Цистеин и метионин важнейшие источники протонов

Помимо протонов, образующихся при диссоциации угольной кислоты, значительный вклад в образование протонов вносят реакции окисления SH-групп протеиногенных аминокислот цистеина и метионина в сульфат. При приеме метионина  выделение протонов  почками  повышается до величины 2 моль протона/моль метионина. Из  органических  кислот, образующихся при обмене веществ, следует назвать кетоновые тела, молочную кислоту и др.

 Важным источником протонов, поступающих из продуктов питания, являются фосфаты пищи. При питании пищевыми продуктами, содержащими много белков (мясо, яйца или зерновые продукты), образуется кислая моча, при молочно-растительной диете – щелочная. Обычный смешанный рацион питания поставляет ежедневно около 60 ± 20 ммоль протонов, которые выделяются в основном почками. Даже при крайне одностороннем питании, достигаемые величины не превышают в обоих направлениях 150 ммоль/24 ч. Здоровые же почки  способны выделить до 1000 ммoль (1 моль) или задержать 300-400  ммоль протонов ежедневно. Это означает, что изменения, вызываемые поступающими продуктами питания, легко компенсируются функционально полноценными почками. Количество свободных протонов составляет у здорового взрослого человека 2,1 микромоль, связанных с буферными растворами  протонов 105 ммоль, а максимальная буферная емкость организма – 700 ммоль. Сумма свободных и связанных с буферами протонов представляет общий фонд H⁺.

Буферные системы внеклеточного и внутриклеточного пространств.

Значительные различия между клетками и тканями  затрудняют получение информации о состоянии буферных систем во внутриклеточном пространстве, хотя оно  примерно вдвое больше, чем внеклеточное, и его общая буферная емкость составляет примерно 50 % емкости организма. Внеклеточное пространство представлено в основном гомогенной жидкостью, значение рН которой поддерживается доступными для исследования различными буферными системами. 

Согласно теории Бренстеда кислотой называется соединение, которое является донором протонов при диссоциации в воде, а основанием – вещество, которое связывает протоны с образованием недиссоциированной молекулы

Кислота ↔  Основание + Н⁺.

В данном уравнении анион кислоты – это сопряженное основание. Кислота и основание, связанные между собой Н⁺, называются сопряженной парой. Сильные кислоты легко отщепляют протоны и сильно диссоциируют, им соответствуют слабые сопряженные основания. Слабая кислота прочно связывает протоны и слабо диссоциирует. Ей соответствует сильное сопряженное основание. Сумма концентраций всех сопряженных оснований бикарбонатной и небикарбонатных буферных систем крови образуют общие сопряженные основания и называются буферными основаниями, а их количество измеряется в ммоль. При физиологических значениях рН общая концентрация буферных оснований составляет 48 ммоль/л. Отклонение буферных оснований от нормальных значений называется избыточными основаниями, которые могут быть положительными или отрицательными.

Среди буферных систем крови ведущее место занимает бикарбонатная буферная система, которая локализована главным образом в плазме и составляет примерно половину буферных оснований. Вторую половину составляет гемоглобин, белки плазмы и фосфатная буферная система. Эти буферные системы имеют более высокие значения рK в сравнении с бикарбонатной системой, преимущественно локализованы в эритроцитах и нелетучи, что дает право их объединить как небикарбонатную буферную систему. Сумма всех способных связывать протоны  в физиологических значениях рН  анионов получила названия буферные основания (общая концентрация 48 ммоль/л).

Таблица.13.5. Буферные системы внеклеточного пространства

 

Анион	рК	Концентрация, ммоль/л	Доля в общей концентрации,%	Доля буферной емкости,%
Бикарбонатный буфер (НСО3) Небикарбонатные буферные системы: (Дезоксигенированный гемоглобин(Hb-) Оксигенированный гемоглобин (О2-Hb-) Белки (Pr-) Фосфатный буфер (НРО42-)	6,10 8,25 6,95 - 6,80	24 24	50 50	75 25

Таблица 13.6.  Буферная емкость крови

Составная часть	Буферная емкость (ммоль/л/рН)	Проценты
Фосфаты плазмы Белки плазмы Бикарбонаты плазмы Буферные системы плазмы Буферные системы эритроцитов (гемоглобин) Сумма буферных систем крови (закрытая система) Нормальная вентиляция легких Сумма буферных систем крови, включая нормальную вентиляцию (открытая система) Компенсаторные возможности легочной вентиляции Максимальные возможности	0,4 5,0 2,6     8,0             16,2         24,2        52,6           76,8                41,6           118,4	1 6 3     10             21          31       69           100