou les reins sont endommagés, les capacités fonctionnelles du corps à maintenir le complexe central au bon niveau sont réduites. Si un grand nombre d'ions acides ou basiques apparaissent dans le sang, seuls les mécanismes tampons (sans l'aide des systèmes d'excrétion) ne maintiendront pas le pH à un niveau constant. Cela conduit à une acidose ou une alcalose.

Ce système est constitué d’ions bicarbonate (HCO3–) et d’acide carbonique (H2CO3), le pouvoir tampon est de 65 % du pouvoir tampon total du sang.
Normalement, le rapport HCO3– sur H2CO3 est de 20:1.
Le travail de ce système est inextricablement et étroitement lié aux poumons.

Lorsqu'un acide plus fort que l'acide carbonique pénètre dans le sang, les ions bicarbonate de sodium interagissent avec lui, une réaction d'échange se produit et le sel et l'acide carbonique correspondants se forment.
En conséquence, en raison de la liaison de l'acide introduit dans le système, la concentration en ions hydrogène est considérablement réduite.

NaHCO3 + H-Anion > H2CO3 + Na+ + Anion–

Lorsque les bases arrivent, elles réagissent avec l'acide carbonique et forment des sels de bicarbonate :

H2CO3 + Cation-OH > Cation+ + HCO3– + H2O

La carence en acide carbonique qui en résulte est compensée par une diminution du rejet de CO2 par les poumons ( et à ce moment-là, nous ne remarquons pas nous-mêmes comment nous retenons notre souffle pendant un certain temps. Et ce qui fonctionne encore mieux à cet égard, c'est la pratique régulière consistant à retenir sa respiration. pranayama - Kumbhaka. ALG )

Lorsque l'acide carbonique s'accumule dans le sang, il n'y a pas d'augmentation significative parallèle de la concentration de H2CO3-, car l'acide carbonique se dissocie très mal ( à la question de la sécurité de la pratique du kumbhaka en paranyama. Dès que la respiration est rétablie, l'excès d'acide carbonique est immédiatement éliminé. ALG )

Grâce au travail du tampon bicarbonate, la concentration en ions hydrogène diminue pour deux raisons :

L'acide carbonique est un acide très faible et se dissocie mal

Dans le sang des poumons, en raison de la présence de l'enzyme anhydrase carbonique dans les globules rouges, l'acide carbonique est rapidement décomposé pour former du CO2, qui est éliminé avec l'air expiré :

H2CO3>H2O + CO2^

(et aussi, il s'avère, une centaine de points de plus pour la pratique de la respiration, car si les poumons ne fonctionnent pas à plein volume - comme c'est si courant chez nous - le CO2 n'est pas libéré en totalité et l'efficacité de cet important tampon est considérablement réduite . ALG )

En plus des érythrocytes, une activité significative de l'anhydrase carbonique a été observée dans l'épithélium des tubules rénaux, les cellules de la muqueuse gastrique, du cortex surrénalien et des cellules hépatiques, ainsi qu'en petites quantités dans le système nerveux central, le pancréas et d'autres organes.

Système tampon phosphate

Le système tampon phosphate représente environ 1 à 2 % de la capacité tampon totale du sang et jusqu’à 50 % de la capacité tampon de l’urine.
Il est formé de dihydrogénophosphate de sodium (NaH2PO4) et d'hydrogénophosphate de sodium (Na2HPO4).

Le premier composé se dissocie faiblement et se comporte comme un acide faible, le second a des propriétés alcalines.
Normalement, le rapport HPO42– sur H2PO4– est de 4:1.
Lorsque les acides (ions hydrogène) réagissent avec le phosphate de sodium disubstitué (Na2HPO4), le sodium est déplacé et le sel de sodium du dihydrogénophosphate (H2PO4–) se forme. En conséquence, en raison de la liaison de l'acide introduit dans le système, la concentration en ions hydrogène est considérablement réduite.

HPO42– + H-Anion > H2PO4– + Anion–

Lorsque les bases arrivent, les groupes OH– en excès sont neutralisés par les H+ présents dans le milieu, et la consommation d'ions H+ est compensée en augmentant la dissociation de NaH2PO4.

H2PO4– + Cation-OH > Cation+ + HPO42– + H2O

Le tampon phosphate est primordial pour réguler le pH du liquide interstitiel et de l’urine.
Dans l'urine, son rôle est de conserver le bicarbonate de sodium grâce à l'ion hydrogène supplémentaire (par rapport au NaHCO3) dans le NaH2PO4 excrété :

Na2HPO4 + Н2СО3 > NaH2PO4 + NaНСО3

La réaction acido-basique de l'urine dépend uniquement de la teneur en dihydrogénophosphate, car Le bicarbonate de sodium est réabsorbé dans les tubules rénaux.

Système tampon protéique

La capacité tampon de ce système est de 5 % de la capacité tampon totale du sang.

Les protéines plasmatiques, principalement l'albumine, jouent le rôle de tampon en raison de leurs propriétés amphotères.
Dans un environnement acide, la dissociation des groupes COOH est supprimée et les groupes NH2 se lient en excès de H+ et la protéine devient chargée positivement.
Dans un environnement alcalin, la dissociation des groupes carboxyle augmente, le H+ résultant lie les ions OH– en excès et le pH est maintenu, les protéines agissent comme des acides et sont chargées négativement.

Système tampon d'hémoglobine

Le tampon d'hémoglobine a la plus grande puissance, qui peut être considérée comme faisant partie du tampon protéique. Il représente jusqu'à 30 % de la capacité tampon totale du sang.
Dans le système tampon d'hémoglobine, l'histidine, contenue en grande quantité dans la protéine, joue un rôle important.
Le point isoélectrique de l'histidine est de 7,6, ce qui permet à l'hémoglobine d'accepter et de libérer facilement les ions hydrogène au moindre changement du pH physiologique du sang (normalement 7,35-7,45).
Ce buffer est représenté par plusieurs sous-systèmes :

Le couple ННb/ННbО2 est le principal dans le fonctionnement du tampon d'hémoglobine.
Le composé HHbO2 est un acide plus fort que l'acide carbonique, HHb est un acide plus faible que l'acide carbonique. Il a été établi que le HHbO2 dégage des ions hydrogène 80 fois plus facilement que le HHb.

L'ajout d'ions hydrogène au résidu histidine de la désoxyhémoglobine ressemble à ceci :

Le travail du tampon d'hémoglobine est inextricablement lié au système respiratoire(à la question sur le sens du pranayama ! - ALG)

La concentration d'ions hydrogène dans le sang, qui est définie comme le pH sanguin, est l'un des paramètres de l'homéostasie ; des fluctuations sont normalement possibles dans une plage très étroite de 7,35 à 7,45. Il convient de noter qu'un changement de pH au-delà des limites spécifiées conduit au développement d'une acidose (déplacement vers le côté acide) ou d'une alcolose (vers le côté alcalin). Le corps est capable de maintenir ses fonctions vitales si le pH sanguin ne dépasse pas 7,0-7,8. Contrairement au sang, les paramètres de l'état acido-basique de divers organes et tissus fluctuent dans des limites plus larges. Par exemple, le pH du suc gastrique est normalement de 2,0, celui de la prostate est de 4,5 et dans les ostéoblastes, l'environnement est alcalin et la valeur du pH atteint 8,5.

La régulation de l'état acido-basique dans le sang s'effectue grâce à des systèmes tampons spéciaux qui répondent assez rapidement aux changements de pH, à travers le système respiratoire et les reins, ainsi que le tube digestif et la peau, à travers lesquels les produits acides et alcalins sont éliminés. . Il faut environ 1 à 3 minutes aux poumons pour modifier le pH du sang (en raison d'une diminution ou d'une augmentation du rythme respiratoire et de l'élimination du dioxyde de carbone), et aux reins environ 10 à 20 heures.

Ainsi, les systèmes tampons sanguins constituent le mécanisme le plus réactif pour réguler le pH sanguin. Les systèmes tampons comprennent les protéines du plasma sanguin, l’hémoglobine, les tampons bicarbonate et phosphate.

Tampon protéique. La capacité des protéines du plasma sanguin à jouer le rôle de tampon est déterminée par les propriétés dites amphotères, c'est-à-dire la capacité de présenter les propriétés d’acides ou de bases en fonction de l’environnement. Dans un environnement acide, la protéine présente les propriétés d'une base, le groupe COOH se dissocie, les ions hydrogène s'attachent au groupe NH2, deviennent chargés négativement et les protéines présentent des propriétés basiques. Dans un environnement alcalin, seul le groupe carboxyle se dissocie et les ions hydrogène libérés se lient aux résidus OH– et stabilisent ainsi l'état acido-basique.

Tampon d'hémoglobine est l'un des plus puissants, il contient de l'hémoglobine libre, réduite et oxydée, ainsi que de la carboxyhémoglobine et le sel de potassium de l'hémoglobine. On pense que ce tampon représente environ 75 % de toutes les propriétés tampons du sang et qu'il repose sur la capacité de la partie globine de la molécule à modifier sa conformation et, par conséquent, ses propriétés acides lors du passage d'une forme à une autre. un autre. Ainsi, l’hémoglobine réduite est un acide plus faible que l’acide carbonique, tandis que l’hémoglobine oxydée est un acide plus fort. Par conséquent, lorsque la teneur en acide carbonique dans le sang augmente et que le pH passe du côté acide, un ion hydrogène rejoint l’hémoglobine libre, entraînant la formation d’hémoglobine réduite. Dans les capillaires des poumons, le dioxyde de carbone est éliminé du sang, le pH passe du côté alcalin et l'hémoglobine oxydée devient un donneur de protons, ce qui stabilise le pH, l'empêchant de passer du côté alcalin.

Processus qui se produisent dans les tissus :<

1. Le dioxyde de carbone, libéré lors de la respiration cellulaire, pénètre dans le sang et se lie à l'eau pour former de l'acide carbonique. Cet acide est très instable et se dissocie dans le sang en un cation hydrogène et un anion bicarbonate. L'hydrogène libre déplace le pH du côté acide.

2. Dans des conditions acides, l'oxyhémoglobine se dissocie, formant de l'oxygène libre, qui pénètre dans les tissus, et du sel de potassium de l'hémoglobine, qui reste à l'intérieur des globules rouges.

3. L'anion de l'acide carbonique interagit avec le sel de potassium de l'hémoglobine, formant de l'hémoglobine libre et du sel de potassium de l'acide carbonique. Une telle hémoglobine a des propriétés alcalines prononcées et lie les ions hydrogène libres. L'hémoglobine déjà réduite fixe le dioxyde de carbone et forme de la carboxyhémoglobine.

4. Ainsi, la dissociation de l'oxyhémoglobine est déterminée par la réaction de l'environnement, et l'hémoglobine libre formée après la dégradation de l'oxyhémoglobine est une base forte, elle empêche l'acidification du sang au niveau des capillaires tissulaires.

Processus qui se produisent dans les capillaires pulmonaires :

1. Le dioxyde de carbone passe dans les alvéoles, sa concentration dans le sang diminue, ce qui améliore la dissociation de la carboxyhémoglobine.

2. Une grande quantité d'hémoglobine réduite se forme, qui fixe l'oxygène. À mesure que l’environnement devient alcalin, un ion hydrogène est séparé de l’hémoglobine, ce qui stabilise le pH, et un ion potassium est ajouté à l’hémoglobine elle-même.

3. À partir du sel de potassium de l'acide carbonique et des ions hydrogène libres, il se forme de l'acide carbonique, qui se dissocie en dioxyde de carbone et en eau, en raison d'un changement dans l'équilibre de la réaction chimique dû à une diminution de la concentration de dioxyde de carbone dans le sang.

Ainsi, l'oxyhémoglobine se dissocie avec formation d'un ion hydrogène, qui, d'une part, déplace le pH du côté acide, et d'autre part, favorise la dissociation de l'acide carbonique avec formation de dioxyde de carbone, qui doit passer dans le alvéoles pulmonaires et quittent le corps avec l'air expiré.

Le tampon bicarbonate est considéré comme le deuxième en importance après l'hémoglobine, il est également associé à l'acte de respiration. Ainsi, le sang contient toujours une quantité assez importante d'acide carbonique faible et de bicarbonate de sodium, de sorte que l'entrée d'acides plus forts dans le sang conduit au fait qu'ils interagissent avec le bicarbonate de sodium pour former le sel et l'acide carbonique correspondants. Ce dernier est rapidement décomposé par l'enzyme anhydrase carbonique en eau et en dioxyde de carbone, qui sont éliminés du corps.

L'entrée d'alcali dans le sang conduit à la formation de carbonates - sels d'acide carbonique et eau. La carence en acide carbonique qui se produit dans ce cas peut être rapidement compensée en réduisant la libération de dioxyde de carbone par les poumons.

L'état du système tampon bicarbonate est évalué par l'équilibre de la réaction suivante :

H2O + CO2 = H2CO3 = H+ + HCO3

En pratique clinique, les indicateurs suivants sont utilisés pour évaluer l'état du système tampon bicarbonate :

1. Bicarbonates standards. Il s'agit de la concentration d'anion bicarbonate dans le sang dans des conditions standards (pression partielle de dioxyde de carbone 40 mm Hg, saturation complète du sang en oxygène, équilibre avec le mélange gazeux à une température de 38 degrés Celsius).

2. Bicarbonates réels - la concentration d'anion bicarbonate dans le sang à 38 degrés et les valeurs réelles de la pression partielle de dioxyde de carbone et du pH.

3. La capacité du sang à lier le dioxyde de carbone est un indicateur reflétant la concentration de bicarbonates dans le plasma. Auparavant, ils étaient activement déterminés par la méthode gazométrique, mais aujourd'hui, la méthode a perdu de son importance en raison du développement des méthodes électrochimiques.

4. Réserve alcaline - la capacité du sang à neutraliser les acides dus aux composés alcalins a été déterminée par la méthode de titrage, aujourd'hui la méthode a perdu sa signification pratique.

5. Pression partielle de dioxyde de carbone. La pression dans un gaz équilibré à une température de 38 degrés avec le plasma sanguin artériel. Elle dépend de la diffusion du dioxyde de carbone à travers la membrane alvéolaire et de la respiration et peut donc être perturbée lorsque la perméabilité de la membrane alvéolaire change ou que la ventilation des poumons est altérée.

Système tampon phosphate

Ce système comprend de l'hydrogénophosphate de sodium et du dihydrogénophosphate de sodium. L'hydrogénophosphate a des propriétés alcalines, tandis que le dihydrogène phosphate présente les propriétés d'un acide faible. Lorsque l'acide pénètre dans le sang, il réagit avec une base faible - l'hydrogénophosphate, les ions hydrogène libres sont liés pour former du dihydrogénophosphate et le pH du sang est stabilisé (il n'y a pas de déplacement vers le côté acide). Si les bases pénètrent dans le sang, leurs anions hydroxyde se lient aux ions hydrogène libres, dont la source est un acide faible - le dihydrogène phosphate.

Le système tampon phosphate est de la plus haute importance pour réguler le pH du liquide interstitiel et de l'urine (dans le sang, les tampons hémoglobine et bicarbonate sont plus importants). Dans l'urine, l'hydrogénophosphate joue un rôle dans le stockage du bicarbonate de sodium. Ainsi, l'hydrogénophosphate interagit avec l'acide carbonique, du dihydrogénophosphate et du bicarbonate (sodium, potassium, calcium et autres cations) se forment. Le bicarbonate est complètement réabsorbé et le pH de l'urine dépend de la concentration en dihydrogénophosphate.