Как отреагирует фосфатная буферная система на понижение ph: Как отреагирует фосфатная буферная система на понижение рН?

Содержание

— быстрая компенсация — Биохимия

Буферные системы

Буферные системы – это соединения, противодействующие резким изменениям концентрации ионов Н⁺. Любая буферная система — это кислотно-основная пара: слабое основание (анион, А^–) и слабая кислота (Н-Анион, H-А). Они минимизируют сдвиги количества ионов Н⁺ в растворе за счет их связывания с анионом и включения в плохо диссоциирующее соединение – в слабую кислоту. Поэтому общее количество ионов Н⁺ изменяется не так заметно, как это могло бы быть.

Существует три буферные системы жидкостей организма – бикарбонатная, фосфатная, белковая (включая гемоглобиновую).Они вступают в действие моментально и через несколько минут их эффект достигает максимума возможного.

Фосфатная буферная система

Фосфатная буферная система составляет около 2% от всей буферной емкости крови и до 50% буферной емкости мочи. Она образована гидрофосфатом (HPO₄^2–) и дигидрофосфатом (H

2PO₄^–). Дигидрофосфат слабо диссоциирует и ведет себя как слабая кислота, гидрофосфат обладает щелочными свойствами. В норме отношение HРO₄^2– к H₂РO₄^– равно 4 : 1.

При взаимодействии кислот (ионов Н⁺) с двузамещенным фосфатом (HPO₄^2‑) образуется дигидрофосфат (H₂PO₄^–):

Удаление ионов H

⁺ фосфатным буфером

В результате концентрация ионов Н⁺понижается.

При поступлении в кровь оснований (избыток ОН^–‑групп) они нейтрализуются поступающими в плазму от H₂PO₄^–ионами Н⁺:

Удаление щелочных эквивалентов фосфатным буфером

Роль фосфатного буфера особенно высока во внутриклеточном пространстве и в просвете почечных канальцев. Кислотно-основная реакция

мочи зависит только от содержания дигидрофосфата (h3PO4–), т.к. бикарбонат натрия в почечных канальцах реабсорбируется.

Бикарбонатная буферная система

Эта система самая мощная, на ее долю приходится 65% всей буферной мощности крови. Она состоит из бикарбонат-иона (НСО₃^–) и угольной кислоты (Н₂СО₃). В норме отношение HCO₃^– к H₂CO₃ равно 20 : 1.

При поступлении в кровь ионов H⁺ (т.е. кислоты) ионы бикарбоната натрия взаимодействуют с ней и образуется угольная кислота:

При работе бикарбонатной системы концентрация водородных ионов понижается, т.к. угольная кислота является очень слабой кислотой и плохо диссоциирует. При этом в крови не происходит параллельного значимого увеличения концентрации НСО₃^–.

Если в кровь поступают вещества с щелочными свойствами, то они реагируют с угольной кислотой и образуют ионы бикарбоната:

Работа бикарбонатного буфера неразрывно связана с дыхательной системой (с вентиляцией легких). В легочных артериолах при снижении плазменной концентрации СО₂ и благодаря присутствию в эритроцитах фермента карбоангидразы угольная кислота быстро расщепляется с образованием CO

2, удаляемого с выдыхаемым воздухом:

Н₂СО₃→ Н₂О + СО₂↑

Кроме эритроцитов, значительная активность карбоангидразы отмечена в эпителии почечных канальцев, клетках слизистой оболочки желудка, коре надпочечников и клетках печени, в незначительных количествах – в центральной нервной системе, поджелудочной железе и других органах.

Белковая буферная система

Белки плазмы, в первую очередь альбумин, играют роль буфера благодаря своим амфотерным свойствам. Их вклад в буферизацию плазмы крови около 5%.

В кислой среде подавляется диссоциация СООН‑групп аминокислотных радикалов (в аспарагиновой и глутаминовой кислотах), а группы NH

2 (в аргинине и лизине) связывают избыток Н⁺. При этом белок заряжается положительно.

В щелочной среде усиливается диссоциация COOH‑групп, поступающие в плазму ионы Н⁺связывают избыток ОН^–‑ионов и pH сохраняется. Белки в данном случае выступают как кислоты и заряжаются отрицательно.

Изменение заряда буферных групп белка при различных рН

Гемоглобиновая буферная система

Высокой мощностью в крови обладает гемоглобиновый буфер, на него приходится до 28% всей буферной емкости крови. В качестве кислой части буфера выступает оксигенированный гемоглобин H‑HbO2. Он имеет выраженные кислотные свойства и в 80 раз легче отдает ионы водорода, чем восстановленный Н‑Нb, выступающий как основание. Гемоглобиновый буфер можно рассматривать как часть белкового, но его особенностью является

работа в теснейшем контакте с бикарбонатной системой.

Изменение кислотности гемоглобина происходит в тканях и в легких, и вызывается связыванием соответственно H⁺или О₂. Непосредственный механизм действия буфера заключается в присоединении или отдаче иона H⁺остатком гистидина в глобиновой части молекулы (эффект Бора).

В тканях более кислый pH в норме является результатом накопления минеральных (угольной, серной, соляной) и органических кислот (молочной). При компенсации pH данным буфером ионы H⁺ присоединяются к пришедшему оксигемоглобину (HbО

2) и превращают его в H‑HbО₂. Это моментально вызывает отдачу оксигемоглобином кислорода (эффект Бора) и он превращается в восстановленный H‑Hb.

НbO₂+ Н⁺ → [H-HbO₂] → Н-Hb + O₂

В результате снижается количество кислот, в первую очередь Н₂СО₃, продуцируются ионы НСО₃^‑ и тканевое пространство подщелачивается.

В легких после удаления СО₂ (угольной кислоты) происходит защелачивание крови. При этом присоединение О₂ к дезоксигемоглобину H-Hb образует кислоту более сильную, чем угольная. Она отдает свои ионы Н⁺

в среду, предотвращая повышение рН:

Н-Hb + O₂ → [H-HbO₂] → НbO₂ + Н⁺

Работу гемоглобинового буфера рассматривают неотрывно от бикарбонатного буфера:

Основы биохимии Задание 1. «Клеточная теория». Запишите пропущенные слова:

Запишите номера предложений и допишите их:

Первый микроскоп был изобретен Янсеном в (_) году.
Термин «Клетка» ввел (_) в (_) году.
Антоний Ван Левенгук открыл мир (_).
Роберт Броун впервые описал в растительных клетках (_).
В 1838–1839 гг. Матиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали (_).
Т.Шванн считал, что новые клетки образуются (_).
В 1855 г. Рудольф Вирхов доказал, что (_).
Основной единицей строения и жизнедеятельности живых организмов является (_).
Все клетки живых организмов имеют (_).
Клетки образуются только (_).

Задание 2. «Химические вещества клетки». Ответьте на вопросы:

Запишите номера вопросов и дайте ответ одним предложением:

Какие элементы называются биогенными? Сколько их?
Перечислите макроэлементы 1 группы.
Перечислите макроэлементы 2 группы.
Какой заряд на кислороде и атомах водорода в молекуле воды?
Как называется взаимодействие молекул растворенных веществ с молекулами воды?
Какие связи возникают между молекулами воды?
Как называются вещества, растворимые и нерастворимые в воде?
Перечислите функции воды.
При какой температуре вода имеет наибольшую плотность?
Где больше калия и натрия, снаружи мембраны или под мембраной? Каково значение этих ионов?

Задание 3. «Свойства воды»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какой заряд на атоме кислорода и на атомах водорода в молекуле воды?
Сколько водородных связей может образовывать одна молекула воды?
Почему ион натрия имеет положительный заряд?
Почему ион хлора имеет отрицательный заряд?

Задание 4. «Буферные системы»

Фосфатная буферная система:

_Низкий_pH_{Высокий
pH}

НРО₄^2- + Н⁺←―――――――→H₂PO₄^—

Гидрофосфат — ион Дигидрофосфат — ион

Бикарбонатная буферная система:

_Низкий_pH_{Высокий
pH}

НСО₃^— + Н⁺←―――――――→ H₂СO₃

Гидрокарбонат — ион Угольная кислота

Как отреагирует фосфатная буферная система на понижение рН?
Как отреагирует бикарбонатная буферная система на повышение рН?

Задание 5. «Аминокислоты. Образование дипептида»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Что обозначено на рисунке цифрами 1 — 5?
Какие функциональные группировки аминокислоты обеспечивают основные свойства? Кислотные?
Сколько незаменимых аминокислот для взрослого человека?
Какие белки называются полноценными?

Задание 6. «Структуры белковых молекул»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какие структуры белковых молекул изображены на рисунке под цифрами 1 — 4?
Какие связи удерживают остатки аминокислот в полипептиде?
Какие химические связи принимают участие в образовании вторичной структуры?
Какие химические связи принимают участие в образовании третичной структуры?

Задание 7. «Функции белков».

Запишите пропущенные слова:

Структурная функция белков проявляется в том, что (_).
Рецепторная функция белков проявляется в том, что (_).
Регуляторная функция белков проявляется в том, что (_).
Каталитическая функция белков проявляется в том, что (_).
Транспортная функция белков проявляется в том, что (_).
Двигательная функция белков проявляется в том, что (_).
Энергетическая функция белков проявляется в том, что (_).
Запасающая функция белков проявляется в том, что (_).
Защитная функция белков проявляется в том, что (_).

01. Биохимия — Задание Клеточная теория. Запишите пропущенные слова

Подборка по базе: Индивидуальное задание.docx, Практическое задание по Математике.docx, день 7 задание 3.docx, Практическое задание 3. Основы метрологии, стандартизации, серти, Практическое задание к теме 5 (3).docx, Шпак А.А. (1 задание).docx, Индивидуальное практическое задание.docx, 1 задание (1) Гистология.docx, Практическое задание 3.doc, ТО задание №7 Боровой 41 мм.docx

Тема: Основы биохимии

Задание 1. «Клеточная теория». Запишите пропущенные слова:

Запишите номера предложений и допишите их:

Первый микроскоп был изобретен Янсеном в (_) году.
Термин «Клетка» ввел (_) в (_) году.
Антоний Ван Левенгук открыл мир (_).
Роберт Броун впервые описал в растительных клетках (_).
В 1838–1839 гг. Матиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали (_).
Т.Шванн считал, что новые клетки образуются (_).
В 1855 г. Рудольф Вирхов доказал, что (_).
Основной единицей строения и жизнедеятельности живых организмов является (_).
Все клетки живых организмов имеют (_).
Клетки образуются только (_).

Задание 2. «Химические вещества клетки». Ответьте на вопросы:

Запишите номера вопросов и дайте ответ одним предложением:

Какие элементы называются биогенными? Сколько их?
Перечислите макроэлементы 1 группы.
Перечислите макроэлементы 2 группы.
Какой заряд на кислороде и атомах водорода в молекуле воды?
Как называется взаимодействие молекул растворенных веществ с молекулами воды?
Какие связи возникают между молекулами воды?
Как называются вещества, растворимые и нерастворимые в воде?
Перечислите функции воды.
При какой температуре вода имеет наибольшую плотность?

Где больше калия и натрия, снаружи мембраны или под мембраной? Каково значение этих ионов?

Задание 3. «Свойства воды»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какой заряд на атоме кислорода и на атомах водорода в молекуле воды?
Сколько водородных связей может образовывать одна молекула воды?
Почему ион натрия имеет положительный заряд?
Почему ион хлора имеет отрицательный заряд?

Задание 4. «Буферные системы»

Фосфатная буферная система:

_Низкий_pH_{Высокий pH}

НРО₄^2- + Н⁺←―――――――→H₂PO₄^—

Гидрофосфат — ион Дигидрофосфат — ион

Бикарбонатная буферная система:

_Низкий_pH^{_{Высокий pH}}

НСО₃^— + Н⁺←―――――――→ H₂СO₃

Гидрокарбонат — ион Угольная кислота

Как отреагирует фосфатная буферная система на понижение рН?
Как отреагирует бикарбонатная буферная система на повышение рН?

Задание 5. «Аминокислоты. Образование дипептида»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Что обозначено на рисунке цифрами 1 — 5?
Какие функциональные группировки аминокислоты обеспечивают основные свойства? Кислотные?
Сколько незаменимых аминокислот для взрослого человека?
Какие белки называются полноценными?

Задание 6. «Структуры белковых молекул»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какие структуры белковых молекул изображены на рисунке под цифрами 1 — 4?
Какие связи удерживают остатки аминокислот в полипептиде?
Какие химические связи принимают участие в образовании вторичной структуры?
Какие химические связи принимают участие в образовании третичной структуры?

Задание 7. «Функции белков».

Запишите пропущенные слова:

Структурная функция белков проявляется в том, что (_).
Рецепторная функция белков проявляется в том, что (_).
Регуляторная функция белков проявляется в том, что (_).
Каталитическая функция белков проявляется в том, что (_).
Транспортная функция белков проявляется в том, что (_).
Двигательная функция белков проявляется в том, что (_).
Энергетическая функция белков проявляется в том, что (_).
Запасающая функция белков проявляется в том, что (_).
Защитная функция белков проявляется в том, что (_).

Задание 8. «Активный центр фермента»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Что обозначено на рисунке под цифрами 1 — 4?
Как называется участок фермента, взаимодействующий с молекулой субстрата?
Какая структура у белков-ферментов?
Почему при изменении температуры и рН изменяется каталитическая активность ферментов?
Почему ферменты специфичны?
Чем гипотеза Фишера отличается от гипотезы Кошланда?

Задание 9. «Белки»

Запишите номера тестов, против каждого – правильные варианты ответа

Тест 1. На первом месте по массе из органических веществ в клетке находятся:

Углеводы.
Белки.
Липиды.
Нуклеиновые кислоты.

**Тест 2. В состав простых белков входят следующие элементы:

Углерод. 5. Фосфор.
Водород. 6. Азот.
Кислород. 7. Железо.
Сера. 8. Хлор.

Тест 3. Количество различных аминокислот, встречающихся в белках:

170.
26.
20.
10.

**Тест 4. Количество незаменимых для человека аминокислот:

Таких аминокислот нет.
20.
10.
7.

**Тест 5. Неполноценные белки — белки:

В которых отсутствуют некоторые аминокислоты.
В которых отсутствуют некоторые незаменимые аминокислоты.
В которых отсутствуют некоторые заменимые аминокислоты.
Все известные белки являются полноценными.

Тест 6. Придают аминокислотам свойства:

Кислые — радикал, щелочные — аминогруппа.
Кислые — аминогруппа, щелочные — радикал.
Кислые — карбоксильная группа, — щелочные — радикал.
Кислые — карбоксильная группа, щелочные — аминогруппа.

Тест 7. Пептидная связь образуется в результате:

Реакции гидролиза.
Реакции гидратации.
Реакции конденсации.
Все выше перечисленные реакции могут привести к образованию пептидной связи.

Тест 8. Пептидная связь образуется:

Между карбоксильными группами соседних аминокислот.
Между аминогруппами соседних аминокислот.
Между аминогруппой одной аминокислоты и радикалом другой.
Между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксильной группой другой.

**Тест 9. Вторичную структуру белков стабилизируют:

Ковалентные.
Водородные.
Ионные.
Такие связи отсутствуют.

**Тест 10. Третичную структуру белков стабилизируют:

Ковалентные.
Водородные.
Ионные.
Гидрофильно-гидрофобное взаимодействие.

**Тест 11. При окислении 1 г белка образуются:

Вода. 5. Мочевина.
Углекислый газ. 6. 38,9 кДж энергии.
Аммиак.
17, 6 кДж энергии.

Тест 12. В пробирки с пероксидом водорода поместили кусочек вареной колбасы, хлеба, моркови, рубленого яйца. Кислород выделялся в пробирке:

С кусочком вареной колбасы.
С кусочком хлеба.
С кусочком моркови.
С кусочком рубленого яйца.

**Тест 13. Верные суждения:

Ферменты специфичны, каждый фермент обеспечивает реакции одного типа.
Ферменты универсальны и могут катализировать реакции разных типов.
Каталитическая активность ферментов не зависит от рН и температуры.
Каталитическая активность ферментов напрямую зависит от рН и температуры.

**Тест 14. Верные суждения:

Фермент — ключ, субстрат — замок согласно теории Фишера.
Фермент — замок, субстрат — ключ согласно теории Фишера.
После каталитической реакции фермент и субстрат распадаются, образуя продукты реакции.
После каталитической реакции фермент остается неизменным, субстрат распадается, образуя продукты реакции.

Тест 15. Верное суждение:

Витамины являются кофакторами многих ферментов.
Все белки являются биологическими катализаторами, ферментами.
При замерзании происходит необратимая денатурация ферментов.
Ренатурация — утрата трехмерной конфигурации белка без изменения первичной структуры.

Задание 10. «Важнейшие пентозы»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какие углеводы изображены на рисунке цифрами 1 — 2?
В состав каких органических молекул входят данные пентозы?

Задание 11. «Важнейшие гексозы»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какие формы глюкозы изображены на рисунке цифрами 1 — 4?
Как называется изомеры, входящие в состав целлюлозы? Гликогена? Крахмала?

Задание 12. «Функции углеводов».

Запишите пропущенные слова:

Энергетическая функция углеводов проявляется в том, что (_).
Структурная функция углеводов проявляется в том, что (_).
Запасающая функция углеводов проявляется в том, что (_).
Рецепторная функция углеводов проявляется в том, что (_).
Функция углеводов как источника метаболической воды проявляется в том, что (_).
Защитная функция углеводов проявляется в том, что (_).

Задание 13. «Жиры и фосфолипиды»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какие липиды изображены на рисунке цифрами 1 — 2?
Из чего состоит жировая молекула?
Чем ненасыщенная жирная кислота отличается от насыщенной?
Где встречаются вещества, обозначенные на рисунке цифрой 1? Цифрой 2?

Задание 14. «Липиды и их функции».

Запишите пропущенные слова:

Энергетическая функция липидов проявляется в том, что (_).
Структурная функция липидов проявляется в том, что (_).
Запасающая функция липидов проявляется в том, что (_).
Теплоизоляционная функция липидов проявляется в том, что (_).
Функция липидов как источника метаболической воды проявляется в том, что (_).
Регуляторная функция липидов проявляется в том, что (_).
Функция липидов, как кофакторов ферментов проявляется в том, что (_).

Задание 15. «Углеводы и липиды»

Запишите номера тестов, против каждого – правильные варианты ответа

**Тест 1. К моносахаридам относятся:

Крахмал. 5. Свекловичный сахар (сахароза).
Гликоген. 6. Мальтоза.
Глюкоза. 7. Молочный сахар (лактоза).
Дезоксирибоза. 8. Рибоза.

**Тест 2. К полисахаридам относятся:

Крахмал. 5. Рибоза.
Гликоген. 6. Мальтоза.
Глюкоза. 7. Молочный сахар (лактоза).
Дезоксирибоза. 8. Целлюлоза.

**Тест 3. К дисахаридам относятся:

Крахмал. 5. Хитин.
Свекловичный сахар (сахароза). 6. Мальтоза (солодовый сахар).
Глюкоза. 7. Молочный сахар (лактоза).
Дезоксирибоза. 8. Целлюлоза.

Тест 4. В состав молекулы ДНК входят остатки:

Рибозы.
Дезоксирибозы.
Глюкозы.
Фруктозы.

Тест 5. Молекула крахмала состоит:

Из остатков рибозы.
Из остатков -глюкозы.
Из остатков и -глюкозы.
Из остатков дезоксирибозы.

**Тест 6. Углеводы в организме выполняют функции:

Структурную. 5. Обеспечивают взаимодействие клеток, узнавание.
Энергетическую. 6. Источник метаболической воды.
Каталитическую. 7. Запасающую.
Многие являются гормонами.

Тест 7. При полном сгорании 1 г. вещества выделилось 38,9 кДж энергии. Это вещество относится:

К углеводам.
К жирам.
Или к углеводам, или к липидам.
К белкам.

Тест 8. Основу клеточных мембран образуют:

Жиры.
Фосфолипиды.
Воска.
Липиды.

Тест 9. Утверждение: «Фосфолипиды — сложные эфиры глицерина (глицерола) и жирных кислот»:

Верно.
Ошибочно.

**Тест 10. Липиды выполняют в организме следующие функции:

Структурную. 5. Некоторые являются ферментами.
Энергетическую. 6. Источник метаболической воды
Теплоизолирующую. 7. Запасающую.
Некоторые являются гормонами. 8. Витамины A, D, E, K — жирорастворимые.

**Тест 11. Молекула жира состоит из остатков:

Аминокислот.
Нуклеотидов.
Глицерина.
Жирных кислот.

Тест 12. Гликопротеины — это комплекс:

Белков и углеводов.
Нуклеотидов и белков.
Глицерина и жирных кислот.
Углеводов и липидов.

Тест 13. Фосфолипиды — это комплекс:

Белков и углеводов.
Нуклеотидов и белков.
Глицерина и жирных кислот.
Липидов и остатков фосфорной кислоты.

**Тест 14. К пентозам относятся:

Глюкоза.
Фруктоза.
Рибоза.
Дезоксирибоза.

Задание 16. «Строение молекулы ДНК»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

В каких органоидах клетки находится ДНК?
Каковы функции ДНК?
Что обозначено на рисунке цифрами 1 — 6?
Какие пуриновые и пиримидиновые основания входят в состав ДНК?
Каков диаметр молекулы ДНК и каково расстояние между двумя нуклеотидами одной цепи?
Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?
Как цепи ДНК соединены друг с другом?
Чем образованы «края» молекулы ДНК?

Задание 17. «Репликация ДНК»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

В каком виде, и каких органоидах хранится информация о белках в клетках эукариот?

Какой фермент отвечает за образование комплементарной цепи ДНК?
Что является матрицей при удвоении ДНК?
В молекуле ДНК миллион нуклеотидов. Сколько нуклеотидов потребуется при репликации (удвоении) ДНК?
Что необходимо для репликации ДНК?
Фрагмент ДНК имеет следующий состав нуклеотидов:

АТГЦЦГТГЦ

ТАЦГГЦАЦГ

Напишите состав нуклеотидов дочерних цепей, образовавшихся в процессе репликации данного фрагмента. Укажите старые и новые нуклеотидные цепи.

Задание 18. «Репликация ДНК»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Как называется способ удвоения ДНК, при котором одна цепь нуклеотидов остается неизменной, а вторая достраивается по принципу комплементарности?
Как называется цепь нуклеотидов ДНК, на которой происходит непрерывное образование комплементарной цепи ДНК?
Как называются фрагменты ДНК, образующиеся на другой цепи нуклеотидов молекулы ДНК?
Как называются ферменты, «сшивающие» фрагменты Оказаки?
В каком направлении может двигаться фермент ДНК-полимераза?
В каком направлении происходит удлинение образующейся цепи нуклеотидов?
Одна из цепей фрагмента ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: 3’…АТТГГЦАТГ…5′ Напишите последовательность комплементарной цепи, укажите 3′- и 5′- концы.
Фрагмент ДНК содержит 2 000 000 нуклеотидов. В одной цепи нуклеотидов количество А-нуклеотидов 30%, Г-20%, Ц-нуклеотидов 40%. Сколько каких нуклеотидов потребуется при репликации данного фрагмента?

Задание 19. «ДНК»

Запишите номера тестов, против каждого – правильные варианты ответа

**Тест 1. ДНК в клетках эукариот содержится:

В цитоплазме. 5. В пластидах.
В ядре. 6. В комплексе Гольджи.
В рибосомах.
В митохондриях.

Тест 2. Размеры молекулы ДНК у человека:

Ширина 20 мкм, длина до 8 см.
Ширина 2 мкм, длина до 8 см.
Ширина 20нм, длина до 8 см.
Ширина 2 нм, длина до 8 см.

**Тест 3. В состав молекулы ДНК входят пуриновые основания:

Аденин.
Гуанин.
Тимин.
Цитозин.

Тест 4. Фрагмент ДНК содержит 30000 нуклеотидов. Для удвоения фрагмента потребуется свободных нуклеотидов:

60000.
45000.
30000.
15000.

Тест 5. Нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь:

Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и 3′ атом дезоксирибозы другого.
Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и азотистое основание другого.
Через остатки фосфорной кислоты соседних нуклеотидов.
Через дезоксирибозы соседних нуклеотидов.

Тест 6. Фрагмент ДНК содержит 30000 А-нуклеотидов. Для удвоения фрагмента потребуется:

А — 60000, Т — 60000.
А — 30000, Т — 30000.
А — 15000, Т — 15000.
Данных для ответа недостаточно.

Тест 7. Фрагмент ДНК содержит 30000 А-нуклеотидов и 40000 Ц-нуклеотидов. В данном фрагменте Т- и Г-нуклеотидов:

Т — 40000, Г — 30000.
Т — 30000, Г — 40000.
Т — 60000, Г — 80000.
Данных для ответа недостаточно.

**Тест 8. Предложили модель строения молекулы ДНК в 1953 году:

Ф.Крик.
Г.Мендель.
Т.Морган.
Д.Уотсон.

Тест 9. Функции ДНК в клетке:

Один из основных источников энергии.
Принимает непосредственное участие в синтезе белков.
Обеспечивает синтез углеводов и липидов в клетке.
Участвует в хранении и передаче наследственной информации.

**Тест 10. Верные суждения:

Цепи нуклеотидов в молекуле ДНК антипараллельны.
Между А- и Т-нуклеотидами 2 водородные связи, между Г- и Ц-нуклеотидами 3 водородные связи.
А- и Т-нуклеотиды относятся к пиримидиновым нуклеотидам.
В состав нуклеотидов ДНК входит сахар рибоза.

Задание 20. «Строение молекулы РНК»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Каковы функции РНК?
Где образуются РНК?
Что обозначено на рисунке цифрами 1 — 6?
Какие пуриновые и пиримидиновые основания входят в состав РНК?
Какие виды РНК находятся в клетке?
Как нуклеотиды РНК соединены в одну цепь?
Каковы размеры разных видов РНК?

Задание 21. «Строение молекулы АТФ»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Каковы функции АТФ?
Напишите полное название АТФ.
Какое основание и какой сахар входят в состав АТФ?
Сколько энергии выделяется при гидролизе двух макроэргических связей в АТФ?

Задание 22. «РНК, АТФ»

Запишите номера суждений, против верных поставьте +, против ошибочных –

Молекула РНК представляет собой неразветвленную полинуклеотидную цепь.
В состав нуклеотидов РНК входит сахар рибоза.
Азотистые основания в РНК представлены аденином, гуанином, тимином и цитозином.
Самые крупные молекулы РНК содержатся в рибосомах, рРНК.
Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой, но это внутрицепочечные, а не межцепочечные соединения комплементарных нуклеотидов.
Цепи РНК значительно длиннее молекул ДНК.
РНК обеспечивают синтез белков в клетке.
Молекула РНК состоит из двух комплементарно связанных и антипараллельно направленных полинуклеотидных цепей.
Молекулы РНК образуются в результате самоудвоения, репликации.
АТФ представляет собой нуклеотид, образованный остатками азотистого основания (аденина), сахара (дезоксирибозы) и фосфорной кислоты.
При гидролизе макроэргических связей двух моль АТФ до АМФ выделяется около 160 кДж энергии.

Задание 23. Зачет «Химические вещества клетки»

Запишите номера вопросов и дайте ответ одним предложением:

Какие элементы называются биогенными?
Сколько известно биогенных элементов?
Перечислите макроэлементы 1 группы.
Перечислите макроэлементы 2 группы.
Как называется взаимодействие молекул растворенных веществ с молекулами воды?
Какие связи возникают между молекулами воды?
Как называются вещества, растворимые и нерастворимые в воде?
Перечислите функции воды.
При какой температуре вода имеет наибольшую плотность?
Какой заряд на кислороде и атомах водорода в молекуле воды?
Запишите пример буферной системы.
Где больше калия и натрия, снаружи мембраны или под мембраной?
На какие группы делятся углеводы?
Напишите формулы важнейших пентоз.
Какие вещества относятся к полисахаридам?
Что является мономером гликогена, клетчатки?
Какие функции выполняют углеводы?
Что представляют из себя жиры?
Какие липиды входят в состав мембран?
Перечислите жирорастворимые витамины.
Перечислите 5 важнейших функций жиров.
Запишите общую формулу аминокислоты.
Запишите структурную формулу дипептида.
Как называется связь между двумя аминокислотами?
Какие аминокислоты называются незаменимыми? Сколько их?
Какие белки называются полноценными?
Чем представлена первичная структура белков?
Чем представлена и какими связями удерживается вторичная структура белка?
Какими связями удерживается третичная структура белков?
Сколько энергии выделяется при расщеплении 1 г белков, углеводов, липидов?
Перечислите функции белков.
Каковы основные свойства ферментов?
Из остатков каких веществ состоит нуклеотид ДНК?
Запишите структурную формулу нуклеотида ДНК.
Запишите структурную формулу нуклеотида РНК.
Запишите структурную формулу АТФ.
Какие азотистые основания входят в состав нуклеотидов ДНК?
Какие из азотистых оснований пуриновые, какие пиримидиновые?
Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?
Сколько водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями?
Что такое «принцип комплементарности»?
Какие функции выполняют ДНК?
Как нуклеотиды РНК соединяются в полинуклеотидную цепь?
Какие азотистые основания входят в состав нуклеотидов РНК?
Какие функции выполняют РНК?
Сколько энергии в макроэргических связях АТФ?

Задание 24. Важнейшие термины и понятия: «Химические вещества клетки»

Дайте определение терминам или раскройте понятия (одним предложением, подчеркнув важнейшие особенности):

1. Макроэлементы. 2. Буферная система. 3. Гидрофильные вещества. 4. Гидратация. 5. Биогенные элементы. 6. α-аминокислоты. 7. Простые белки. 8. Сложные белки. 9. Полноценные белки. 10. Незаменимые аминокислоты. 11. Амфотерность аминокислот. 12. Пептидная связь. 13. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белка. 14. Денатурация, ренатурация, деградация белка. 15. Специфичность ферментов. 16. Углеводы. 17. Моносахариды. 18. Олигосахариды. 19. Дисахариды. 20. Полисахариды. 21. Гликолипиды. 22. Гликопротеины. 23. 1-4 – гликозидная связь. 24. Крахмал. 25. Целлюлоза. 26. Гликоген. 27. Жиры. 28. Фосфолипиды. 29. Правила Чаргаффа. 30. Нуклеотид ДНК. 31. Комплементарность. 32. Антипараллельность. 33. Репликация. 34. Фрагменты Оказаки. 35. Лидирующая цепь.
Ответы:

Задание 1. 1. 1590 году. 2. Роберт Гук в 1665 г описал небольшие ячейки в срезах пробки и назвал их клетками. 3. Микроорганизмов. 4. Орхидей ядра. 5. Основные положения клеточной теории. 6. Из межклеточного вещества. 7. Новые клетки образуются при делении исходных, материнских клеток. 8. Клетка. 9. Общий план строения. 10. Путем деления.

Задание 2. 1. 24 элемента, чьи функции в живых организмах известны. 2. С, Н, О, N. 3. К, Na, Са, Mg, S, P, Cl, Fe. 4. На кислороде небольшой минус, на атомах водорода – небольшой положительный заряд. 5. Гидратация. 6. Водородные. 7. Растворимые – гидрофильные, нерастворимые – гидрофобные. 8. Растворитель; метаболит; участие в транспорте веществ; участие в реакциях гидролиза; формировании структур молекул, растворимых в воде; участие в терморегуляции и др. 9. +4˚С. 10. Na⁺ снаружи больше в 9 раз чем под мембраной; К⁺ под мембраной в 30 раз больше чем снаружи. Отвечают за возбудимость клеток.

Задание 3. 1. На кислороде небольшой отрицательный, на атомах водорода – небольшой положительный заряд. 2. Четыре. 3. В ядре 11 протонов, электронов — 10, один электрон теряется с внешней орбиты. 4. Хлорид-ион имеет 17 протонов и 18 электронов (2, 8, 8) — заполняется внешняя орбита.

Задание 4. 1. При понижении рН фосфатная буферная система связывает Н⁺, уменьшает кислотность. 2. При повышении рН угольная кислота диссоциирует: H₂СO₃ → НСО₃^— + Н⁺, рН понижается.

Задание 5. 1. 1 – аминогруппа; 2 – радикал; 3 – карбоксильная группа; 4 – образование пептидной связи; 5 – пептидная связь. 2. Основные свойства обеспечивает аминогруппа, кислотные — карбоксильная группа. 3. Десять аминокислот. 4. Полноценные белки содержат все 10 видов незаменимых аминокислот.

Задание 6. 1. 1 – первичная структура; 2 – вторичная структура; 3 – третичная структура; 4 – четвертичная структура. 2. Ковалентные, пептидные. 3. Водородные, ионное взаимодействие. 4. Водородные, ковалентные (S-S связи), ионное взаимодействие, гидрофобное взаимодействие.

Задание 7. 1. Входят в состав клеточных мембран, стенок кровеносных сосудов, в состав хрящей, сухожилий. 2. Белки-рецепторы на медиаторы, гормоны и другие вещества встроены в мембраны клеток. Изменяя структуру, способны передавать сигнал в клетку. 3. Многие гормоны (поджелудочной железы, гипофиза) имеют белковую природу, регулируют различные процессы в организме. 4. Известно более 2 тыс. ферментов, катализирующих различные реакции. Ферменты имеют активный центр, специфичны, скорость катализа зависит от температуры, рН. 5. Многие белки транспортируют различные вещества через мембрану клеток, в цитоплазме клеток. Гемоглобин, например, транспортирует кислород и углекислый газ. 6. Актин и миозин обеспечивают сокращение миофибрилл мышц. Движение хромосом к полюсам клетки происходит за счет белков, образующих микротрубочки веретена деления. 7. При окислении 1г. белка до СО₂, Н₂О и NH₃ выделяется 17,6 кДж энергии. 8. Альбумин белка в яйце — запасной строительный и энергетический материал, запас воды для развития куриного эмбриона. 9. Антитела и интерферон защищают организм от бактерий и вирусной инфекции.

Задание 8. 1. 1 – аминокислоты, принимающие участие в образовании активного центра фермента; 2 – фермент-субстратный комплекс; 3 – взаимодействие активного центра и субстрата согласно гипотезе Фишера; 4 – взаимодействие активного центра и субстрата согласно гипотезе Кошланда. 2. Активный центр фермента. 3. Третичная или четвертичная. 4. Происходит денатурация и активный центр перестает работать нормально. 5. Активный центр может взаимодействовать только с определенным субстратом. 6. По гипотезе Фишера активный центр соответствует по форме молекулам субстрата (замок и ключ), по гипотезе Кошланда активный центр принимает форму субстрата только во время взаимодействия (перчатка и рука).

Задание 9. Тест 1: 2. **Тест 2: 1, 2, 3, 4, 6. Тест 3: 3. **Тест 4: 3. **Тест 5: 2. Тест 6: 4. Тест 7: 3. Тест 8: 4. **Тест 9: 2, 3. **Тест 10: 1, 2, 3, 4. **Тест 11: 1, 2, 3, 4. Тест 12: 3. **Тест 13: 1, 4. **Тест 14: 2, 4. Тест 15: 1.

Задание 10. 1. 1 – развернутая и циклическая формы рибозы; 2 – развернутая и циклическая формы дезоксирибозы. 2. Рибоза входит в состав нуклеотидов РНК, АТФ; дезоксирибоза — в состав нуклеотидов ДНК.

Задание 11. 1. 1 – развернутая форма глюкозы; 2 – циклическая форма -глюкозы; 3, 4 – циклическая форма -глюкозы. 2. В составе целлюлозы остатки -глюкозы , в составе гликогена и крахмала —.-глюкозы.

Задание 12. 1. Основной энергетический материал клетки, при окислении 1 г выделяется Н₂О, СО₂, 17,6 кДж. 2. Входят в состав клеточной стенки растительных клеток (целлюлоза), грибов (хитин), бактерий (муреин). 3. Гликоген в составе растений клеток животных и крахмал у растений — запасной энергетический материал. 4. Углеводы в составе гликокаликса и мембран обеспечивают взаимодействие клеток, узнавание клетками друг друга. 5. Полное окисление углеводов сопровождается выделением углекислого газа и воды. 6. Углеводы в составе слизей защищают пищеварительную и дыхательную системы.

Задание 13. 1. 1 – молекула жира; 2 – молекула фосфоглицерида. 2. Из остатков глицерола и трех карбоновых кислот. 3. Наличием двойных связей в остатках карбоновых кислот. 4. Жиры – запасные питательные вещества, в цитоплазме клеток; фосфоглицериды – в составе клеточных мембран.

Задание 14. 1. При окислении 1 г выделяется 38,9 кДж, Н₂О, СО₂. 2. Фосфолипиды входят в состав клеточных мембран. 3. Растительные и животные жиры и — запасной энергетический материал. 4. Жир плохо проводит тепло, подкожная жировая клетчатка защищает от переохлаждения. 5. Полное окисление жиров сопровождается выделением большого количества углекислого газа и воды. 6. Жирорастворимые половые гормоны — важнейшие регуляторы метаболизма и поведения. 7. Жирорастворимые витамины A,D,E,К входят в состав ферментов.

Задание 15. **Тест 1: 3, 4, 8. **Тест 2: 1, 2, 8. **Тест 3: 2, 6, 7. Тест 4: 2. Тест 5: 2. **Тест 6: 1, 2, 5, 6, 7. Тест 7: 2. Тест 8: 2. Тест 9: 2. **Тест 10: 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8. **Тест 11: 3, 4. Тест 12: 1. Тест 13: 4. **Тест 14: 3, 4.

Задание 16. 1. В ядре, митохондриях, пластидах. 2. Хранение и передача наследственной информации. 3. 1 – фосфорная кислота; 2 – сахар, дезоксирибоза; 4 – пуриновые и пиримидиновые азотистые основания; 4 – нуклеозид; 5 – нуклеотид; 6 – фрагмент цепи ДНК. 4. Пуриновые: аденин, гуанин; пиримидиновые – тимин, цитозин. 5. Диаметр ДНК 2 нм, расстояние между нуклеотидами одной цепи – 0,34 нм. 6. Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и 3’– атом дезоксирибозы другого нуклеотида. 7. Комплементарно и антипараллельно. 8. Чередующимися остатками фосфорной кислоты и дезоксирибозы.

Задание 17. 1. В ДНК ядра, митохондрий и пластид, в виде последовательности нуклеотидов. 2. ДНК-полимераза. 3. Каждая цепь нуклеотидов молекулы ДНК является матрицей для синтеза второй, комплементарной цепи нуклеотидов. 4. Миллион. 5. Ферменты, один из них ДНК-полимераза; нуклеозидтрифосфаты. 6.

ТАЦГГЦАЦГ — новая цепь нуклеотидов

АТГЦЦГТГЦ — старая цепь нуклеотидов

ТАЦГГЦАЦГ — старая цепь нуклеотидов

АТГЦЦГТГЦ — новая цепь нуклеотидов

Задание 18. 1. Полуконсервативный. 2. Лидирующая. 3. Фрагменты Оказаки. 4. Лигазы. 5. От 3′-конца к 5′-концу. 6. От 5′-конца к 3′-концу. 7. 5’…ТААЦЦГТАЦ…3′. 8. А-нуклеотидов 400 000, Т-нуклеотидов – 400 000, Г-нуклеотидов 600 000, Ц-нуклеотидов – 600 000.

Задание 19. **Тест 1: 2, 4, 5. Тест 2: 4. **Тест 3: 1, 2. Тест 4: 3. Тест 5: 1. Тест 6: 2. Тест 7: 2. **Тест 8: 1, 4. Тест 9: 4. **Тест 10: 1, 2.

Задание 20. 1. Различные виды РНК участвуют в биосинтезе белка: иРНК переносит информацию о структуре белка в цитоплазму; рРНК входит в состав рибосом; тРНК транспортирует аминокислоты в рибосомы. 2. В ядре, в ядрышках. 3. 1 – фосфорная кислота; 2 – сахар, рибоза; 3 — пуриновые и пиримидиновые азотистые основания; 4 — нуклеозид РНК; 5 — нуклеотид ДНК; 6 — соединение рибонуклеотидов в полинуклеотидную цепь. 2. Пуриновые: аденин, гуанин; пиримидиновые — урацил, цитозин. 3. Информационные — иРНК, транспортные — тРНК, рибосомные — рРНК. 4. Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и 3′ – атом рибозы другого нуклеотида. 5. Информационная РНК – до 30 000 нуклеотидов; рибосомные РНК – 3000-5000 нуклеотидов; транспортные РНК – 76-85 нуклеотидов.

Задание 21. 1. Универсальный биологический аккумулятор энергии. Энергию АТФ клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, нервных импульсов, свечения. 2. Аденозинтрифосфорная кислота. 3. Основание — аденин, сахар — рибоза. 4. 80 кДж (или 30,6 кДж х 2)

Задание 22. 1 – да; 2 да; 3 – нет; 4 – нет; 5 – да; 6 – нет; 7 – да; 8 – нет; 9 – нет; 10 – нет; 11 – да.

Задание 23. 1. Элементы, выполняющие в живых организмах определенные функции. 2. 24 элемента. 3. O, C, H, N. 4. K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fe. 5. Гидратация, образование около них гидратной оболочки. 6. Водородные. 7. Гидрофильные – растворимые и гидрофобные – не растворимые в воде. 8. Растворитель для полярных (гидрофильных) веществ, участвует в реакциях гидролиза, гидратации, выполняет транспортные функции, участвует в терморегуляции, сглаживает колебания температуры в клетке и организме, предохраняет водоемы от промерзания. 9 При +4°С. 10. На кислороде небольшой отрицательный, на атомах водорода – небольшие положительные заряды. 11. НРО₄^2- + Н⁺←→H₂PO₄^—. 12. Натрия больше снаружи клетки, чем внутри, калия больше внутри клетки, чем снаружи. 13. Моносахариды, олигосахариды, полисахариды. 14. С₅Н₁₀О₄ — дезоксирибоза, С₅Н₁₀О₅ — рибоза. 15. Гликоген, крахмал, клетчатка, муреин, хитин. 16. Мономер гликогена -глюкоза, клетчатки -глюкоза. 17. Энергетическая, запасающая, структурная, рецепторная, защитная. 18. Сложные эфиры глицерола и высших жирных кислот. 19. Фосфолипиды. 20. A, D, E, K. 21. Энергетическая, структурная, запасающая, терморегуляторная, защитно-механическая, источник метаболической воды.

22. 23.

24. Пептидная. 25. Незаменимые — аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в организме человека. Таких аминокислот 10. 26. Полноценные белки содержат все незаменимые аминокислоты. 27. Последовательностью аминокислот в полипептидной цепи. 28. -спиралью, водородными связями, иногда еще и ионными. 29. Водородными, ионными, ковалентными S-S связями, гидрофильно-гидрофобным взаимодействием. 30. При окислении белков и углеводов — 17,6 кДж; липидов — 38,9 кДж. 31. Структурная, транспортная, регуляторная, защитная, двигательная, запасающая, каталитическая, энергетическая. 32. Специфичность. Скорость катализа зависит от температуры, рН, концентрации субстрата и фермента. 33. Фосфорной кислоты, дезоксирибозы, азотистого основания.

34. 35. 36.

37. Аденин, тимин, гуанин, цитозин. 38. Аденин, гуанин – пуриновые; тимин, цитозин – пиримидиновые. 39. Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и 3′-атом дезоксирибозы другого. 40. Между А и Т — две, между Г и Ц — три водородные связи. 41. Принцип соответствия, дополнения, при котором между определенными азотистыми основаниями нуклеотидов образуются водородные связи. 42. Хранение и передача наследственных свойств. 43. Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и 3′-атом рибозы другого. 44. Аденин, урацил, гуанин, цитозин. 45. иРНК – переносит информацию о белке из ядра в цитоплазму, рРНК входит в состав рибосом, тРНК транспортирует аминокислоты к рибосомам. 46. Две связи по 40 кДж, всего 80 кДж.

Задание 24. 1. Элементы, на долю которых приходится 99,9% от массы клеток. 2. Система, способная противостоять изменениям рН. 3. Вещества, растворимые в воде. 4. Взаимодействие молекул воды с ионами или заряженными группами различных соединений, образование вокруг них гидратных оболочек. 5. 24 элемента, для которых известны выполняемые ими в клетках определенные функции. 6. Аминокислоты, у которых и аминогруппа и карбоксильная группа находятся при первом, α-атоме углерода. 7. Белки, состоящие только из остатков α-аминокислот. 8. Белки, в состав которых входит небелковый компонент (липопротеины, гликопротеины, металлопротеины). 9. Белки, в состав которых входят все незаменимые аминокислоты. 10. Аминокислоты, не синтезируемые в организме человека. 11. Способность аминогруппы присоединять протон, а карбоксильной группы его отдавать. 12. Связь между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой в молекуле пептида. 13. Первичная – последовательность аминокислотных остатков в полипептиде; вторичная — α-спиральные участки и β-структурные образования, удерживающиеся водородными связями между СО- и NН-группами, участвующими в образовании пептидных связей; третичная – глобулярная укладка полипептидной цепи, удерживается S-S связями между остатками цистеина, гидрофобных, электростатических и водородных связей; четвертичная – ассоциация нескольких полипептидов в единую структуру. 14. Денатурация – разрушение структур белковой молекулы, кроме первичной. Ренатурация – восстановление нативной структуры белка и восстановление его свойств. Деградация – разрушение первичной структуры белка. 15. Способность фермента взаимодействовать с определенным субстратом или группой сходных субстратов. 16. Органические вещества, производные многоатомных спиртов, состоящие из С, Н, О. 17. Простые углеводы, общая формула (СН₂О)_n, где n больше или равно 3. 18. Сложные углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков. 19. Олигосахариды, молекулы которых образованы двумя остатками моносахаридов. 20. Высокомолекулярные органические вещества, мономерами которых являются простые углеводы. Как правило, в состав полисахаридов входит несколько сотен остатков мономерных единиц. 21. Углеводные производные липидов. 22. Углеводные производные белков. 23. Связь, образующаяся в результате реакции конденсации между 1 и 4 атомами углерода моносахаридов. 24. Полисахарид с общей формулой (С₆Н₁₀О₅)n, где n – количество остатков α-глюкозы. 25. Линейный полимер β-глюкозы, основной структурный углевод клеточных стенок растений. 26. Основной резервный углевод животных и человека, состоит из остатков α-глюкозы, его молекулы более разветвлены чем молекулы амилопектина. 27. Сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. 28. Сложные эфиры многоатомных спиртов с высшими жирными кислотами, содержащие остаток фосфорной кислоты. 29. Соответствие количества пуриновых азотистых оснований количеству пиримидиновых (А + Г) = (Т + Ц), количество А-нуклеотидов равно количеству Т-нуклеотидов, количество Г-нуклеотидов равно количеству Ц-нуклеотидов. 30. Химическое соединение, состоящее из остатков трех веществ: азотистого основания, дезоксирибозы, фосфорной кислоты. 31. Принцип соответствия, дополнения, при котором между определенными азотистыми основаниями нуклеотидов образуются водородные связи. 32. Разнонаправленное расположение цепей нуклеотидов в молекуле ДНК, т.е. против 3′-углерода сахара одной цепи находится 5′-углерод второй. 33. Удвоение молекулы ДНК. 34. Репликация ДНК на отстающей цепи происходит фрагментами, которые получили название «фрагменты Оказаки». 35. Цепь нуклеотидов, по которой ДНК-полимераза движется непрерывно в направлении от 3′- к 5′-концу.

Биохимия клетки — презентация онлайн

Основные определения и понятия
основ биохимии клетки
Задача:
Проверить знание основных определений и
понятий основ биохимии
Химический состав клетки:
Какие элементы относятся к элементам 1-й группы?
С, Н, О, N..
Какие элементы относятся к элементам 2-й группы? :
K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fe.
Сколько процентов от массы приходится на элементы 1 и 2 группы:
Элементы 1-й группы – 98%, элементы 2-й группы – 2%.
Какие элементы называются макроэлементами?
Элементы, количество которых составляет до 0,001% от массы тела,
называются макроэлементами.
Какие элементы называются микро- и ультрамикроэлементами?
Элементы, на долю которых приходится от 0,001 до 0,000001%, –
микроэлементами, а элементы, содержание которых не превышает
0,000001%, – ультрамикроэлементами.
Почему молекула воды – диполь?
Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны
атомов водорода сильнее, в результате общие пары электронов
смещены в молекуле воды в его сторону.
Химический состав клетки:
Какие вещества относятся к гидрофильным веществам?
Вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания).
Хорошо растворяются в воде и некоторые неионные, но полярные
соединения, т. е. в молекуле которых присутствуют заряженные
(полярные) группы, например сахара, простые спирты, аминокислоты.
Почему липиды нерастворимы в воде?
Молекулы липидов не имеют заряда, не гидратируются.
Почему воду относят к веществам с большой теплоемкостью? Какое это
имеет значение для организмов?
Вода способна поглощать тепловую энергию при минимальном повышении
собственной температуры. Большая теплоемкость воды защищает
ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры.
Как происходит регуляция теплоотдачи с помощью воды?
Многие организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений,
потоотделение у животных).
Какое значение имеет высокая теплопроводность воды?
Обеспечивает равномерное распределение тепла по всему организму.
Почему твердый лед легче, чем жидкая вода?
Плотность воды в твердом состоянии меньше чем в жидком, благодаря
этому лед образуется на поверхности воды.
Химический состав клетки:
Каков заряд снаружи мембраны и под мембраной?
Снаружи мембраны положительный заряд, под мембраной –
отрицательный.
Чем определяется кислотность или основность раствора?
Кислотность или основность раствора определяется концентрацией в
нем ионов Н+.
Что такое буферность?
Способность клетки поддерживать рН на уровне 7,0 -7,4.
Как при низком рН отреагирует фосфатная буферная система?
Фосфатная буферная система:
Низкий pH
НРО42- +
Н+
Высокий pH
h3PO4-
Гидрофосфат — ион
Дигидрофосфат — ион
Как при высоком рН отреагирует бикарбонатная буферная система?
Бикарбонатная буферная система:
Низкий pH
НСО3- +
Н+
Гидрокарбонат — ион
Высокий pH
h3СO3
Угольная кислота
Углеводы:
Какие элементы входят в состав углеводов? Какова общая формула
углеводов?
Углерод, водород и кислород. Сх(Н2О)у, где х ≥ у.
Какие классы углеводов различают?
Различают три основных класса углеводов: простые –
моносахариды, и сложные – олигосахариды и полисахариды.
Назовите важнейшие моносахариды:
Из моносахаридов наибольшее значение для живых организмов
имеют рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза.
Назовите важнейшие дисахариды:
Сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар),
лактоза (молочный сахар).
Назовите важнейшие полисахариды:
Крахмал (запасной углевод растений), гликоген (запасной углевод
животных), целлюлоза (клеточная стенка растений), хитин
(клеточная стенка грибов), муреин (клеточная стенка бактерий).
Чем отличаются альфа и бета-изомеры глюкозы?
Гидроксильная группа при первом атоме углерода может
располагаться как под плоскостью цикла ( -изомер), так и над ней
( -изомер).
Углеводы:
Что известно об энергетической функции углеводов?
Это основная функция, при полном окислении 1 г выделяется 17,6
кДж. Энергии.
В какой форме запасают углеводы растения и животные?
Растения – в форме крахмала, животные – в форме гликогена.
Что известно о структурной функции углеводов?
Клеточная стенка растений состоит из целлюлозы, грибов – из
хитина, бактерий – из муреина.
Липиды:
Какие органические молекулы можно назвать липидами?
Вещества, молекулы которых неполярны и, следовательно,
гидрофобны. Они практически нерастворимы в воде, но хорошо
растворимы в органических растворителях (бензин, хлороформ,
эфир)..
Что можно сказать о строении жиров?
Жиры состоят из трех остатков высокомолекулярных жирных кислот,
присоединенных к одной молекуле трехатомного спирта глицерина.
Что можно сказать о фосфолипидах?
Фосфолипиды по своей структуре сходны с жирами, но в их молекуле
один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной
кислоты. Фосфолипиды являются составным компонентом клеточных
мембран.
Что можно сказать о стероидах?
Стероиды – это липиды, не содержащие жирных кислот и имеющие
особую структуру. К стероидам относятся гормоны, в частности
кортизон, вырабатываемый корой надпочечников, различные половые
гормоны, витамины A, D, Е, К и ростовые вещества растений.
Липиды:
Почему жиры являются основным запасающим веществом у живых
организмов?
При полном окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. То есть
жиры дают более чем в 2 раза больше энергии по сравнению с
углеводами.
Кенгуровая крыса не пьет всю жизнь. Как ей это удается?
Использует метаболическую воду. При окислении 1 г жира
образуется более 1 г воды. Кроме этого вода есть в пище.
Какие гормоны относятся к липидам?
Кортизон, вырабатываемый корой надпочечников, различные половые
гормоны.
Какие липиды выполняют строительную функцию?
Компоненты клеточных мембран: фосфолипиды, липопротеины,
гликолипиды, холестерин.
Белки:
Белки – полимеры. Мономеры белков:
20 видов аминокислот.
Какие аминокислоты называются незаменимыми? Сколько их?
Аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в организме
называются незаменимыми. 10 аминокислот незаменимы для
человека.
Какие группировки придают аминокислоте кислые и основные
свойства?
Аминогруппа придает основные свойства – легко присоединяет Н+,
карбоксильная группа придает кислые свойства – легко отдает Н+.
Между какими группировками образуется пептидная связь?
Между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксильной группой
другой аминокислоты.
Какие белки называются простыми? Сложными?
Простые белки — белки, состоящие только из аминокислот,
сложные белки – белки, содержащие помимо аминокислот еще и
небелковую — простетическую группу.
Белки:
Какие белки называются полноценными? Неполноценными?
Полноценные белки содержат весь набор незаменимых
аминокислот, если в их составе отсутствует хотя бы одна
незаменимая аминокислота – белки неполноценные.
Какие связи удерживают витки спирали вторичной структуры белка?
Водородные, между аминогруппой и карбоксильной группой разных
аминокислотных остатков.
Что из себя представляет третичная структура белка?
Специфическую конфигурацию, имеющую вид клубка (глобулу).
Прочность третичной структуры обеспечивается ионными,
водородными и дисульфидными (—S—S—) связями между
остатками цистеина, а также гидрофобным взаимодействием.
Что такое четвертичная структура белковой молекулы?
Характерна не для всех белков. Возникает в результате
соединения нескольких глобул в сложный комплекс. Например,
гемоглобин крови человека представляет комплекс из четырех
таких субъединиц.
Что такое денатурация?
Утрата белковой молекулой своей природной структуры
называется денатурацией.
Белки:
Какие белки называются кислыми?
Белки, в которых больше кислых аминокислот.
Какие белки называются нейтральными?
Белки, в которых одинаковое количество карбоксильных и аминогрупп.
Почему белки являются мощными буферными исистемами?
Способны присоединять или отдавать ионы водорода, поддерживая
определенный уровень рН.
Что такое денатурация белка?
Процесс утраты трехмерной конформации, присущей данной
молекуле белка, называют денатурацией.
Что такое ренатурация?
Процесс восстановления структуры белка после денатурации
называется ренатурацией.
Приведите примеры растворимых и нерастворимых белков:
Растворимые (белки плазмы крови – фибриноген, протромбин,
альбумин, глобулины), нерастворимые белки, выполняющие
механические функции (фиброин, кератин, коллаген).
Приведите примеры белков, устойчивых к внешним воздействиям:
Фиброин – белок паутины, кератин – белки волос, коллаген – белок
сухожилий.
Белки:
В какой среде находится аминокислоты
А? Ответ поясните.
В основной, так как карбоксильная
группа потеряла ион водорода.
В какой среде находится аминокислоты
Б? Ответ поясните.
В нейтральной, так как ион водорода
с карбоксильной группой перешел на
аминогруппу.
В какой среде находится аминокислоты
В? Ответ поясните.
В кислой, так как карбоксильная
группа присоединила лишний ион
водорода.
Белки:
Строительная функция белков проявляется :
Белки входят в состав всех клеточных мембран и органоидов клетки.
Преимущественно из белка состоят стенки кровеносных сосудов,
хрящи, сухожилия, волосы и ногти..
Двигательную функцию выполняют:
особые сократительные белки в жгутиках, ресничках, мышцах.
Транспортная функция белков проявляется:
Транспортные белки в наружной мембране клеток переносят
различные вещества из окружающей среды в цитоплазму, гемоглобин
миоглобин транспортируют кислород.
Защитная функция белков проявляется в том, что:
Антитела, вырабатываемые лимфоцитами, блокируют чужеродные
белки; фибрин и тромбин предохраняют организм от кровопотери.
Регуляторная функция белков:
Белки-гормоны (гормоны гипофиза, поджелудочной железы)
участвуют в росте, размножении и других жизненно важных
процессах. Например, инсулин регулирует содержание сахара в крови.
Белки:
Сигнальная функция:
В мембрану клетки встроены белки, способные изменять свою
третичную структуру в ответ на действие факторов внешней
среды. Так происходит прием сигналов из внешней среды и передача
информации в клетку..
Энергетическая функция:
При полном расщеплении 1 г белка до конечных продуктов
выделяется 17,6 кДж энергии. Однако в качестве источника энергии
белки используются крайне редко.
Каталитическая функция:
Белки — ферменты способны ускорять биохимические реакции в
клетке в десятки и сотни миллионов раз.
Кофермент:
Небелковое соединение, входящее в состав фермента. В качестве
коферментов выступают различные органические вещества, как
правило витамины, и неорганические — ионы различных металлов.
Белки:
Активный центр:
Небольшой участок, на котором идет данная реакция,
который взаимодействует с молекулой субстрата..
Специфичность ферментов:
Форма и химическое строение активного центра
таковы, что с ним могут связываться только
определенные молекулы в силу их комплементарности
друг другу.
Зависимость скорости катализа от концентрации
фермента:
Чем больше концентрация фермента, тем больше
скорость.
Зависимость скорости катализа от концентрации
субстрата:
Чем больше концентрация субстрата, тем больше
скорость, но до насыщения активных центров.
Зависимость скорости катализа от температуры:
Повышение скорости катализа до 36 градусов, затем
понижение и при 60 градусах большинство ферментов
не функционирует.
ДНК:
Нуклеиновые кислоты – биополимеры. Мономеры:
Нуклеотиды, дезоксирибонуклеотиды в ДНК, рибонуклеотиды в РНК.
Что представляет собой нуклеотид?
Нуклеотид состоит из остатков трех веществ: фосфорной кислоты,
сахара – дезоксирибозы или рибозы и азотистого основания.
Какие азотистые основания входят в состав нуклеотидов ДНК?
Пуриновые – аденин и гуанин, пиримидиновые – тимин и цитозин.
Как нуклеотиды одной цепи соединены друг с другом?
Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и 3’-атом
дезоксирибозы другого.
Как полинуклеотидные цепи соединены в молекуле ДНК?
Комплементарно (против А – Т, против Г – Ц) и антипараллельно
(против 3′ атома углерода одной цепи 5′-атом углерода другой).
Какова длина отрезка молекулы ДНК, состоящей из 100 пар нуклеотидов?
Длина 10 пар (одного витка) равна 3,4 нм, значит 100 пар – 34 нм.
Какой отрезок ДНК будет при нагревании денатурировать быстрее:
ААААТТТТ или ГГГГЦЦЦЦ
ТТТТАААА
ЦЦЦЦГГГГ?
Первый, так как удерживается 16 водородными связями а второй – 24
водородными связями.
ДНК:
Когда и кем была определена структура молекулы ДНК?
В 1953 г. американским биологом Дж.Уотсоном и английским физиком
Ф.Криком.
Сформулируйте правила Э.Чаргаффа:
В любом фрагменте ДНК содержание остатков гуанина всегда точно
соответствует содержанию цитозина, а аденина — тимину.
Каков диаметр молекулы ДНК?
Диаметр двойной спирали ДНК — 2 нм.
Сколько пар нуклеотидов в одном витке спирали и какова длина одного
витка спирали ДНК?
Шаг общей спирали, на который приходится 10 пар нуклеотидов — 3,4
нм.
Какова длина одной молекулы ДНК и 46 молекул, находящихся в ядре
клетки человека?
Длина молекулы — до нескольких сантиметров. В ядре клетки
человека общая длина 46 молекул ДНК около 1 м.
Какие функции выполняют молекулы ДНК?
Отвечают за хранение, реализацию и передачу генетической
информации дочерним клеткам.
РНК, АТФ, витамины:
Нуклеотиды РНК состоят из трех компонентов:
Углевода, азотистого основания и остатка фосфорной кислоты.
Азотистые основание в составе РНК:
Аденин, урацил, гуанин, цитозин.
Углевод в составе РНК:
Рибоза.
Различают три вида РНК:
Информационные РНК (иРНК), транспортные РНК (тРНК),
рибосомные РНК (рРНК).
Информационные РНК отвечают:
За перенос информации о белке из ядра в цитоплазму.
Транспортные РНК отвечают:
За транспорт аминокислот в рибосомы.
Рибосомные РНК отвечают:
Входят в состав рибосом, рибосомы отвечаю за синтез белка.
РНК содержится:
В ядре, цитоплазме, рибосомах, митохондриях и пластидах.
РНК, АТФ, витамины:
По химической природе АТФ:
Нуклеотид с тремя остатками фосфорной кислоты..
Углевод в составе АТФ:
Рибоза.
Азотистое основание в составе АТФ:
Аденин.
Гидролиз АТФ до АДФ сопровождается выделением:
40 кДж энергии.
Гидролиз АДФ до АМФ сопровождается выделением:
40 кДж энергии.
Связи, богатые энергией в молекуле АТФ называются:
Макроэргические.
Макроэргических связей в молекуле АДФ:
Одна, 40 кДж.
Энергия АТФ используется:
Для мышечной работы, реакций биосинтеза, транспорта молекул.
РНК, АТФ, витамины:
Витамины необходимы для нормального обмена веществ, так как:
Соединяясь с белками в качестве коферментов, они приводят к
образованию ферментов..
Коферменты:
Витамины и другие малые органические молекулы, ионы металлов,
которые соединяясь с белками приводят к образованию ферментов.
Жирорастворимые витамины:
А, D, Е, К.
В каких изученных молекулах встречается углевод рибоза?
РНК, АТФ
Азотистое основание аденин входит в состав:
ДНК, РНК, АТФ
Остатки фосфорной кислоты входят в состав:
ДНК, РНК, АТФ
Самые крупные органические молекулы:
ДНК
Молекулы-полимеры:
Нуклеиновые кислоты, полисахариды, белки

Тема №11855 Ответы к заданиям по биохимии 24 темы

Тема №11855

Тема: Основы биохимии

Задание 1. «Клеточная теория». Запишите пропущенные слова:

Запишите номера предложений и допишите их:

Первый микроскоп был изобретен Янсеном в (_) году.
Термин «Клетка» ввел (_) в (_) году.
Антоний Ван Левенгук открыл мир (_).
Роберт Броун впервые описал в растительных клетках (_).
В 1838–1839 гг. Матиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали (_).
Т.Шванн считал, что новые клетки образуются (_).
В 1855 г. Рудольф Вирхов доказал, что (_).
Основной единицей строения и жизнедеятельности живых организмов является (_).
Все клетки живых организмов имеют (_).
Клетки образуются только (_).

Задание 2. «Химические вещества клетки». Ответьте на вопросы:

Запишите номера вопросов и дайте ответ одним предложением:

Какие элементы называются биогенными? Сколько их?
Перечислите макроэлементы 1 группы.
Перечислите макроэлементы 2 группы.
Какой заряд на кислороде и атомах водорода в молекуле воды?
Как называется взаимодействие молекул растворенных веществ с молекулами воды?
Какие связи возникают между молекулами воды?
Как называются вещества, растворимые и нерастворимые в воде?
Перечислите функции воды.
При какой температуре вода имеет наибольшую плотность?
Где больше калия и натрия, снаружи мембраны или под мембраной? Каково значение этих ионов?
Задание 3. «Свойства воды»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какой заряд на атоме кислорода и на атомах водорода в молекуле воды?
Сколько водородных связей может образовывать одна молекула воды?
Почему ион натрия имеет положительный заряд?
Почему ион хлора имеет отрицательный заряд?

Задание 4. «Буферные системы»

Фосфатная буферная система:

Низкий pH Высокий pH

НРО42- + Н+ ←―――――――→h3PO4-

Гидрофосфат — ион Дигидрофосфат — ион

Бикарбонатная буферная система:

Низкий pH Высокий pH

НСО3- + Н+ ←―――――――→ h3СO3

Гидрокарбонат — ион Угольная кислота

Как отреагирует фосфатная буферная система на понижение рН?
Как отреагирует бикарбонатная буферная система на повышение рН?

Задание 5. «Аминокислоты. Образование дипептида»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Что обозначено на рисунке цифрами 1 — 5?
Какие функциональные группировки аминокислоты обеспечивают основные свойства? Кислотные?
Сколько незаменимых аминокислот для взрослого человека?
Какие белки называются полноценными?

Задание 6. «Структуры белковых молекул»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какие структуры белковых молекул изображены на рисунке под цифрами 1 — 4?
Какие связи удерживают остатки аминокислот в полипептиде?
Какие химические связи принимают участие в образовании вторичной структуры?
Какие химические связи принимают участие в образовании третичной структуры?

Задание 7. «Функции белков».

Запишите пропущенные слова:

Структурная функция белков проявляется в том, что (_).
Рецепторная функция белков проявляется в том, что (_).
Регуляторная функция белков проявляется в том, что (_).
Каталитическая функция белков проявляется в том, что (_).
Транспортная функция белков проявляется в том, что (_).
Двигательная функция белков проявляется в том, что (_).
Энергетическая функция белков проявляется в том, что (_).
Запасающая функция белков проявляется в том, что (_).
Защитная функция белков проявляется в том, что (_).

Задание 8. «Активный центр фермента»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Что обозначено на рисунке под цифрами 1 — 4?
Как называется участок фермента, взаимодействующий с молекулой субстрата?
Какая структура у белков-ферментов?
Почему при изменении температуры и рН изменяется каталитическая активность ферментов?
Почему ферменты специфичны?
Чем гипотеза Фишера отличается от гипотезы Кошланда?

Задание 9. «Белки»

Запишите номера тестов, против каждого – правильные варианты ответа

Тест 1. На первом месте по массе из органических веществ в клетке находятся:

Углеводы.
Белки.
Липиды.
Нуклеиновые кислоты.

**Тест 2. В состав простых белков входят следующие элементы:

Углерод. 5. Фосфор.
Водород. 6. Азот.
Кислород. 7. Железо.
Сера. 8. Хлор.

Тест 3. Количество различных аминокислот, встречающихся в белках:

170.
26.
20.
10.

**Тест 4. Количество незаменимых для человека аминокислот:

Таких аминокислот нет.
20.
10.
7.

**Тест 5. Неполноценные белки — белки:

В которых отсутствуют некоторые аминокислоты.
В которых отсутствуют некоторые незаменимые аминокислоты.
В которых отсутствуют некоторые заменимые аминокислоты.
Все известные белки являются полноценными.

Тест 6. Придают аминокислотам свойства:

Кислые — радикал, щелочные — аминогруппа.
Кислые — аминогруппа, щелочные — радикал.
Кислые — карбоксильная группа, — щелочные — радикал.
Кислые — карбоксильная группа, щелочные — аминогруппа.

Тест 7. Пептидная связь образуется в результате:

Реакции гидролиза.
Реакции гидратации.
Реакции конденсации.
Все выше перечисленные реакции могут привести к образованию пептидной связи.

Тест 8. Пептидная связь образуется:

Между карбоксильными группами соседних аминокислот.
Между аминогруппами соседних аминокислот.
Между аминогруппой одной аминокислоты и радикалом другой.
Между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксильной группой другой.

**Тест 9. Вторичную структуру белков стабилизируют:

Ковалентные.
Водородные.
Ионные.
Такие связи отсутствуют.

**Тест 10. Третичную структуру белков стабилизируют:

Ковалентные.
Водородные.
Ионные.
Гидрофильно-гидрофобное взаимодействие.

**Тест 11. При окислении 1 г белка образуются:

Вода. 5. Мочевина.
Углекислый газ. 6. 38,9 кДж энергии.
Аммиак.
17, 6 кДж энергии.

Тест 12. В пробирки с пероксидом водорода поместили кусочек вареной колбасы, хлеба, моркови, рубленого яйца. Кислород выделялся в пробирке:

С кусочком вареной колбасы.
С кусочком хлеба.
С кусочком моркови.
С кусочком рубленого яйца.

**Тест 13. Верные суждения:

Ферменты специфичны, каждый фермент обеспечивает реакции одного типа.
Ферменты универсальны и могут катализировать реакции разных типов.
Каталитическая активность ферментов не зависит от рН и температуры.
Каталитическая активность ферментов напрямую зависит от рН и температуры.

**Тест 14. Верные суждения:

Фермент — ключ, субстрат — замок согласно теории Фишера.
Фермент — замок, субстрат — ключ согласно теории Фишера.
После каталитической реакции фермент и субстрат распадаются, образуя продукты реакции.
После каталитической реакции фермент остается неизменным, субстрат распадается, образуя продукты реакции.

Тест 15. Верное суждение:

Витамины являются кофакторами многих ферментов.
Все белки являются биологическими катализаторами, ферментами.
При замерзании происходит необратимая денатурация ферментов.
Ренатурация — утрата трехмерной конфигурации белка без изменения первичной структуры.

Задание 10. «Важнейшие пентозы»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какие углеводы изображены на рисунке цифрами 1 — 2?
В состав каких органических молекул входят данные пентозы?

Задание 11. «Важнейшие гексозы»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какие формы глюкозы изображены на рисунке цифрами 1 — 4?
Как называется изомеры, входящие в состав целлюлозы? Гликогена? Крахмала?

Задание 12. «Функции углеводов».

Запишите пропущенные слова:

Энергетическая функция углеводов проявляется в том, что (_).
Структурная функция углеводов проявляется в том, что (_).
Запасающая функция углеводов проявляется в том, что (_).
Рецепторная функция углеводов проявляется в том, что (_).
Функция углеводов как источника метаболической воды проявляется в том, что (_).
Защитная функция углеводов проявляется в том, что (_).

Задание 13. «Жиры и фосфолипиды»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какие липиды изображены на рисунке цифрами 1 — 2?
Из чего состоит жировая молекула?
Чем ненасыщенная жирная кислота отличается от насыщенной?
Где встречаются вещества, обозначенные на рисунке цифрой 1? Цифрой 2?

Задание 14. «Липиды и их функции».

Запишите пропущенные слова:

Энергетическая функция липидов проявляется в том, что (_).
Структурная функция липидов проявляется в том, что (_).
Запасающая функция липидов проявляется в том, что (_).
Теплоизоляционная функция липидов проявляется в том, что (_).
Функция липидов как источника метаболической воды проявляется в том, что (_).
Регуляторная функция липидов проявляется в том, что (_).
Функция липидов, как кофакторов ферментов проявляется в том, что (_).

Задание 15. «Углеводы и липиды»

Запишите номера тестов, против каждого – правильные варианты ответа

**Тест 1. К моносахаридам относятся:

Крахмал. 5. Свекловичный сахар (сахароза).
Гликоген. 6. Мальтоза.
Глюкоза. 7. Молочный сахар (лактоза).
Дезоксирибоза. 8. Рибоза.

**Тест 2. К полисахаридам относятся:

Крахмал. 5. Рибоза.
Гликоген. 6. Мальтоза.
Глюкоза. 7. Молочный сахар (лактоза).
Дезоксирибоза. 8. Целлюлоза.

**Тест 3. К дисахаридам относятся:

Крахмал. 5. Хитин.
Свекловичный сахар (сахароза). 6. Мальтоза (солодовый сахар).
Глюкоза. 7. Молочный сахар (лактоза).
Дезоксирибоза. 8. Целлюлоза.

Тест 4. В состав молекулы ДНК входят остатки:

Рибозы.
Дезоксирибозы.
Глюкозы.
Фруктозы.

Тест 5. Молекула крахмала состоит:

Из остатков рибозы.
Из остатков -глюкозы.
Из остатков и -глюкозы.
Из остатков дезоксирибозы.

**Тест 6. Углеводы в организме выполняют функции:

Структурную. 5. Обеспечивают взаимодействие клеток, узнавание.
Энергетическую. 6. Источник метаболической воды.
Каталитическую. 7. Запасающую.
Многие являются гормонами.

Тест 7. При полном сгорании 1 г. вещества выделилось 38,9 кДж энергии. Это вещество относится:

К углеводам.
К жирам.
Или к углеводам, или к липидам.
К белкам.

Тест 8. Основу клеточных мембран образуют:

Жиры.
Фосфолипиды.
Воска.
Липиды.

Тест 9. Утверждение: «Фосфолипиды — сложные эфиры глицерина (глицерола) и жирных кислот»:

Верно.
Ошибочно.

**Тест 10. Липиды выполняют в организме следующие функции:

Структурную. 5. Некоторые являются ферментами.
Энергетическую. 6. Источник метаболической воды
Теплоизолирующую. 7. Запасающую.
Некоторые являются гормонами. 8. Витамины A, D, E, K — жирорастворимые.

**Тест 11. Молекула жира состоит из остатков:

Аминокислот.
Нуклеотидов.
Глицерина.
Жирных кислот.

Тест 12. Гликопротеины — это комплекс:

Белков и углеводов.
Нуклеотидов и белков.
Глицерина и жирных кислот.
Углеводов и липидов.

Тест 13. Фосфолипиды — это комплекс:

Белков и углеводов.
Нуклеотидов и белков.
Глицерина и жирных кислот.
Липидов и остатков фосфорной кислоты.

**Тест 14. К пентозам относятся:

Глюкоза.
Фруктоза.
Рибоза.
Дезоксирибоза.

Задание 16. «Строение молекулы ДНК»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

В каких органоидах клетки находится ДНК?
Каковы функции ДНК?
Что обозначено на рисунке цифрами 1 — 6?
Какие пуриновые и пиримидиновые основания входят в состав ДНК?
Каков диаметр молекулы ДНК и каково расстояние между двумя нуклеотидами одной цепи?
Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?
Как цепи ДНК соединены друг с другом?
Чем образованы «края» молекулы ДНК?

Задание 17. «Репликация ДНК»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

В каком виде, и каких органоидах хранится информация о белках в клетках эукариот?
Какой фермент отвечает за образование комплементарной цепи ДНК?
Что является матрицей при удвоении ДНК?
В молекуле ДНК миллион нуклеотидов. Сколько нуклеотидов потребуется при репликации (удвоении) ДНК?
Что необходимо для репликации ДНК?
Фрагмент ДНК имеет следующий состав нуклеотидов:

АТГЦЦГТГЦ

ТАЦГГЦАЦГ

Задание 18. «Репликация ДНК»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Как называется способ удвоения ДНК, при котором одна цепь нуклеотидов остается неизменной, а вторая достраивается по принципу комплементарности?
Как называется цепь нуклеотидов ДНК, на которой происходит непрерывное образование комплементарной цепи ДНК?
Как называются фрагменты ДНК, образующиеся на другой цепи нуклеотидов молекулы ДНК?
Как называются ферменты, «сшивающие» фрагменты Оказаки?
В каком направлении может двигаться фермент ДНК-полимераза?
В каком направлении происходит удлинение образующейся цепи нуклеотидов?
Одна из цепей фрагмента ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: 3’…АТТГГЦАТГ…5′ Напишите последовательность комплементарной цепи, укажите 3′- и 5′- концы.
Фрагмент ДНК содержит 2 000 000 нуклеотидов. В одной цепи нуклеотидов количество А-нуклеотидов 30%, Г-20%, Ц-нуклеотидов 40%. Сколько каких нуклеотидов потребуется при репликации данного фрагмента?

Задание 19. «ДНК»

Запишите номера тестов, против каждого – правильные варианты ответа

**Тест 1. ДНК в клетках эукариот содержится:

В цитоплазме. 5. В пластидах.
В ядре. 6. В комплексе Гольджи.
В рибосомах.
В митохондриях.

Тест 2. Размеры молекулы ДНК у человека:

Ширина 20 мкм, длина до 8 см.
Ширина 2 мкм, длина до 8 см.
Ширина 20нм, длина до 8 см.
Ширина 2 нм, длина до 8 см.

**Тест 3. В состав молекулы ДНК входят пуриновые основания:

Аденин.
Гуанин.
Тимин.
Цитозин.

Тест 4. Фрагмент ДНК содержит 30000 нуклеотидов. Для удвоения фрагмента потребуется свободных нуклеотидов:

60000.
45000.
30000.
15000.

Тест 5. Нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь:

Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и 3′ атом дезоксирибозы другого.
Через остаток фосфорной кислоты одного нуклеотида и азотистое основание другого.
Через остатки фосфорной кислоты соседних нуклеотидов.
Через дезоксирибозы соседних нуклеотидов.

Тест 6. Фрагмент ДНК содержит 30000 А-нуклеотидов. Для удвоения фрагмента потребуется:

А — 60000, Т — 60000.
А — 30000, Т — 30000.
А — 15000, Т — 15000.
Данных для ответа недостаточно.

Тест 7. Фрагмент ДНК содержит 30000 А-нуклеотидов и 40000 Ц-нуклеотидов. В данном фрагменте Т- и Г-нуклеотидов:

Т — 40000, Г — 30000.
Т — 30000, Г — 40000.
Т — 60000, Г — 80000.
Данных для ответа недостаточно.

**Тест 8. Предложили модель строения молекулы ДНК в 1953 году:

Ф.Крик.
Г.Мендель.
Т.Морган.
Д.Уотсон.

Тест 9. Функции ДНК в клетке:

Один из основных источников энергии.
Принимает непосредственное участие в синтезе белков.
Обеспечивает синтез углеводов и липидов в клетке.
Участвует в хранении и передаче наследственной информации.

**Тест 10. Верные суждения:

Цепи нуклеотидов в молекуле ДНК антипараллельны.
Между А- и Т-нуклеотидами 2 водородные связи, между Г- и Ц-нуклеотидами 3 водородные связи.
А- и Т-нуклеотиды относятся к пиримидиновым нуклеотидам.
В состав нуклеотидов ДНК входит сахар рибоза.

Задание 20. «Строение молекулы РНК»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Каковы функции РНК?
Где образуются РНК?
Что обозначено на рисунке цифрами 1 — 6?
Какие пуриновые и пиримидиновые основания входят в состав РНК?
Какие виды РНК находятся в клетке?
Как нуклеотиды РНК соединены в одну цепь?
Каковы размеры разных видов РНК?

Задание 21. «Строение молекулы АТФ»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Каковы функции АТФ?
Напишите полное название АТФ.
Какое основание и какой сахар входят в состав АТФ?
Сколько энергии выделяется при гидролизе двух макроэргических связей в АТФ?

Задание 22. «РНК, АТФ»

Запишите номера суждений, против верных поставьте +, против ошибочных –

Молекула РНК представляет собой неразветвленную полинуклеотидную цепь.
В состав нуклеотидов РНК входит сахар рибоза.
Азотистые основания в РНК представлены аденином, гуанином, тимином и цитозином.
Самые крупные молекулы РНК содержатся в рибосомах, рРНК.
Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой, но это внутрицепочечные, а не межцепочечные соединения комплементарных нуклеотидов.
Цепи РНК значительно длиннее молекул ДНК.
РНК обеспечивают синтез белков в клетке.
Молекула РНК состоит из двух комплементарно связанных и антипараллельно направленных полинуклеотидных цепей.
Молекулы РНК образуются в результате самоудвоения, репликации.
АТФ представляет собой нуклеотид, образованный остатками азотистого основания (аденина), сахара (дезоксирибозы) и фосфорной кислоты.
При гидролизе макроэргических связей двух моль АТФ до АМФ выделяется около 160 кДж энергии.

Задание 23. Зачет «Химические вещества клетки»

Запишите номера вопросов и дайте ответ одним предложением:

Какие элементы называются биогенными?
Сколько известно биогенных элементов?
Перечислите макроэлементы 1 группы.
Перечислите макроэлементы 2 группы.
Как называется взаимодействие молекул растворенных веществ с молекулами воды?
Какие связи возникают между молекулами воды?
Как называются вещества, растворимые и нерастворимые в воде?
Перечислите функции воды.
При какой температуре вода имеет наибольшую плотность?
Какой заряд на кислороде и атомах водорода в молекуле воды?
Запишите пример буферной системы.
Где больше калия и натрия, снаружи мембраны или под мембраной?
На какие группы делятся углеводы?
Напишите формулы важнейших пентоз.
Какие вещества относятся к полисахаридам?
Что является мономером гликогена, клетчатки?
Какие функции выполняют углеводы?
Что представляют из себя жиры?
Какие липиды входят в состав мембран?
Перечислите жирорастворимые витамины.
Перечислите 5 важнейших функций жиров.
Запишите общую формулу аминокислоты.
Запишите структурную формулу дипептида.
Как называется связь между двумя аминокислотами?
Какие аминокислоты называются незаменимыми? Сколько их?
Какие белки называются полноценными?
Чем представлена первичная структура белков?
Чем представлена и какими связями удерживается вторичная структура белка?
Какими связями удерживается третичная структура белков?
Сколько энергии выделяется при расщеплении 1 г белков, углеводов, липидов?
Перечислите функции белков.
Каковы основные свойства ферментов?
Из остатков каких веществ состоит нуклеотид ДНК?
Запишите структурную формулу нуклеотида ДНК.
Запишите структурную формулу нуклеотида РНК.
Запишите структурную формулу АТФ.
Какие азотистые основания входят в состав нуклеотидов ДНК?
Какие из азотистых оснований пуриновые, какие пиримидиновые?
Как нуклеотиды ДНК соединены в одну цепь?
Сколько водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями?
Что такое «принцип комплементарности»?
Какие функции выполняют ДНК?
Как нуклеотиды РНК соединяются в полинуклеотидную цепь?
Какие азотистые основания входят в состав нуклеотидов РНК?
Какие функции выполняют РНК?
Сколько энергии в макроэргических связях АТФ?

Задание 24. Важнейшие термины и понятия: «Химические вещества клетки»

Дайте определение терминам или раскройте понятия (одним предложением, подчеркнув важнейшие особенности):

Задание 7. «Функции белков».

Тема: Основы биохимии

Задание 1. «Клеточная теория». Запишите пропущенные слова:

Запишите номера предложений и допишите их:

Первый микроскоп был изобретен Янсеном в (_) году.
Термин «Клетка» ввел (_) в (_) году.
Антоний Ван Левенгук открыл мир (_).
Роберт Броун впервые описал в растительных клетках (_).
В 1838–1839 гг. Матиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали (_).
Т.Шванн считал, что новые клетки образуются (_).
В 1855 г. Рудольф Вирхов доказал, что (_).
Основной единицей строения и жизнедеятельности живых организмов является (_).
Все клетки живых организмов имеют (_).
Клетки образуются только (_).

Задание 2. «Химические вещества клетки». Ответьте на вопросы:

Запишите номера вопросов и дайте ответ одним предложением:

Какие элементы называются биогенными? Сколько их?
Перечислите макроэлементы 1 группы.
Перечислите макроэлементы 2 группы.
Какой заряд на кислороде и атомах водорода в молекуле воды?
Как называется взаимодействие молекул растворенных веществ с молекулами воды?
Какие связи возникают между молекулами воды?
Как называются вещества, растворимые и нерастворимые в воде?
Перечислите функции воды.
При какой температуре вода имеет наибольшую плотность?
Где больше калия и натрия, снаружи мембраны или под мембраной? Каково значение этих ионов?

Задание 3. «Свойства воды»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Какой заряд на атоме кислорода и на атомах водорода в молекуле воды?
Сколько водородных связей может образовывать одна молекула воды?
Почему ион натрия имеет положительный заряд?
Почему ион хлора имеет отрицательный заряд?

Задание 4. «Буферные системы»

Фосфатная буферная система:

_Низкий_pH_{Высокий pH}

НРО₄^2- + Н⁺←―――――――→H₂PO₄^—

Гидрофосфат — ион Дигидрофосфат — ион

Бикарбонатная буферная система:

_Низкий_pH^{_{Высокий pH}}

НСО₃^— + Н⁺←―――――――→ H₂СO₃

Гидрокарбонат — ион Угольная кислота

1. Как отреагирует фосфатная буферная система на понижение рН?

2. Как отреагирует бикарбонатная буферная система на повышение рН?

Задание 5. «Аминокислоты. Образование дипептида»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Что обозначено на рисунке цифрами 1 — 5?
Какие функциональные группировки аминокислоты обеспечивают основные свойства? Кислотные?
Сколько незаменимых аминокислот для взрослого человека?
Какие белки называются полноценными?

Задание 6. «Структуры белковых молекул»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

1. Какие структуры белковых молекул изображены на рисунке под цифрами 1 — 4?

2. Какие связи удерживают остатки аминокислот в полипептиде?

3. Какие химические связи принимают участие в образовании вторичной структуры?

4. Какие химические связи принимают участие в образовании третичной структуры?

Задание 7. «Функции белков».

Запишите пропущенные слова:

1. Структурная функция белков проявляется в том, что (_).

2. Рецепторная функция белков проявляется в том, что (_).

3. Регуляторная функция белков проявляется в том, что (_).

4. Каталитическая функция белков проявляется в том, что (_).

5. Транспортная функция белков проявляется в том, что (_).

6. Двигательная функция белков проявляется в том, что (_).

7. Энергетическая функция белков проявляется в том, что (_).

8. Запасающая функция белков проявляется в том, что (_).

9. Защитная функция белков проявляется в том, что (_).

26.4 Кислотно-щелочной баланс — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Определите самую мощную буферную систему в теле
Определите самую быструю буферную систему в теле
Опишите белковые буферные системы.
Объясните, каким образом дыхательная система влияет на pH крови
Опишите, как почки влияют на кислотно-щелочной баланс

Правильное физиологическое функционирование зависит от очень жесткого баланса между концентрациями кислот и оснований в крови.Кислотный баланс измеряется с помощью шкалы pH, как показано на рисунке 26.4.1. Различные буферные системы позволяют крови и другим биологическим жидкостям поддерживать узкий диапазон pH даже в условиях возмущений. Буфер — это химическая система, которая предотвращает радикальное изменение pH жидкости, подавляя изменение концентрации ионов водорода в случае избытка кислоты или основания. Чаще всего вещество, поглощающее ионы, представляет собой либо слабую кислоту, которая поглощает ионы гидроксила, либо слабое основание, которое поглощает ионы водорода.

Рисунок 26.4.1 — Шкала pH: На этой диаграмме показано, где на шкале pH попадают многие распространенные вещества.

Буферные системы в организме человека чрезвычайно эффективны, и разные системы работают с разной скоростью. Химическим буферам в крови требуется всего несколько секунд, чтобы отрегулировать pH. Дыхательные пути могут повышать pH крови за считанные минуты, выдыхая CO ₂ из тела. Почечная система также может регулировать pH крови за счет выведения ионов водорода (H ⁺) и сохранения бикарбоната, но для достижения эффекта этот процесс занимает от нескольких часов до дней.

Буферные системы, функционирующие в плазме крови, включают белки плазмы, фосфат, а также буферы бикарбоната и угольной кислоты. Почки помогают контролировать кислотно-щелочной баланс, выводя ионы водорода и вырабатывая бикарбонат, который помогает поддерживать pH плазмы крови в пределах нормы. Белковые буферные системы работают преимущественно внутри клеток.

Белковые буферы в плазме крови и клетках

Почти все белки могут функционировать как буферы. Белки состоят из аминокислот, которые содержат положительно заряженные аминогруппы и отрицательно заряженные карбоксильные группы.Заряженные области этих молекул могут связывать ионы водорода и гидроксила и, таким образом, действовать как буферы. Буферизация белками составляет две трети буферной способности крови и большую часть буферизации внутри клеток.

Гемоглобин как буфер

Гемоглобин — основной белок внутри эритроцитов, на его долю приходится треть массы клетки. Во время превращения CO ₂ в бикарбонат ионы водорода, высвобождающиеся в результате реакции, забуфериваются гемоглобином, который восстанавливается за счет диссоциации кислорода.Эта буферизация помогает поддерживать нормальный pH. В легочных капиллярах этот процесс меняется на противоположный, чтобы повторно сформировать CO ₂, который затем может диффундировать в воздушные мешочки и выдыхаться в атмосферу. Этот процесс подробно обсуждается в главе, посвященной дыхательной системе.

Фосфатный буфер

Фосфаты обнаруживаются в крови в двух формах: дигидрофосфат натрия (Na ₂ H ₂ PO ₄ ^—), который является слабой кислотой, и моногидрофосфат натрия (Na ₂ HPO4 ^{2 —}), что является слабой базой.Когда Na ₂ HPO4 ^2- вступает в контакт с сильной кислотой, такой как HCl, основание захватывает второй ион водорода с образованием слабой кислоты Na ₂ H ₂ PO ₄ ^— и хлорид натрия, NaCl. Когда Na ₂ HPO4 ²⁻ (слабая кислота) вступает в контакт с сильным основанием, таким как гидроксид натрия (NaOH), слабая кислота снова превращается в слабое основание и образует воду. Кислоты и основания все еще присутствуют, но они удерживают ионы.

HCl + Na ₂ HPO ₄ → NaH ₂ PO ₄ + NaCl

(сильная кислота) + (слабое основание) → (слабая кислота) + (соль)

NaOH + NaH ₂ PO ₄ → Na ₂ HPO ₄ + H ₂ O

(сильное основание) + (слабая кислота) → (слабое основание) + (вода)

Буфер на основе бикарбонатно-угольной кислоты

Буфер бикарбонат-угольная кислота работает аналогично фосфатным буферам. Бикарбонат регулируется в крови натрием, как и ионы фосфата.Когда бикарбонат натрия (NaHCO ₃) вступает в контакт с сильной кислотой, такой как HCl, образуются угольная кислота (H ₂ CO ₃), которая является слабой кислотой, и NaCl. Когда угольная кислота вступает в контакт с сильным основанием, таким как NaOH, образуются бикарбонат и вода.

NaHCO ₃ + HCl → H ₂ CO ₃ + NaCl

(бикарбонат натрия) + (сильная кислота) → (слабая кислота) + (соль)

H ₂ CO ₃ + NaOH → HCO _3- + H ₂ O

(слабая кислота) + (сильное основание) → (бикарбонат) + (вода)

Как и в случае фосфатного буфера, слабая кислота или слабое основание захватывает свободные ионы, что предотвращает значительное изменение pH.Ионы бикарбоната и углекислота присутствуют в крови в соотношении 20: 1, если pH крови находится в пределах нормы. Эта система захвата, содержащая в 20 раз больше бикарбоната, чем угольной кислоты, наиболее эффективна при буферных изменениях, которые могут сделать кровь более кислой. Это полезно, потому что большинство метаболических отходов организма, таких как молочная кислота и кетоны, являются кислотами. Уровень угольной кислоты в крови контролируется истечением CO ₂ через легкие. В красных кровяных тельцах карбоангидраза вызывает диссоциацию кислоты, делая кровь менее кислой.Из-за этой кислотной диссоциации CO ₂ выдыхается (см. Уравнения выше). Уровень бикарбоната в крови контролируется через почечную систему, где ионы бикарбоната в почечном фильтрате сохраняются и передаются обратно в кровь. Однако бикарбонатный буфер является первичной буферной системой для ПФ, окружающего клетки в тканях по всему телу.

CO ₂ + H ₂ O ↔ H ₂ CO ₃ ↔ H ⁺ + HCO ₃ ^—

** ПРИМЕЧАНИЕ РЕДАКТОРА: добавьте цифру, подобную Marieb 26.12 из 10 издания

Дыхательная система способствует поддержанию баланса кислот и оснований в организме, регулируя уровень углекислоты в крови (рис. 26.4.2). CO ₂ в крови легко реагирует с водой с образованием угольной кислоты, и уровни CO ₂ и угольной кислоты в крови находятся в равновесии. Когда уровень CO ₂ в крови повышается (как это происходит, когда вы задерживаете дыхание), избыток CO ₂ вступает в реакцию с водой с образованием дополнительной угольной кислоты, снижая pH крови.Увеличение частоты и / или глубины дыхания (которое вы можете почувствовать «побуждение» сделать после задержки дыхания) позволяет выдохнуть больше CO ₂. Потеря CO ₂ из организма снижает уровень углекислоты в крови и, таким образом, приводит к повышению pH до нормального уровня. Как вы могли догадаться, этот процесс работает и в обратном направлении. Чрезмерное глубокое и быстрое дыхание (как при гипервентиляции) выводит из крови CO ₂ и снижает уровень угольной кислоты, делая кровь слишком щелочной.Этот кратковременный алкалоз можно вылечить, вдохнув выдыхаемый воздух в бумажный пакет. Повторное вдыхание выдыхаемого воздуха быстро снизит pH крови до нормального.

Рисунок 26.4.2 — Дыхательная регуляция крови pH: Дыхательная система может снизить pH крови, удаляя CO ₂ из крови.

Химические реакции, регулирующие уровни CO ₂ и угольной кислоты, происходят в легких, когда кровь проходит через легочные капилляры.Незначительной корректировки дыхания обычно достаточно, чтобы отрегулировать pH крови, изменив количество выдыхаемого CO ₂. Фактически, удвоение частоты дыхания менее чем на 1 минуту, удаление «лишнего» CO ₂, увеличило бы pH крови на 0,2. Это обычная ситуация, если вы занимаетесь интенсивными упражнениями в течение определенного периода времени. Чтобы поддерживать необходимое производство энергии, вы будете производить избыток CO ₂ (и молочную кислоту, если упражнения превышают ваш аэробный порог).Чтобы уравновесить повышенное производство кислоты, частота дыхания увеличивается, чтобы удалить CO ₂. Это помогает предотвратить развитие ацидоза.

Организм регулирует частоту дыхания с помощью хеморецепторов, которые в основном используют CO ₂ в качестве сигнала. Датчики периферической крови находятся в стенках аорты и сонных артерий. Эти датчики сигнализируют мозгу о немедленной корректировке частоты дыхания при повышении или понижении уровня CO ₂.Тем не менее, другие сенсоры находятся в самом мозгу. Изменения pH спинномозговой жидкости влияют на дыхательный центр в продолговатом мозге, который может напрямую модулировать частоту дыхания, чтобы вернуть pH в нормальный диапазон.

Гиперкапния или аномально повышенный уровень CO в крови ₂ возникает в любой ситуации, которая нарушает дыхательные функции, включая пневмонию и застойную сердечную недостаточность. Снижение дыхания (гиповентиляция) из-за наркотиков, таких как морфин, барбитураты или этанол (или даже просто задержка дыхания), также может привести к гиперкапнии.Гипокапния, или аномально низкий уровень CO ₂ в крови, возникает при любой причине гипервентиляции, которая вызывает выброс CO ₂, такой как отравление салицилатом, повышенная комнатная температура, лихорадка или истерия.

Почечная регуляция кислотно-щелочного баланса организма направлена на метаболический компонент буферной системы. В то время как дыхательная система (вместе с дыхательными центрами в головном мозге) контролирует уровень углекислоты в крови, контролируя выдыхание CO ₂, почечная система контролирует уровень бикарбоната в крови.Снижение уровня бикарбоната в крови может быть результатом ингибирования карбоангидразы некоторыми диуретиками или чрезмерной потери бикарбоната из-за диареи. Уровни бикарбоната в крови также обычно ниже у людей с болезнью Аддисона (хроническая надпочечниковая недостаточность), у которых снижен уровень альдостерона, и у людей с поражением почек, таким как хронический нефрит. Наконец, низкий уровень бикарбоната в крови может быть результатом повышенного уровня кетонов (обычно при неуправляемом сахарном диабете), которые связывают бикарбонат в фильтрате и препятствуют его сохранению.

Бикарбонат-ионы, HCO ₃ ^—, обнаруженные в фильтрате, необходимы для бикарбонатной буферной системы, однако клетки канальца не проницаемы для ионов бикарбоната. Этапы подачи ионов бикарбоната в систему показаны на рисунке 26.4.3 и кратко изложены ниже:

Шаг 1: Ионы натрия реабсорбируются из фильтрата в обмен на H ⁺ по антипортовому механизму в апикальных мембранах клеток, выстилающих почечные канальцы.
Шаг 2: Клетки вырабатывают ионы бикарбоната, которые могут шунтироваться в перитубулярные капилляры.
Шаг 3: Когда доступен CO ₂, реакция приводит к образованию угольной кислоты, которая диссоциирует с образованием бикарбонат-иона и иона водорода.
Шаг 4: Ион бикарбоната проходит в перитубулярные капилляры и возвращается в кровь. Ион водорода секретируется в фильтрат, где он может стать частью новых молекул воды и реабсорбироваться как таковой или удаляться с мочой.

Рисунок 26.4.3 Сохранение бикарбоната в почках. Трубчатые клетки не проницаемы для бикарбонатов; таким образом, бикарбонат скорее сохраняется, чем реабсорбируется. Указаны этапы 1 и 2 консервирования бикарбоната.

Также возможно, что соли в фильтрате, такие как сульфаты, фосфаты или аммиак, будут захватывать ионы водорода. Если это произойдет, ионы водорода будут недоступны для объединения с ионами бикарбоната и образования CO ₂. В таких случаях ионы бикарбоната не сохраняются из фильтрата в кровь, что также способствует дисбалансу pH и ацидозу.

Ионы водорода также конкурируют с калием за обмен с натрием в почечных канальцах. Если калия присутствует больше, чем обычно, происходит обмен калия, а не ионов водорода, и повышенное содержание калия попадает в фильтрат. Когда это происходит, меньшее количество ионов водорода в фильтрате участвует в превращении бикарбоната в CO ₂ и сохраняется меньше бикарбоната. Если калия меньше, в фильтрат попадает больше ионов водорода, которые заменяются натрием, и сохраняется больше бикарбоната.

Хлорид-ионы играют важную роль в нейтрализации зарядов положительных ионов в организме. Если хлорид теряется, организм использует ионы бикарбоната вместо потерянных ионов хлора. Таким образом, потеря хлорида приводит к повышенной реабсорбции бикарбоната почечной системой.

Заболевания…

Кислотно-щелочной баланс: кетоацидоз Диабетический ацидоз или кетоацидоз чаще всего возникает у людей с плохо контролируемым сахарным диабетом. Когда определенные ткани организма не могут получить достаточное количество глюкозы, они зависят от расщепления жирных кислот для получения энергии.Когда ацетильные группы разрывают цепи жирных кислот, ацетильные группы затем неферментативно объединяются с образованием кетоновых тел, ацетоуксусной кислоты, бета-гидроксимасляной кислоты и ацетона, которые повышают кислотность крови. В этом состоянии мозг не получает достаточного количества топлива — глюкозы — для производства всего АТФ, необходимого для функционирования.

Кетоацидоз может быть тяжелым и, если его не выявить и не лечить должным образом, может привести к диабетической коме, которая может быть фатальной. Распространенным ранним признаком кетоацидоза является глубокое учащенное дыхание, когда организм пытается избавиться от CO ₂ и компенсировать ацидоз.Другой распространенный симптом — запах изо рта из-за выдоха ацетона. Другие симптомы включают сухость кожи и рта, покраснение лица, тошноту, рвоту и боль в животе. Лечение диабетической комы заключается в приеме внутрь или инъекции сахара; его профилактика — правильное ежедневное введение инсулина.

Человек, страдающий диабетом и принимающий инсулин, может вызвать кетоацидоз, если пропущена доза инсулина. Среди людей с диабетом 2 типа люди латиноамериканского и афроамериканского происхождения с большей вероятностью заболеют кетоацидозом, чем люди другого этнического происхождения, хотя причина этого неизвестна.

Обзор главы

В организме существует множество буферных систем, которые помогают поддерживать pH крови и других жидкостей в узком диапазоне — от 7,35 до 7,45. Буфер — это вещество, предотвращающее радикальное изменение pH жидкости за счет поглощения избыточных ионов водорода или гидроксила. Чаще всего вещество, поглощающее ион, представляет собой либо слабую кислоту, которая поглощает ион гидроксила (OH ^—), либо слабое основание, которое поглощает ион водорода (H ⁺).Некоторые вещества служат в качестве буферов в организме, включая белки клеток и плазмы, гемоглобин, фосфаты, ионы бикарбоната и угольную кислоту. Бикарбонатный буфер представляет собой первичную буферную систему ПФ, окружающего клетки в тканях по всему телу. Дыхательная и почечная системы также играют важную роль в кислотно-основном гомеостазе, удаляя из организма соответственно CO ₂ и ионы водорода.

Вопросы о критическом мышлении

1. Опишите сохранение ионов бикарбоната в почечной системе.

2. Опишите контроль уровня углекислоты в крови через дыхательную систему.

Глоссарий

гиперкапния: аномально повышенный уровень CO в крови ₂

гипокапния: аномально низкий уровень CO в крови ₂

Решения

Ответы на вопросы о критическом мышлении

Ионы бикарбоната свободно фильтруются через клубочки.Они не могут свободно проходить в клетки почечных канальцев и должны превращаться в СО ₂ в фильтрате, который может проходить через клеточную мембрану. Ионы натрия реабсорбируются на мембране, а ионы водорода вытесняются в фильтрат. Ионы водорода соединяются с бикарбонатом, образуя угольную кислоту, которая диссоциирует на газ CO ₂ и воду. Газ диффундирует в почечные клетки, где карбоангидраза катализирует свое превращение обратно в бикарбонат-ион, который попадает в кровь.
Уровень углекислоты в крови контролируется через дыхательную систему путем выброса CO ₂ из легких. Формула образования ионов бикарбоната обратима, если концентрация CO ₂ уменьшается. Когда это происходит в легких, углекислота превращается в газ, и концентрация кислоты снижается. Скорость дыхания определяет количество выдыхаемого CO ₂. Если скорость увеличивается, в крови меньше кислоты; если скорость снижается, кровь может стать более кислой.

Физиология, кислотно-щелочной баланс — StatPearls

Введение

Для поддержания гомеостаза человеческий организм использует множество физиологических приспособлений. Одно из них — поддержание кислотно-щелочного баланса. При отсутствии патологических состояний pH человеческого тела колеблется от 7,35 до 7,45, при среднем значении 7,40. Почему именно этот номер? Почему бы не использовать нейтральное число 7,0 вместо слабощелочного 7,40? Такой уровень pH идеален для многих биологических процессов, одним из самых важных является насыщение крови кислородом.Кроме того, многие промежуточные продукты биохимических реакций в организме ионизируются при нейтральном pH, что затрудняет использование этих промежуточных продуктов.

pH ниже 7,35 — ацидемия, а pH выше 7,45 — алкалиемия. Из-за важности поддержания уровня pH в необходимом узком диапазоне в организме человека есть компенсаторные механизмы. Это обсуждение призвано дать общее представление о кислотно-щелочном балансе в организме, обеспечивая систематический подход к пациентам, которые обращаются с состояниями, вызывающими изменения pH.

Человеческое тело испытывает четыре основных типа кислотных заболеваний: метаболический ацидоз, метаболический алкалоз, респираторный ацидоз и респираторный алкалоз. Если возникает одно из этих условий, человеческое тело должно вызвать противовес в виде противоположного состояния. Например, если человек страдает метаболической ацидемией, его организм будет пытаться вызвать респираторный алкалоз, чтобы компенсировать это. Компенсация редко приводит к полностью нормальному значению pH 7,4. При использовании терминов ацидемия или алкалиемия подразумевается, что в целом pH является кислым или щелочным, соответственно.Хотя это и не обязательно, может быть полезно использовать эту терминологию, чтобы различать отдельные процессы и общий статус pH пациента, поскольку одновременно могут возникать множественные дисбалансы. [1] [2]

Клеточный

Основное понимание дыхания на клеточном уровне важно для понимания кислотно-щелочного равновесия в организме человека. Аэробное клеточное дыхание необходимо для жизни человека; люди — облигатные аэробы. Хотя отдельные клетки могут выполнять анаэробное дыхание, для поддержания жизни в них должен присутствовать кислород.Одним из побочных продуктов аэробного клеточного дыхания является углекислый газ. Упрощенное химическое уравнение, обозначающее аэробное клеточное дыхание, выглядит следующим образом:

Первая стадия клеточного дыхания — это гликолиз, который берет шестиуглеродную глюкозу и расщепляет ее на две молекулы пирувата, каждая из которых содержит три атома углерода. Гликолиз использует два АТФ и создает четыре АТФ, что означает, что он генерирует два чистых АТФ. Для этого процесса не нужен кислород. Поскольку пациенты часто испытывают дефицит, стоит отметить, что магний является кофактором двух реакций гликолиза.

В конце концов молекулы пирувата окисляются и вступают в цикл TCA. Цикл TCA генерирует NADH из NAD +, FADh3 из FAD и двух молекул АТФ. Это аэробный процесс, требующий кислорода. Пируват попадает в митохондрии и образует ацетил-КоА с потерей углекислого газа. Этот избыток углекислого газа затем выдыхается во время выдоха.

Последним этапом аэробного клеточного дыхания является цепь переноса электронов (ETC). ETC производит большую часть АТФ, образующегося при клеточном дыхании, при этом создается 34 молекулы АТФ.Чтобы произошла реакция ETC, необходим кислород. Если кислорода недостаточно, продукты гликолиза вступают в реакцию, называемую ферментацией, с образованием АТФ. Побочный продукт брожения — молочная кислота. Во время гликолиза и цикла TCA NAD + восстанавливается до NADH, а FAD — до FADh3. Восстановление характеризуется увеличением количества электронов. Это то, что движет ETC. Для каждой отдельной молекулы глюкозы десять молекул НАД + превращаются в молекулы НАДН, которые производят по три молекулы АТФ в ETC.

Этот процесс аэробного клеточного дыхания характеризует потребность человека в кислороде. Анаэробное дыхание позволяет организму вырабатывать некоторое количество АТФ при недостатке кислорода; однако этот процесс генерирует только два АТФ, в отличие от 38 АТФ, производимых при аэробном дыхании. Двух молекул АТФ на реакцию недостаточно для поддержания жизни.

Как отмечалось выше, диоксид углерода образуется как побочный продукт цикла TCA. Этот углекислый газ играет важную роль в кислотно-щелочном балансе в организме, что демонстрируется следующей реакцией:

Углекислый газ, образующийся во время клеточного дыхания, соединяется с водой с образованием угольной кислоты.Затем угольная кислота диссоциирует на бикарбонат и ион водорода. Эта реакция — одна из многих буферных систем в организме человека; он сопротивляется резким изменениям pH, позволяя человеку оставаться в узком физиологическом диапазоне pH. Эта буферная система находится в равновесии, то есть все компоненты реакции существуют по всему телу и смещены в сторону уравнения, соответствующую окружающей среде. Эта реакция может происходить и происходит без фермента; однако карбоангидраза — это фермент, который помогает в этом процессе.Он катализирует первую реакцию, описанную выше, с образованием угольной кислоты, которая затем может свободно диссоциировать на бикарбонат и ион водорода. Карбоангидраза находится в эритроцитах, почечных канальцах, слизистой оболочке желудка и клетках поджелудочной железы.

Другие буферные системы в организме человека включают фосфатную буферную систему, белки и гемоглобин. Все они содержат основания, которые принимают ионы водорода, что предотвращает резкое падение pH. Фосфатная буферная система, хотя и присутствует во всем мире, важна для регулирования pH мочи.Белки помогают регулировать внутриклеточный pH. Красные кровяные тельца используют описанную выше реакцию, чтобы помочь гемоглобиновому буферу; углекислый газ может диффундировать через красные кровяные тельца и соединяться с водой. Одно только это могло бы вызвать увеличение ионов водорода; однако гемоглобин может связывать ионы водорода. Гемоглобин также может связывать углекислый газ без этой реакции. Это зависит от количества кислорода, связанного с гемоглобином. Это называется эффектом Холдейна и эффектом Бора. Когда гемоглобин насыщен кислородом, он имеет более низкое сродство к CO2 и ионам водорода и способен его высвобождать.[3] [4]

Участвующие системы органов

Каждая система органов человеческого тела зависит от баланса pH; однако почечная система и легочная система являются двумя основными модуляторами. Легочная система регулирует pH с помощью углекислого газа; по истечении срока действия углекислый газ выбрасывается в окружающую среду. Из-за того, что углекислый газ образует угольную кислоту в организме при соединении с водой, количество выдохшего углекислого газа может вызвать повышение или понижение pH. Когда дыхательная система используется для компенсации метаболических нарушений pH, эффект проявляется в течение нескольких минут или часов.

Почечная система влияет на pH, реабсорбируя бикарбонат и выделяя фиксированные кислоты. Будь то патология или необходимая компенсация, почки выводят или реабсорбируют эти вещества, влияющие на pH. Нефрон — функциональная единица почки. Кровеносные сосуды, называемые клубочками, транспортируют вещества, обнаруженные в крови, в почечные канальцы, поэтому некоторые из них могут быть отфильтрованы, а другие реабсорбируются в кровь и рециркулируются. Это верно для ионов водорода и бикарбоната. Если бикарбонат реабсорбируется и / или кислота выделяется с мочой, pH становится более щелочным (увеличивается).Когда бикарбонат не реабсорбируется или кислота не выводится с мочой, pH становится более кислым (снижается). Компенсация метаболизма почечной системой занимает больше времени: дни, а не минуты или часы.

Функция

Физиологический pH человеческого тела важен для многих процессов, необходимых для жизни, включая доставку кислорода к тканям, правильную структуру белка и бесчисленные биохимические реакции, которые зависят от нормального pH, чтобы быть в равновесии и полноте.

Доставка кислорода к тканям

Кривая диссоциации кислорода представляет собой график, изображающий взаимосвязь парциального давления кислорода с насыщением гемоглобина. Эта кривая относится к способности гемоглобина доставлять кислород к тканям. Если кривая смещена влево, p50 уменьшается, а это означает, что количество кислорода, необходимое для насыщения гемоглобина на 50%, уменьшается и что сродство гемоглобина к кислороду увеличивается. Этот сдвиг влево вызывает pH в алкалотическом диапазоне.Когда происходит снижение pH, кривая смещается вправо, что указывает на снижение сродства гемоглобина к кислороду.

Структура белка

Трудно переоценить важность белков в организме человека. Они составляют ионные каналы, переносят необходимые липофильные вещества по всему нашему, в основном липофобному, телу и участвуют в бесчисленных биологических процессах. Чтобы белки выполняли необходимые функции, они должны быть в правильной конфигурации.Заряды белков — это то, что позволяет им существовать в правильной форме. Когда pH изменяется за пределы физиологического диапазона, эти заряды изменяются. Белки денатурируются, что приводит к пагубным изменениям в архитектуре, которые вызывают потерю правильной функции.

Биохимические процессы

В организме человека многие химические реакции находятся в равновесии. Один из наиболее важных ранее упоминался уравнением:

Принцип Ле Шателье гласит, что при изменении переменных концентрации, давления или температуры система, находящаяся в равновесии, соответствующим образом отреагирует, чтобы восстановить новое устойчивое состояние.Для приведенной выше реакции это означает, что если образуется больше ионов водорода, уравнение сдвинется влево, так что образуется больше реагентов, и система может оставаться в равновесии. Так работают компенсаторные механизмы pH; если имеется метаболический ацидоз, почки не выводят достаточно ионов водорода и / или не реабсорбируют достаточное количество бикарбоната. Дыхательная система реагирует увеличением минутной вентиляции (часто путем увеличения частоты дыхания) и выдыханием большего количества CO2 для восстановления равновесия.[5]

Сопутствующее тестирование

Отбор проб газов артериальной крови (ГКК) — это тест, который часто выполняется в стационарных условиях для оценки кислотно-щелочного статуса пациента. Для забора крови из артерии, часто лучевой, используется игла, и кровь анализируется для определения таких параметров, как pH, pC02, pO2, HCO3, сатурация кислорода и другие. Это позволяет врачу лучше понять состояние пациента. ГД особенно важны для тяжелобольных. Они являются основным инструментом, который используется для адаптации к потребностям пациента на аппарате ИВЛ.Ниже приведены наиболее важные нормальные значения для ABG:

Способность быстро и эффективно читать ABG, особенно в отношении стационарной медицины, имеет первостепенное значение для качественного ухода за пациентом.

Посмотрите на pH
Определите, является ли он ацидотическим, щелочным или находится в пределах физиологического диапазона
Уровень PaCO2 определяет респираторный вклад; высокий уровень означает, что дыхательная система снижает pH, и наоборот.
Уровень HCO3- обозначает метаболический / почечный эффект. Повышенный уровень HCO3- увеличивает pH и наоборот.
Если pH является ацидотическим, ищите число, которое соответствует более низкому pH. Если это респираторный ацидоз, уровень CO2 должен быть высоким. Если у пациента метаболическая компенсация, уровень HCO3- также должен быть высоким. Метаболический ацидоз будет обозначен низким значением HCO3-.
Если pH является щелочным, снова определите, какое значение вызывает это.Респираторный алкалоз означает низкий уровень CO2; метаболический алкалоз должен давать высокий уровень HCO3. Компенсация в любой системе будет отражена противоположным образом; при респираторном алкалозе метаболический ответ должен быть низким HCO3-, а при метаболическом алкалозе респираторный ответ должен быть высоким.
Если уровень pH находится в физиологическом диапазоне, но PaCO2 и / или бикарбонат не находятся в пределах нормы, вероятно, имеется смешанное заболевание. Кроме того, компенсация происходит не всегда; именно тогда клиническая информация приобретает первостепенное значение.
Иногда бывает трудно установить, есть ли у пациента смешанное заболевание. Об этом позже.

Другие тесты, которые важно выполнять при анализе кислотно-щелочного статуса пациента, включают те, которые измеряют уровни электролитов и функцию почек. Это помогает врачу собрать информацию, которая может быть использована для определения точного механизма кислотно-щелочного дисбаланса, а также факторов, способствующих возникновению расстройств. [6] [3]

Патофизиология

Метаболический ацидоз с повышенным анионным разрывом

Первичный метаболический ацидоз, то есть то, которое является первичным кислотно-основным нарушением, имеет множество причин.Они разделяются на те, которые вызывают высокий анионный разрыв, и те, которые не вызывают. Анионный разрыв в плазме помогает врачам определить причину метаболического ацидоза. Когда присутствует метаболический ацидоз, измеряются определенные ионы в крови, которые помогают определить этиологию ацидемии. Анионная щель увеличивается всякий раз, когда бикарбонат теряется из-за его объединения с ионом водорода, который ранее был присоединен к основанию конъюгата. Когда бикарбонат соединяется с ионом водорода, образуется угольная кислота (h3CO3).Основанием конъюгата может быть любой отрицательно заряженный ион, не являющийся бикарбонатом или хлоридом.

Формула для анионной щели:

Люди электрически нейтральны, но все катионы и анионы не измеряются. Нормальный анионный промежуток равен 8 +/- 4. Большая часть этого числа приходится на альбумин; этот анион не учитывается в формуле, что является важной причиной того, что зазор не приближается к нулю. Альбумин обычно составляет 4 мг / дл. Из-за большого влияния альбумина на анионный разрыв, если уровень альбумина у пациента ненормальный, их ожидаемый анионный разрыв не будет точным.Это можно исправить с помощью простой математики. Нормальный анионный интервал и уровень альбумина различаются в три раза (нормальный анионный интервал 12, нормальный альбумин 4 мг / дл). Если у пациента анионная щель равна 24, это означает, что присутствует 12 единиц конъюгированного основания, что обычно не связано с комбинацией ионов водорода с бикарбонатом. Если у этого же пациента уровень альбумина 3 мг / дл, их ожидаемый анионный разрыв должен фактически составлять около 9. Это означает, что вместо 12 единиц присутствующего конъюгированного основания на самом деле имеется 15 единиц.

Более сложный метод анализа ионного вклада в изменение pH — это сильная ионная разница / сильная ионная щель. Этот метод подчеркивает влияние других ионов на кислотно-щелочной баланс и полезен для изучения кислотно-щелочного баланса. Однако этот подход более обременительный, чем стандартная анионная щель, и требует дополнительных расчетов. Поэтому многие считают, что его использование в клинической практике ограничено.

Мнемоника МУДПИЛЫ классически использовалась для обучения студентов причинам метаболического ацидоза с высоким анионным разрывом.МУДПИЛЫ означает метанол, уремию, диабетический кетоацидоз, паральдегид, инфекцию, лактоацидоз, этиленгликоль и салицилаты. Было предложено усовершенствовать новую мнемонику GOLDMARK. GOLDMARK — это анаграмма для гликолей (этилена и пропилена), оксопролина, лактата, метанола, аспирина, почечной недостаточности и кетонов. Если у пациента анионная щель превышает 12, эти мнемоники помогают запомнить возможные причины расстройства. [7] [8]

Метаболический ацидоз с узкой анионной щелью

Если ацидоз включает нормальную анионную щель, происходит потеря бикарбоната, а не повышенное количество ионов водорода с сопутствующим увеличением хлорид-ионов.Чтобы сохранить физиологически нейтральное состояние, ионы хлора мигрируют из клеток во внеклеточное пространство. Это вызывает повышение уровня хлорида в сыворотке крови пациента и поддерживает нормальный уровень анионного разрыва. Это означает, что метаболический ацидоз без аномальной анионной щели также является гиперхлоремическим метаболическим ацидозом. Метаболический ацидоз без увеличения анионной щели является результатом многих процессов, включая тяжелую диарею, почечный канальцевый ацидоз (RTA) I типа, длительный прием ингибиторов карбоангидразы и отсасывание содержимого желудка.Когда у пациента гиперхлоремический ацидоз с узкой ионной щелью, врач может рассчитать анионную щель мочи (UAG), чтобы определить этиологию.

Ниже приводится уравнение для анионного разрыва мочи, где Na — натрий, K — калий и Cl — хлорид:

Почечная система пытается смягчить последствия патологического метаболического ацидоза путем выделения аммония (Nh5 +) с мочой. UAG от 20 до 90 мэкв / л означает низкую или нормальную секрецию Nh5 +. От -20 мэкв / л до -50 мэкв / л предполагает, что основной причиной метаболического ацидоза является длительная тяжелая диарея.

Еще одна важная формула для использования при метаболическом ацидозе — это формула Winter. Это уравнение дает врачу ожидаемое значение PCO2. Это важно, потому что может присутствовать другое кислотно-щелочное нарушение.

Формула Винтера:

Если значение PCO2 находится в пределах ожидаемого PCO2, смешанного расстройства нет, только респираторная компенсация. Когда значение ниже или выше ожидаемого, наблюдается смешанный беспорядок; ниже означало бы респираторный алкалоз, а выше — респираторный ацидоз.Сокращение для формулы Winter состоит в том, что последние две цифры pH +/- 2 примерно равны ожидаемому PCO2. [9] [10]

Респираторный ацидоз

Во время выдоха углекислый газ, производимый клеточным дыханием, выбрасывается в окружающую среду. В организме человека углекислый газ соединяется с водой через карбоангидразу и образует угольную кислоту, которая диссоциирует на ион водорода и бикарбонат. Вот почему снижение частоты дыхания приведет к снижению pH; чем больше углекислого газа выдыхается, тем меньше углекислого газа присутствует в этой реакции.

Респираторный ацидоз как первичное заболевание часто вызывается гиповентиляцией. Это может быть связано с множеством причин, включая хроническую обструктивную болезнь легких, злоупотребление / передозировку опиатами, тяжелое ожирение и травму головного мозга. Когда возникает респираторный ацидоз, метаболический ответ должен заключаться в увеличении количества бикарбоната через почечную систему. Это не всегда происходит, и почечная патология может легко помешать соответствующей физиологической реакции, что приведет к повышенной опасности для пациента.

Метаболический алкалоз

Метаболический алкалоз также можно разделить на две основные категории, которые помогают установить причину: чувствительность к хлоридам и отсутствие реакции на хлориды. При не реагирующем на хлориды метаболическом алкалозе содержание хлоридов в моче составляет <20 мэкв / л. Некоторые причины включают рвоту, гиповолемию и прием мочегонных средств.

Респираторный алкалоз

Любая патология, приводящая к повышенному выделению углекислого газа, может привести к респираторному алкалозу.Когда избыток CO2 истекает, pH человеческого тела увеличивается из-за того, что образуется меньше углекислоты. Физиологически подходящей компенсацией является уменьшение количества бикарбоната, вырабатываемого почечной системой. Некоторые причины респираторного алкалоза включают панические атаки с гипервентиляцией, тромбоэмболию легочной артерии, пневмонию и салицилатную интоксикацию. [11]

Клиническая значимость

Кислотно-щелочной баланс в организме человека — один из важнейших физиологических процессов.Клиническое значение кислотно-щелочного баланса трудно отрицать. Некоторые из наиболее частых случаев госпитализации связаны с заболеваниями, которые могут серьезно повлиять на кислотно-щелочной баланс. Вот почему клиницистам важно понимать основные принципы, которые управляют этой частью гомеостаза человека.

Непрерывное обучение / обзорные вопросы

Ссылки

1.: Цао Й, Ван М., Юань И, Ли С., Бай Ц., Ли М. Газы артериальной крови и кислотно-щелочной баланс у пациентов с гипертонией, вызванной беременностью синдром.Exp Ther Med. 2019 Янв; 17 (1): 349-353. [Бесплатная статья PMC: PMC6307481] [PubMed: 30651802]
2.: Кастро Д., Кинаган М. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 21 марта 2020 г. Газ артериальной крови. [PubMed: 30725604]
3.: Патель С., Шарма С. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 20 ноября 2020 г. Респираторный ацидоз. [PubMed: 29494037]
4.: Бринкман Дж. Э., Шарма С. StatPearls [Интернет].StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 26 июля 2020 г. Физиология, метаболический алкалоз. [PubMed: 29493916]
5.: Бринкман Дж. Э., Шарма С. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 26 июля 2020 г. Респираторный алкалоз. [PubMed: 29489286]
6.: Rajkumar P, Pluznick JL. Кислотно-щелочная регуляция в проксимальных канальцах почек: использование новых датчиков pH для поддержания гомеостаза. Am J Physiol Renal Physiol. 01 ноября 2018; 315 (5): F1187-F1190.[Бесплатная статья PMC: PMC6293293] [PubMed: 30066586]
7.: Burger MK, Schaller DJ. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 20 ноября 2020 г. Метаболический ацидоз. [PubMed: 29489167]
8.: Марано М. [Об использовании формулы Винтерса при хроническом метаболическом ацидозе]. Преподобный Псикиатр Салуд Мент. 2015 январь-март; 8 (1): 45-6. [PubMed: 25434279]
9.: Беренд К. Обзор диагностической оценки метаболического ацидоза с нормальным анионным зазором.Почки Дис (Базель). 2017 декабрь; 3 (4): 149-159. [Бесплатная статья PMC: PMC5757610] [PubMed: 29344509]
10.: Шарма С., Хашми М.Ф., Аггарвал С. StatPearls [Интернет]. StatPearls Publishing; Остров сокровищ (Флорида): 1 декабря 2020 г. Гиперхлоремический ацидоз. [PubMed: 29493965]
11.: Raphael KL, Ix JH. Корреляция уровня аммония в моче и осмоляльного разрыва мочи у реципиентов трансплантата почки. Clin J Am Soc Nephrol. 2018 Апрель 06; 13 (4): 638-640. [Бесплатная статья PMC: PMC5969467] [PubMed: 29519951]

Кислотно-щелочной баланс | Безграничная анатомия и физиология

pH, буферы, кислоты и основания

Кислоты диссоциируют на H ⁺ и понижают pH, в то время как основания диссоциируют на OH ^— и повышают pH; буферы могут поглощать эти избыточные ионы для поддержания pH.

Цели обучения

Объясните состав буферных растворов и то, как они поддерживают стабильный pH

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Щелочной раствор будет иметь pH выше 7,0, тогда как кислотный раствор будет иметь pH ниже 7,0.
Буферы — это растворы, содержащие слабую кислоту и ее сопряженное основание; как таковые, они могут поглощать избыток ионов H ⁺ или ионов OH ^—, тем самым поддерживая общий стабильный pH в растворе.
pH равен отрицательному логарифму концентрации ионов H ⁺ в растворе: pH = −log [H ⁺].

Ключевые термины

щелочной : имеющий pH более 7; базовый
кислая : имеющая pH менее 7
буфер : раствор, состоящий из слабой кислоты и ее конъюгированного основания, который можно использовать для стабилизации pH раствора

Самоионизация воды

Ионы водорода самопроизвольно образуются в чистой воде в результате диссоциации (ионизации) небольшого процента молекул воды на равное количество ионов водорода (H ⁺) и ионов гидроксида (OH ^—).- [/ латекс]

Концентрация ионов водорода, диссоциирующих из чистой воды, составляет 1 × 10 ⁻⁷ моль H ⁺ ионов на литр воды. Значение pH рассчитывается как отрицательное значение десятичного логарифма этой концентрации:

pH = −log [H ⁺]

Отрицательный логарифм 1 × 10 ⁻⁷ равен 7,0, что также известно как нейтральный pH. И человеческие клетки, и кровь поддерживают почти нейтральный pH.

Шкала pH

pH раствора указывает на его кислотность или основность (щелочность).Шкала pH — это обратный логарифм, который находится в диапазоне от 0 до 14: все, что ниже 7,0 (в диапазоне от 0,0 до 6,9), является кислотным, а все, что выше 7,0 (от 7,1 до 14,0), является основным (или щелочным). Экстремальные значения pH в любом направлении от 7,0 обычно считаются неприемлемыми для жизни. PH клеток (6,8) и крови (7,4) очень близки к нейтральным, тогда как среда в желудке очень кислая, с pH от 1 до 2.

Шкала pH : Шкала pH измеряет концентрацию ионов водорода (H ⁺) в растворе.

Ненейтральные показания pH являются результатом растворения кислот или оснований в воде. Используя отрицательный логарифм для получения положительных целых чисел, высокие концентрации ионов водорода дают низкий pH, а низкие концентрации — высокий pH.

Кислота — это вещество, которое увеличивает концентрацию ионов водорода (H ⁺) в растворе, обычно за счет диссоциации одного из его атомов водорода. Основание обеспечивает либо гидроксид-ионы (OH ^—), либо другие отрицательно заряженные ионы, которые реагируют с ионами водорода в растворе, тем самым снижая концентрацию H ⁺ и повышая pH.

Сильные кислоты и сильные основания

Чем сильнее кислота, тем легче она отдает H ⁺. Например, соляная кислота (HCl) очень кислая и полностью диссоциирует на ионы водорода и хлорида, тогда как кислоты в томатном соке или уксусе полностью не диссоциируют и считаются слабыми кислотами; наоборот, сильные основания легко отдают OH ^— и / или реагируют с ионами водорода. Гидроксид натрия (NaOH) и многие бытовые чистящие средства очень щелочные и быстро выделяют OH ^— при помещении в воду; ионы OH ^— реагируют с H ⁺ в растворе, создавая новые молекулы воды и снижая количество свободного H ⁺ в системе, тем самым повышая общий pH.Примером слабого щелочного раствора является морская вода с pH около 8,0, достаточно близким к нейтральному, чтобы хорошо адаптированные морские организмы процветали в этой щелочной среде.

Буферы

Как могут организмы, организм которых требует почти нейтрального pH, поглощать кислые и основные вещества (например, человек, пьющий апельсиновый сок) и выжить? Буферы — это ключ. Буферы обычно состоят из слабой кислоты и сопряженного с ней основания; это позволяет им легко поглощать избыток H ⁺ или OH ^—, сохраняя pH системы в узком диапазоне.

Поддержание постоянного pH крови имеет решающее значение для благополучия человека. Буфер, поддерживающий pH крови человека, включает угольную кислоту (H ₂ CO ₃), бикарбонат-ион (HCO ₃ ^—) и диоксид углерода (CO ₂). Когда ионы бикарбоната соединяются со свободными ионами водорода и превращаются в угольную кислоту, ионы водорода удаляются, замедляя изменения pH. Точно так же избыток углекислоты может превращаться в углекислый газ и выдыхаться через легкие; это предотвращает накопление слишком большого количества свободных ионов водорода в крови и опасное снижение ее pH; аналогично, если в систему вводится слишком много OH ^—, угольная кислота соединяется с ней, образуя бикарбонат, снижая pH.Без этой буферной системы pH тела будет достаточно колебаться, чтобы поставить под угрозу выживание.

Буферы в организме : Эта диаграмма показывает буферное действие организма на уровни pH крови: синие стрелки показывают процесс повышения pH по мере того, как образуется больше CO2; фиолетовые стрелки указывают на обратный процесс, снижая pH по мере образования большего количества бикарбоната.

Антациды, которые борются с избытком желудочной кислоты, являются еще одним примером буферов. Многие лекарства, отпускаемые без рецепта, действуют аналогично буферам для крови, часто по крайней мере с одним ионом (обычно карбонатом), способным поглощать водород и снижать pH, принося облегчение тем, кто страдает «изжогой» из-за желудочного сока после еды.

Химические буферные системы

Химические буферы, такие как бикарбонатный и аммиачный, помогают поддерживать pH крови в узком диапазоне, совместимом с жизнью.

Цели обучения

Различают буферные растворы, вентиляцию и функцию почек как буферные системы для контроля кислотно-щелочного баланса

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Кислотно-щелочной баланс организма строго регулируется, чтобы поддерживать pH артериальной крови в пределах 7.38 и 7.42. Буферные растворы поддерживают постоянный pH при самых разных химических воздействиях.
Буферный раствор представляет собой смесь слабой кислоты и ее сопряженного основания или слабого основания и сопряженной с ней кислоты.
Бикарбонатная буферная система поддерживает оптимальный уровень pH и регулирует концентрацию углекислого газа, что, в свою очередь, смещает любой кислотно-щелочной дисбаланс.
Физиология почек контролирует уровень pH с помощью нескольких мощных механизмов, которые выделяют избыток кислоты или основания.

Ключевые термины

бикарбонат : Щелочной, жизненно важный компонент буферной системы pH человеческого тела, поддерживающий кислотно-щелочной гомеостаз.
буфер : раствор, используемый для стабилизации pH (кислотности) жидкости.
pH : В химии — мера активности концентрации ионов водорода.

Примеры

Все, что отрицательно влияет на кровоток человека, будет иметь негативное влияние на его здоровье, поскольку кровь действует как химический буферный раствор, который поддерживает надлежащий баланс всех клеток и тканей организма.

Кислотно-щелочной гомеостаз

Кислотно-щелочной гомеостаз касается правильного баланса между кислотами и основаниями; его также называют pH тела. Организм очень чувствителен к уровню pH, поэтому существуют сильные механизмы для его поддержания. За пределами допустимого диапазона pH белки денатурируются и перевариваются, ферменты теряют способность функционировать, и может наступить смерть.

Буферный раствор

Буферный раствор представляет собой водный раствор слабой кислоты и его сопряженного основания или слабого основания и сопряженной с ним кислоты.Его pH очень мало изменяется при добавлении к нему небольшого количества сильной кислоты или основания. Буферные растворы используются как средство поддержания почти постоянного значения pH в самых разных химических областях.

Многие формы жизни процветают только в относительно небольшом диапазоне pH, поэтому они используют буферный раствор для поддержания постоянного pH. Одним из примеров буферного раствора, встречающегося в природе, является кровь. {-} [/ latex]

Кислотно-щелочной дисбаланс, который преодолевает буферную систему, можно быстро компенсировать, изменив скорость вентиляции.Это изменяет концентрацию углекислого газа в крови и сдвигает указанную выше реакцию в соответствии с принципом Ле Шателье, что, в свою очередь, изменяет pH.

Физиология почек

Почки медленнее компенсируют это, но физиология почек имеет несколько мощных механизмов для контроля pH за счет выделения избытка кислоты или основания. В ответ на ацидоз канальцевые клетки реабсорбируют больше бикарбоната из канальцевой жидкости, а клетки собирающего протока выделяют больше водорода и производят больше бикарбоната, а аммиагенез приводит к увеличению буфера NH ₃.

В ответ на алкалоз почки могут выделять больше бикарбоната за счет уменьшения секреции ионов водорода канальцевыми эпителиальными клетками и снижать скорость метаболизма глутамина и выведения аммония.

Диапазон pH : Буферные агенты поддерживают pH крови от 7,38 до 7,42.

Регулирование H + легкими

Кислотно-щелочной дисбаланс в pH крови может быть изменен изменениями дыхания, чтобы удалить больше CO. ₂ и поднять pH до нормального.

Цели обучения

Опишите регуляцию ионов водорода легкими

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Ионы водорода (H +) переносятся кровью вместе с кислородом и углекислым газом.
Шестьдесят процентов диоксида углерода переносится в виде растворенного бикарбоната.
Небольшое количество углекислого газа переносится гемоглобином в виде карбаминогемоглобина, который транспортируется в легкие для удаления.
Следуя принципу Ле Шателье, дисбаланс pH возвращается к норме за счет увеличения скорости вентиляции легких.
Для компенсации ацидемии выделяется больше CO ₂, тогда как при алкалиемии происходит обратное.

Ключевые термины

карбаминогемоглобин : соединение гемоглобина и диоксида углерода. Это одна из форм, в которой углекислый газ присутствует в крови.
Принцип Ле Шателье : Принцип, который гласит, что если химическая система в состоянии равновесия испытывает изменение концентрации, температуры или общего давления, равновесие смещается, чтобы минимизировать это изменение.

Примеры

Поскольку поддержание нормального pH жизненно важно для жизни, а легкие играют решающую роль в поддержании нормального pH, у курильщиков есть еще одна причина бросить курить.

Кислотно-щелочной дисбаланс возникает, когда серьезное повреждение приводит к выходу pH крови за пределы нормального диапазона (7,35–7,45). Избыток кислоты в крови называется ацидемией, а избыток основания — алкалиемией.

Процесс, вызывающий дисбаланс, классифицируется в зависимости от этиологии нарушения (дыхательной или метаболической) и направления изменения pH (ацидоз или алкалоз).Существует четыре основных процесса, один из которых или их комбинация может происходить в любой момент времени.

Метаболический ацидоз
Респираторный ацидоз
Метаболический алкалоз
Респираторный алкалоз

Кровь переносит ионы кислорода, углекислого газа и водорода (H +) между тканями и легкими. Большая часть CO ₂, транспортируемого в крови, растворена в плазме (60% — растворенный бикарбонат).

Expiration : Когда pH крови падает слишком низко, организм компенсирует это увеличением дыхания, чтобы удалить больше углекислого газа.

Меньшая фракция переносится в красных кровяных тельцах, которые объединяются с глобиновой частью гемоглобина в виде карбаминогемоглобина. Это химическая часть эритроцита, которая помогает транспортировать кислород и питательные вещества по телу, но на этот раз обратно в легкие транспортируется углекислый газ.

Кислотно-щелочной дисбаланс, который преодолевает буферную систему, можно быстро компенсировать, изменив скорость вентиляции. Это изменяет концентрацию углекислого газа в крови, сдвигая вышеуказанную реакцию в соответствии с принципом Ле Шателье, что, в свою очередь, изменяет pH.{-} [/ латекс]

Когда pH крови падает слишком низко (ацидемия), организм компенсирует это увеличением дыхания, чтобы выбросить больше CO ₂; это сдвигает указанную выше реакцию влево, так что меньше ионов водорода остается свободным; таким образом, pH вернется к норме. При алкалиемии происходит обратное.

Роль почек в кислотно-щелочном балансе

Почки помогают поддерживать кислотно-щелочной баланс, выводя ионы водорода с мочой и реабсорбируя бикарбонат из мочи.

Цели обучения

Опишите роль почек в поддержании кислотно-щелочного баланса

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Почки поддерживают гомеостаз за счет выведения продуктов жизнедеятельности.
Ацидоз вызывает реабсорбцию большего количества бикарбоната из канальцевой жидкости, в то время как собирающие каналы выделяют больше водорода, чтобы произвести больше бикарбоната, и образуется больше буфера NH ₃.
Алкалоз заставляет почки выделять больше бикарбоната, так как секреция ионов водорода снижается и выводится больше аммония.

Ключевые термины

основание : Любой из класса обычно водорастворимых соединений, которые имеют горький вкус, окрашивают красную лакмусовую бумажку в синий цвет и реагируют с кислотами с образованием солей.
почечный : Относится к почкам.

Примеры

Анализ мочи важен, потому что он может выявить кислотно-щелочной дисбаланс. Например, неконтролируемый диабет приводит к очень кислой моче. Если диабет остается неконтролируемым, почки могут перегрузиться и работать неправильно, что может привести к коме или смерти.

В человеческом теле жидкость, такая как кровь, должна поддерживаться в узком диапазоне от 7,35 до 7,45, что делает ее слабощелочной. За пределами этого диапазона pH становится несовместимым с жизнью; белки денатурируются и перевариваются, ферменты теряют способность функционировать, и организм не может поддерживать себя.

Для поддержания этого узкого диапазона pH в организме есть мощная буферная система. Кислотно-щелочной дисбаланс, который преодолевает эту систему, быстро компенсируется изменением скорости вентиляции.

Почки и кислотно-щелочной баланс

Почки играют две очень важные роли в поддержании кислотно-щелочного баланса:

Они реабсорбируют бикарбонат из мочи.
Они выделяют ионы водорода с мочой.

Почки компенсируют это медленнее, чем легкие, но физиология почек имеет несколько мощных механизмов для контроля pH за счет выделения излишков кислоты или основания. Основной гомеостатической контрольной точкой для поддержания стабильного баланса pH является почечная экскреция.

Бикарбонат (HCO _3-) не имеет переносчика, поэтому его реабсорбция включает серию реакций в просвете канальцев и эпителии канальцев. В ответ на ацидоз канальцевые клетки реабсорбируют больше бикарбоната из канальцевой жидкости, а клетки собирающего протока выделяют больше водорода и производят больше бикарбоната, а аммиагенез приводит к увеличению образования буфера NH ₃.

В ответ на алкалоз почки могут выделять больше бикарбоната за счет уменьшения секреции ионов водорода канальцевыми эпителиальными клетками и снижения скорости метаболизма глутамина и выведения аммония.

4.2: Буферизация — Лекарство LibreTexts

Основной буферной системой в ECF является буферная система CO ₂ -бикарбонат. Это отвечает примерно за 80% внеклеточной буферизации. Это наиболее важный буфер ECF для метаболических кислот, но он не может буферизовать респираторные кислотно-щелочные нарушения.

Компоненты легко измерить и связаны друг с другом уравнением Хендерсона-Хассельбаха.

\ [pH = pKa + \ log_ {10} (\ frac {[HCO_ {3}]} {0.03}) \ times \: pCO_ {2} \]

Значение pKa зависит от температуры, [H ⁺] и концентрации ионов в растворе. Он имеет значение 6,099 при температуре 37 ° C и pH плазмы 7,4. При температуре 30 ° C и pH 7,0 он имеет значение 6,148. Для практических целей обычно принимается значение 6,1, и поправки на температуру, pH плазмы и ионную силу не используются, за исключением точных экспериментальных работ.

Примечание к терминологии: Ka — константа равновесия для реакции диссоциации кислоты.{-}]} {[CO_ {2}] \ cdot [H_ {2} O]} \]

Концентрация H ₂ O настолько невероятно велика (55,5 M или 55 500 ммоль / л) по сравнению с другими компонентами, небольшая потеря воды из-за этой реакции изменяет его концентрацию только на очень малую величину. Чтобы понять, что это означает, представьте, что у вас есть 100 миллионов долларов в банке, и вы раздаете 1 доллар. Сумма, которая изменилась на вашем банковском счете по отношению к общей сумме, настолько мала, что у вас все еще есть 100 миллионов долларов в банке.{-}]} {0.03pCO_ {2}} \]

Примечание

О различии между pKa и p’Ka обычно забывают, и уравнение Хендерсона-Хассельбаха всегда записывается как pKa

По химическим соображениям, вещество с pKa 6,1 не должно быть хорошим буфером при pH 7,4, если это простой буфер. Система более сложная, так как она на открыта с обоих концов (это означает, что можно настроить как [HCO ₃ ^—], так и pCO ₂), и это значительно увеличивает эффективность буферизации этой системы.Экскреция CO ₂ через легкие является ключевым моментом из-за скорости реакции. Регулировка pCO ₂ путем изменения альвеолярной вентиляции называется физиологической буферизацией .

Примечание: это использование слова «буферизация» в более широком смысле означает что-то, что сопротивляется изменению свойства, и отличается от определения буферизации (или «физиологической буферизации»), приведенного в верхней части этой страницы. Этот сдвиг в значении буферизации может сбивать с толку, потому что слово «буферизация» в основном используется в речи и в статьях без определения «физико-химический» или «физиологический» (или какого-либо уточняющего слова).

Бикарбонатная буферная система является эффективной буферной системой, несмотря на низкий pKa, поскольку организм также контролирует pCO

₂

Уравнение Хендерсона-Хассельбалха — обзор

МОДИФИЦИРОВАННАЯ ВЕРСИЯ УРАВНЕНИЯ ХЕНДЕРСОНА-ХАССЕЛЬБАЛКА ИМЕЕТ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ КЛИНИКА

Поскольку уравнение Хендерсона-Хассельбалха может быть трудно использовать в клинических ситуациях, другие, более удобные для клиницистов формулы был разработан. ⁵ Формула Хендерсона использует тот факт, что концентрации H ⁺ изменяются линейно при pH около 7.40 (рис. 14-5). Следовательно, уравнение можно переформулировать:

H ⁺ концентрация ≅ (K) легкие / почки

, где (K) равно 24. Или

H ⁺ концентрация 24 (Pco ₂ / HCO ₃ ^—)

Концентрация H ⁺ при нормальном pH (7,40) составляет 40 нмоль / л, что составляет 0,000000040 моль / л (см. Рис. 14-1). У человека с Pco ₂, равным 40, и HCO ₃ ^—, равным 24 ммоль / л, расчетная концентрация H ⁺ будет равна 40 нмоль / л (нормальный) = pH 7.40. При любом увеличении концентрации H ⁺ на 1 нмоль / л pH снизится на 0,01; при любом уменьшении концентрации H ⁺ на 1 нмоль / л pH увеличится на 0,01. Если бы концентрация H ⁺ составляла 50 (увеличение на 10), то значение pH было бы 7,30 (уменьшение на 0,1 единицы pH).

Пример: У 2-месячного мальчика наблюдается респираторный дистресс и большой инфильтрат левой нижней доли на рентгенограмме грудной клетки. PH газов крови составляет 7,16 с Pco ₂, равным 63 мм рт. Ст.Сообщаемое значение HCO ₃ ^— (24 ммоль / л) может быть неверным или указывать на наличие смешанного кислотно-щелочного нарушения. Правильный ли газ крови?

Решение: Чтобы определить концентрацию H ⁺, уравнение должно иметь следующий вид:

H ^{+ концентрация} = [24 (63 мм рт. Ст. (Pco ₂)] / 24 ммоль / л ( HCO ₃ ^—)

H ^{+ концентрация} = 63 = pH ∼7,17.

Значение HCO в сыворотке крови ₃ ^– ниже, чем можно было бы ожидать у ребенка с респираторным ацидозом. Должен быть компенсаторный метаболический алкалоз. Каким должно быть значение HCO ₃ ^–, если pH составлял 7,40 с Pco ₂, равным 63 мм рт.

Решение: Уравнение можно изменить следующим образом, чтобы определить HCO ₃ ^—, если у младенца был нормальный метаболический ответ:

HCO ₃ ^— = (K) Pco ₂ / H ⁺, концентрация

Нормальная концентрация H ⁺ составляет 40 (эквивалент pH 7.40). Следовательно, соответствующее значение HCO ₃ ^– в сыворотке должно быть 37,8 ммоль / л. В этом случае у младенца имеется смешанное кислотно-основное расстройство, состоящее из респираторного ацидоза и метаболического ацидоза. Следует попытаться определить источник метаболического ацидоза.

pH крови — обзор

Лабораторные исследования кислотно-основных нарушений

Определение pH плазмы позволяет диагностировать некомпенсированный ацидоз или алкалоз; однако он не дает информации относительно основной причины расстройства.Более того, в компенсированных ситуациях pH нормальный, и это затрудняет оценку кислотно-щелочного нарушения.

Кислотно-основные изменения характеризуются изменениями абсолютных значений HCO3- и CO ₂, что подчеркивает клиническую значимость буферной системы HCO3- / CO2.

Согласно уравнению Хендерсона – Хассельбаха:

(28,1) pH = 6,1 + log [HCO3 -] / [CO2]

Две переменные (pH и [CO ₂]) из трех, присутствующих в уравнении. можно измерить напрямую.PH и PCO2 определяют потенциометрическими методами. [CO ₂] в миллимолях на литр получается из произведения PCO2 (в мм рт. Ст.) И коэффициента растворимости CO ₂ в плазме (α = 0,0301 мМ / л / мм рт. Ст.):

(28,2) [ CO2] = α⋅PCO2 = 0,0301⋅PCO2

Знание двух переменных в уравнении позволяет вычислить третью, в данном случае [HCO3-]:

[HCO3 -] = (0,0301⋅PCO2) ⋅антилог (pH −6,1)

Существуют объемные методы, которые в настоящее время используются редко, для измерения общего количества CO в плазме ₂.Общий CO ₂ представляет собой сумму физически растворенного CO ₂ и бикарбоната:

Общий CO2 = [HCO3 -] + [CO2]

откуда:

[HCO3 -] = Общий CO2 — [CO2]

, подставив значение [CO ₂] (уравнение 28.2):

[HCO3 -] = Total CO2⋅ (0,0301 PCO2)

и подставив в уравнение. (28.1):

pH = 6,1 + logCO2 total- (0,0301⋅PCO2) (0,0301⋅PCO2)

Доступны номограммы, которые позволяют получить значение оставшейся переменной, если известны две из них.Следует отметить, что в клиниках часто бывают сложные случаи. Компенсирующие механизмы и изменения, добавленные к основной причине нарушения pH, иногда затрудняют интерпретацию патологического состояния.

Еще одним параметром, используемым для оценки нарушений pH, является оценка метаболического компонента ([HCO3-]), который обозначается как избыток оснований . Он рассчитывается на основе значений pH, PCO2 и концентрации гемоглобина с использованием уравнения, разработанного Siggaard – Andersen.Были разработаны номограммы, которые показывают величину избытка оснований непосредственно на основе значений pH, PCO2 и гемоглобина.

В нормальных условиях (pH 7,4, PCO2 40 мм рт. базовый избыток », что на самом деле означает базовый дефицит. При метаболическом ацидозе избыток основания отрицательный, а при метаболическом алкалозе избыток основания положительный. При респираторных заболеваниях избыток основания изначально равен 0.

Знание величины избытка оснований полезно для руководства лечением пациентов с кислотно-щелочными нарушениями. Следует отметить, что из-за процессов компенсации pH необходимы серийные измерения, чтобы лучше оценить избыток щелочи у пациента во время болезни.

Помимо pH и общего CO ₂, диагностика изменений pH требует определения концентраций анионов и катионов в плазме. Обычно измеряются Na ⁺, K ⁺ и Cl ^—.Остальные анионы (сульфаты, фосфаты, белки) и катионы (Ca ²⁺, Mg ²⁺) не измеряются в рутинных исследованиях, но оцениваются косвенно. Поскольку жидкости организма всегда сохраняют электрическую нейтральность, сумма положительных и отрицательных зарядов в плазме равна ([катион] = [анион]), даже если концентрация одного из них может изменяться.

Na ⁺ и K ⁺ в плазме составляют около 95% всех катионов, в то время как Cl ^— и HCO3- составляют 85% анионов.Оставшиеся отрицательные заряды, известные как плазменный анионный зазор , составляют примерно 15% от общего количества и представлены в основном фосфатами, сульфатами и белками. Концентрацию этих анионов можно оценить по следующему уравнению:

Плазменная анионная щель = ([Na +] + [K +]) — ([Cl -] + [HCO3-])

Нормальное значение для анионной щели составляет от 10 до 15 мэкв. / л. Определение плазменной анионной щели полезно для определения причины метаболического ацидоза. Его уровень повышен при метаболическом ацидозе (т.э., лактоацидоз).

Введение в кислотно-щелочной баланс в медицине и болезнях

Нормальный метаболизм клеток зависит от поддержания pH в крови. в очень узких пределах (7,35-7,45).

Даже относительно мягкий экскурсии за пределы этого нормального диапазона pH могут иметь пагубные эффекты, в том числе снижение доставки кислорода к тканям, электролит нарушения и изменения сократимости сердечной мышцы; выживание редко, если pH крови падает ниже 6,8 или поднимается выше 7,8.

Проблема для организма в том, что нормальный обмен веществ связан с непрерывное производство ионов водорода (H +) и углекислого газа (CO ₂), оба из которых имеют тенденцию к снижению pH.Механизм который решает эту проблему и поддерживает нормальный уровень pH в крови. (т.е. сохранение кислотно-щелочного гомеостаза) представляет собой сложную синергию действие с участием химических буферов в крови, эритроцитов (эритроциты), которые циркулируют в крови, и функция трех органы: легкие, почки и мозг.

Прежде чем объяснять, как эти пять элементы способствуют общему поддержанию pH крови, это было бы полезно быстро изучить некоторые основные концепции.

Что такое кислота, что такое основание и что такое pH?

Кислота — вещество, выделяющее ионы водорода (H ⁺) при диссоциации в растворе.

Например: соляная кислота (HCl) диссоциирует до водорода. ионы и хлорид-ионы

HCl H ⁺ + Cl ^—

Угольная кислота (H ₂ CO ₃) диссоциирует до ионы водорода и бикарбонат-ионы

H ₂ CO ₃ H ⁺ + HCO ₃ ^—

Мы различаем сильные кислоты, такие как соляная кислота и слабые кислоты, такие как угольная кислота. Разница в том, что сильные кислоты диссоциируют больше, чем слабые кислоты.Следовательно, ион водорода концентрация сильной кислоты намного выше, чем у слабой кислота.

Основание — это вещество, которое в растворе принимает ионы водорода.

Например, основной бикарбонат (HCO ₃ ^—) принимает ионы водорода с образованием угольной кислоты:

HCO ₃ ^— + H ⁺ H ₂ CO ₃

pH — это шкала кислотности и щелочности от 0 до 14. Чистая вода имеет pH 7 и нейтральный (ни кислый, ни щелочной).pH выше 7 является щелочным и ниже 7 кислым. Таким образом, pH крови (7,35-7,45) составляет слабощелочной, хотя в клинической медицине термин алкалоз это, возможно, сбивает с толку, зарезервировано для pH крови выше 7,45 а термин ацидоз используется для обозначения pH крови менее 7,35.

pH — это мера концентрации ионов водорода (H ⁺). Эти двое связаны следующим образом уравнение:

pH = — лог ₁₀ [H ⁺]

где [H ⁺] — концентрация ионов водорода в моль на литр (моль / л)

Из этого уравнения

pH 7.4 = H ⁺ концентрация 40 нмоль / л

pH 7,0 = H ⁺ концентрация 100 нмоль / л

pH 6,0 = H ⁺ концентрация 1000 нмоль / л

Понятно, что:

два параметра изменяются обратно пропорционально; как ион водорода концентрация увеличивается, pH падает
из-за логарифмической связи большое изменение Концентрация водородных ионов — это на самом деле небольшое изменение pH. Например, удвоение концентрации ионов водорода вызывает pH упасть всего на 0.3

Что такое буфер? — бикарбонатная буферная система

Буферы — это химические вещества в растворе, которые минимизируют изменение pH, которое происходит, когда кислоты добавляются путем «вытирания» ионы водорода. Буфер — это раствор слабой кислоты и ее сопряженное основание. В крови основная буферная система — слабая кислота, угольная кислота (H ₂ CO ₃) и ее конъюгат основа, бикарбонат (HCO ₃ ^—). Чтобы объяснить, как эта система сводит к минимуму изменения pH, предположим, мы добавляем сильную кислоту, е.г. HCl, к бикарбонатному буферу:

Кислота диссоциирует, высвобождая ионы водорода:

HCl H ⁺ + Класс ^—

Затем бикарбонатный буфер «поглощает» ионы водорода, образуя угольная кислота в процессе:

HCO ₃ ^— + H ⁺ H ₂ CO ₃ (угольная кислота)

Важным моментом является то, что, поскольку ионы водорода из HCl были включены в слабую угольную кислоту, которая не диссоциировать так же легко, общее количество ионов водорода в растворе и поэтому pH не изменится так сильно, как это могло бы произойти. при отсутствии буфера.

Хотя буфер значительно минимизирует изменение pH, это не устраняет его, потому что даже слабая кислота (например, угольная кислота) до некоторой степени диссоциирует. PH буфера раствор является функцией относительных концентраций слабых кислота и сопряженное с ней основание.

pH = 6,1 + log ([HCO ₃ ^—] / [H ₂ CO ₃])

Где [HCO ₃ ^—] = концентрация бикарбонат

[H ₂ CO ₃] = концентрация угольной кислоты

Это соотношение, известное как уравнение Хендерсона-Хассельбаха, показывает, что pH регулируется соотношением оснований (HCO ₃ ^—) концентрация в кислоте (H ₂ CO ₃) концентрации.

По мере добавления ионов водорода в бикарбонатный буфер:

H ⁺ + HCO ₃ ^– H ₂ CO ₃

бикарбоната (основания) расходуется (концентрация снижается) и образуется угольная кислота (концентрация увеличивается). Если водород ионы продолжают добавляться, весь бикарбонат в конечном итоге будет потребляется (превращается в угольную кислоту), и не будет буферный эффект — pH резко упадет, если будет больше кислоты добавлен.

Однако, если угольная кислота могла быть непрерывно удалена из система и бикарбонат постоянно регенерируются, затем буферная способность и, следовательно, pH может поддерживаться, несмотря на продолжение добавления ионов водорода.

Как станет ясно при более детальном рассмотрении физиологии кислотно-щелочной баланс, то есть, по сути, то, что происходит в организме. В сущность, легкие обеспечивают удаление угольной кислоты (в виде углерода диоксид) и почки обеспечивают постоянную регенерацию бикарбонат.

Эта роль легких зависит от единственного характеристика системы буферизации бикарбоната, и это способность угольной кислоты превращаться в диоксид углерода и вода.

Следующее уравнение описывает взаимосвязь всех элементы системы буферизации бикарбоната, как она работает в кузов

H ⁺ + HCO ₃ ^– H ₂ CO ₃ H ₂ O + CO ₂

Важно отметить, что реакции обратимы.Направление зависит от относительной концентрации каждого элемент. Так что, например, повышение углекислого газа концентрация сил реакция влево с усилением образования угольной кислоты и в конечном итоге ионов водорода.

Это объясняет кислотный потенциал углекислого газа и подводит нас к важному вклад легких и эритроцитов в общую кислотно-щелочную баланс.

Функция легких, перенос CO

₂ и кислотно-щелочной баланс

Постоянное количество CO ₂ в крови, необходимое для нормального кислотно-щелочной баланс, отражает баланс между результат метаболизма тканевых клеток и выводится из легких в выдыхаемый воздух.

Путем изменения скорости, с которой углекислый газ выводятся из организма, легкие регулируют содержание углекислого газа в крови. Последовательность событий от производства углекислого газа в удаление тканей в выдыхаемом воздухе показано на рис.1. Углекислый газ диффундирует из клеток ткани в окружающую среду. капиллярная кровь (рис. 1а). Небольшая часть растворяется в крови плазма и в неизмененном виде транспортируется в легкие.

Но чаще всего рассеивается в эритроциты, где он соединяется с водой с образованием угольной кислоты.Кислота диссоциирует с образованием ионов водорода и бикарбонат. Ионы водорода соединяются с дезоксигенированным гемоглобином. (гемоглобин здесь действует как буфер), предотвращая опасное падает в клеточном pH, и бикарбонат диффундирует по концентрации градиент от эритроцитов к плазме.

Таким образом, большая часть углекислого газа вырабатывается в тканях, переносится в легкие в виде бикарбоната. в плазме крови.

Рис. 1a . CO ₂ производится в тканях превращается в бикарбонат для транспортировки в легкие.

O ₂ кислород
CO ₂ диоксид углерода
H ₂ CO ₃ углекислый кислота
HCO ₃ ^— бикарбонат ионы

Рис. 1б .В легких преобразуется бикарбонат обратно к CO ₂ и выводится легкими.

В альвеолах легких процесс обратный (рис. 1б). Ионы водорода вытесняются из гемоглобина, поскольку он поглощает кислород. из вдыхаемого воздуха. Ионы водорода теперь буферизированы бикарбонат, который диффундирует из плазмы обратно в эритроциты, и образуется угольная кислота. По мере того, как концентрация этого повышается, это превращается в воду и углекислый газ. Наконец, углекислый газ диффундирует вниз по градиенту концентрации от эритроцитов к альвеолам для выделение с выдыхаемым воздухом.

Респираторные хеморецепторы ствола головного мозга реагируют на изменения в концентрации углекислого газа в крови, вызывая повышенное вентиляция (дыхание) при повышении концентрации углекислого газа и снижение вентиляции при падении углекислого газа.

Почки и кислотно-щелочной баланс

Нормальный клеточный метаболизм приводит к постоянному производство ионов водорода. Мы видели это, объединив с эти ионы водорода, бикарбонатный буфер в крови сводит к минимуму их эффект.Однако буферизация полезна только в краткосрочной перспективе, и в конечном итоге ионы водорода должны быть удалены из организма. Кроме того, важно, чтобы бикарбонат, используемый для буферные ионы водорода непрерывно заменяются.

Эти две задачи, устранение ионов водорода и регенерация бикарбоната, являются осуществляется почками. Клетки почечных канальцев богаты фермент карбоангидраза, который способствует образованию углекислого кислота из углекислого газа и воды. Угольная кислота диссоциирует на бикарбонат и ионы водорода.Бикарбонат реабсорбируется в кровь и ионы водорода переходят в просвет канальца и выводятся из организма с мочой.

Это выделение с мочой зависит от наличия в моче буферов, в основном ионы фосфата и аммиака.

НАРУШЕНИЯ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО БАЛАНСА

Большинство кислотно-щелочных нарушений возникает из-за

заболевание или повреждение органов (почки, легкие, мозг), чьи нормальное функционирование необходимо для кислотно-щелочного гомеостаза,
болезнь, вызывающая аномально повышенное производство метаболические кислоты такие, что гомеостатические механизмы подавлен
медицинское вмешательство (e.г. механическая вентиляция, некоторые наркотики)

Газы артериальной крови — это анализ крови, используемый для определения и следить за кислотно-щелочными нарушениями. Три параметра, измеренные во время анализ газов крови, pH артериальной крови (pH), парциальное давление углекислый газ в артериальной крови ( p CO ₂ (a)) и концентрация бикарбоната (HCO ₃ ^—) составляет решающее значение (см. Таблицу I для справочного (нормального) диапазона). Результаты этих трех позволяют классифицировать кислотно-основные нарушение одной из четырех этиологических категорий:

Респираторный ацидоз
Респираторный алкалоз
Метаболический ацидоз
Метаболический алкалоз

	Взрослые	Новорожденные
pH	7.35-7.45	7.30-7.40
p CO ₂ (кПа)	4,7-6,0	3,5-5,4
Бикарбонат (ммоль / л)	22-28	15-25

ТАБЛИЦА I. Примерное значение (нормальное) диапазоны

Чтобы понять, как результаты pH, p CO ₂ (a) и бикарбонат используются для классификации кислотно-основных нарушений в этом Кстати, мы должны вернуться к уравнению Хендерсона-Хассельбаха

pH = 6,1 + log ([HCO ₃ ^—] / [H ₂ CO ₃])

Мы измеряем pH и бикарбонат, но не угольную кислоту (H ₂ CO ₃). Однако есть связь между p CO ₂ (a) и H ₂ CO ₃ что позволяет переформулировать уравнение Хендерсона-Хассельбаха в условия трех параметров (pH, p CO ₂ (a) и бикарбонат), измеренный во время анализа газов крови:

pH = 6.1 + журнал ([HCO ₃ ^—] / ( п CO ₂ (а) × 0,23))

Удалив все константы из этого уравнения, соотношение между тремя измеряемыми параметрами может быть проще заявлено:

pH ∝ [HCO ₃ ^—] / p CO ₂ (а)

Эти отношения имеют решающее значение для понимания всего этого. следует относительно нарушения кислотно-щелочного баланса, заявляет, что артериальный pH крови пропорционален соотношению концентраций бикарбоната к p CO ₂ (a).Это позволяет следующее отчисления:

pH остается нормальным, пока соотношение [HCO ₃ ^–]: p CO ₂ (a) остается нормальным
pH увеличивается (т.е. возникает алкалоз), если либо [HCO ₃ ^–] увеличивается или p CO ₂ (а) убывает.
pH снижается (т.е. возникает ацидоз), если либо [HCO ₃ ^—] уменьшается или p CO ₂ (а) увеличивает
Если оба p CO ₂ (a) и [HCO ₃ ^—] увеличиваются относительно такое же количество, соотношение и, следовательно, pH в норме
Если оба p CO ₂ (a) и [HCO ₃ ^—] являются уменьшились примерно на такую же величину, соотношение и следовательно, pH в норме.

Кислотно-основные нарушения влияют в первую очередь p CO ₂ (a), в этом случае он называется респираторный нарушение, или [HCO ₃ ^–], в этом случае он называется не респираторные или метаболические нарушение:

Если первичная помеха — повышенная p CO ₂ (a) (вызывающий ацидоз — см. выше), состояние называется респираторный ацидоз
Если первичное возмущение уменьшается p CO ₂ (a) (вызывающий алкалоз — см. выше), состояние называется респираторный алкалоз
Если первичное нарушение связано с уменьшенным бикарбонат (который приводит к ацидозу — см. выше), состояние называется метаболическим ацидоз
Если первичное нарушение связано с повышенным бикарбонат (который приводит к алкалозу — см. выше), состояние называется метаболический алкалоз

Причины кислотно-щелочных нарушений

Респираторный ацидоз — (повышенный

p CO ₂ (a), пониженный pH)

Респираторный ацидоз характеризуется повышенным p CO ₂ (a) из-за недостаточной альвеолярной вентиляции (гиповентиляция) и, как следствие, снижение выведения CO ₂ из крови.Респираторные заболевания, такие как бронхопневмония, эмфизема, астма и хроническая обструкция дыхательных путей болезнь, все может быть связано с гиповентиляцией, достаточной для вызывают респираторный ацидоз.

Некоторые наркотики (например, морфин и барбитураты) могут вызывать респираторный ацидоз, подавляя дыхательный центр в головном мозге. Повреждение или травма грудной клетки и мускулатура, участвующая в механике дыхания, может снизить скорость вентиляции. Это объясняет респираторный ацидоз. которые могут осложнить течение таких заболеваний, как полиомиелит, Синдром Гийена-Барре и восстановление после тяжелой травмы грудной клетки.

Респираторный алкалоз — (сниженный

p CO ₂ (а), повышенный pH)

Напротив, респираторный алкалоз характеризуется уменьшением p CO ₂ (a) из-за чрезмерной альвеолярной вентиляции и, как следствие, чрезмерное удаление CO ₂ из крови. Заболевание, при котором из-за пониженного содержания кислорода в крови (гипоксемия) дыхательный центр стимулируется может привести к респираторному алкалоз.

Примеры включают тяжелую анемию, тромбоэмболию легочной артерии. и респираторный синдром взрослых.Гипервентиляции, достаточной для вызывать респираторный алкалоз может быть признаком приступов паники и реакция на сильную боль. Одно из наименее желанных свойств салицилат (аспирин) оказывает стимулирующее действие на дыхательные пути. центр. Этот эффект объясняет респираторный алкалоз, который возникает после передозировки салицилатом. Наконец, чрезмерный энтузиазм искусственная вентиляция легких может вызвать респираторный алкалоз.

Метаболический ацидоз — (уменьшено HCO

₃ ^—, пониженный pH)

Пониженный уровень бикарбоната всегда является признаком метаболизма. ацидоз.Это происходит по одной из двух причин: более частое использование бикарбонат для буферизации аномальной кислотной нагрузки или повышенных потерь гидрокарбоната из организма. Диабетический кетоацидоз и молочный ацидоз — это два состояния, характеризующихся перепроизводством метаболические кислоты и последующее истощение бикарбоната.

В первый случай, аномально высокая концентрация кетокислот в крови (b-гидроксимасляная кислота и ацетоуксусная кислота) отражают тяжелые метаболические нарушения, вызванные инсулином дефицит.

Все клетки производят молочную кислоту, если они испытывают недостаток кислорода, так увеличилось производство молочной кислоты и, как следствие, метаболизм ацидоз возникает в любом состоянии, при котором доставка кислорода к ткани серьезно нарушены.

Примеры включают остановку сердца. и любое состояние, связанное с гиповолемическим шоком (например, массивный потеря жидкости). Печень играет важную роль в удалении мелких количество молочной кислоты, которая вырабатывается в нормальных клетках метаболизм, так что лактоацидоз может быть признаком печени отказ.

Аномальная потеря бикарбоната из организма может произойти во время сильный понос. Если не отметить это, это может привести к метаболическому ацидозу. Неспособность регенерировать бикарбонат и выводить ионы водорода объясняет метаболический ацидоз, возникающий в почечной отказ.

Метаболический алкалоз — (повышенный HCO

₃ ^—, повышенный pH)

Бикарбонат всегда повышен при метаболическом алкалозе. Редко, чрезмерное введение бикарбоната или проглатывание бикарбоната в антацидном препарате может вызвать метаболический алкалоз, но это обычно преходящий.Аномальная потеря ионов водорода из организма может быть основной проблемой. Бикарбонат, который иначе был бы расходуется на буферизацию этих потерянных ионов водорода накапливается в крови. Желудочный сок кислый и желудочный. аспирация или любой болезненный процесс, при котором содержимое желудка потеря из организма представляет собой потерю ионов водорода.

метательная рвота желудочным соком, например, объясняет метаболический алкалоз, который может возникать у пациентов с пилорическим стеноз. Сильное истощение калия может вызвать метаболический алкалоз. из-за взаимного отношения между водородом и калием ионы.

Компенсация — следствие кислотно-щелочного нарушение

Для жизни жизненно важно, чтобы pH не уходил слишком далеко от нормы, и организм всегда будет пытаться вернуть ненормальный уровень pH в сторону в норме при нарушении кислотно-щелочного баланса. Компенсация — это название, данное этому процессу сохранения жизни. Понять компенсации, важно помнить, что pH регулируется соотношение [HCO ₃ ^—]: p CO ₂ (а). Пока соотношение нормальное, pH будет нормальным.

Рассмотрим пациента с метаболическим ацидозом с низким pH. потому что бикарбонат [HCO ₃ ^—] низкий. К компенсировать низкий [HCO ₃ ^—] и восстановить крайне важное отношение к норме, пациент должен снизить его p CO ₂ (а). Хеморецепторы в дыхательных путях центр мозга реагирует на повышение концентрации ионов водорода (низкий pH), вызывая усиленную вентиляцию (гипервентиляцию) и тем самым повышается выведение углекислого газа; в p CO ₂ (а) падает и отношение [HCO ₃ ^–]: p CO ₂ (a) возвращает в сторону нормального.

Компенсация метаболического алкалоза, при котором [HCO ₃ ^–] высокий, напротив, предполагает угнетение дыхания и, как следствие, задержка углекислого газа так что p CO ₂ (a) поднимается, чтобы соответствовать увеличению в [HCO ₃ ^—]. Однако депрессия дыхание имеет нежелательный побочный эффект, угрожающий адекватным оксигенация тканей. По этой причине респираторная компенсация метаболический алкалоз ограничен.

Первичные нарушения p CO ₂ (а) (респираторный ацидоз и алкалоз) компенсируются почечной коррекцией экскреция ионов водорода, что приводит к изменению [HCO ₃ ^–], которые надлежащим образом компенсируют первичное изменение в p CO ₂ (а).Таким образом, почечная компенсация респираторного ацидоза (повышенная p CO ₂ (a)) включает повышенную реабсорбцию бикарбонат и почечная компенсация респираторного алкалоза (уменьшенный p CO ₂ (a)) включает восстановленный бикарбонат реабсорбция.

Концепция кислотно-щелочного баланса при компенсации визуально представлена на рис. 2. В таблице II приведены газы крови. результаты, которые характеризуют все четыре кислотно-щелочных нарушения до и после компенсации.

Фиг.2 . «Кислотно-щелочной баланс»: компенсация восстанавливает нормальный pH

Первичный нарушение

Респираторный

ацидоз

первичный

прибавка

дюйм p CO ₂

Репираторный

алкалоз

первичный

уменьшение

дюйм p CO ₂

Метаболический

ацидоз

первичный

уменьшение

из бикарбоната.

Метаболический

алкалоз

первичный

прибавка

из бикарбоната.

Некоторые

общий

причины

Эмфизема

ХОБЛ

Пневмония

Депрессия

репираторных

центр

гипер-

вентиляция

Беспокойство

атак

Стимуляция

мозга

респираторный

центр

Почечная недостаточность

Диабетик

кетоацидоз

Циркуляционный

сбой

— клинический

шок

(молочная

ацидоз)

Бикарбонат

адми-

стр.

Калий

истощение

Компен-

сатори

механизм

RENAL

прибавка

бикарбонат

RENAL

уменьшение

бикарбонат

РЕСПИРА-

ТОРИ

уменьшение

p CO ₂

РЕСПИРА-

ТОРИ

прибавка

p CO ₂

но с ограничениями

компенсация

sation

в метаболическом

алкалоз

Начальная кровь

газ результаты

(без компенсации

насыщенный)

уменьшено

p CO ₂

увеличено

Бикарбонат

нормальный

увеличено

p CO ₂

уменьшено

Бикарбонат

нормальный

уменьшено

p CO ₂

нормальный

Бикарбонат

уменьшено

увеличено

p CO ₂

нормальный

Бикарбонат

увеличено

Газ крови

результатов после

частичное

компенсация

sation

уменьшено

но ближе

к нормальному

p CO ₂

увеличено

Бикарбонат

увеличено

но ближе

к нормальному

p CO ₂

уменьшено

Бикарбонат

незначительно

уменьшено

но ближе к

нормальный

p CO ₂

незначительно

уменьшено

Бикарбонат

уменьшено

Limited

компенсация

сация в

метаболический

алкалоз

Газ крови

результатов после

полный

компенсация

sation

pH нормальный

p CO ₂

увеличено

Бикарбонат

увеличено

pH нормальный

p CO ₂

уменьшено

Бикарбонат

уменьшено

pH нормальный

p CO ₂

уменьшено

Бикарбонат

уменьшено

Limited

компенсация

сация в

метаболический

алкалоз

Печать дружественная версия таблицы, pdf.

ТАБЛИЦА II . Газы крови вызывают нарушения кислотно-щелочной баланс

Респираторная компенсация первичного метаболического нарушения происходит гораздо быстрее, чем метаболическая (почечная) компенсация первичное респираторное нарушение. Во втором случае компенсация происходит в течение нескольких дней, а не часов.

Если компенсация приводит к возвращение pH к норме, тогда пациент считается полностью компенсировано . Но во многих случаях компенсация возвращает pH. к нормальному без реального достижения нормальности; в таких случаях пациент считается частично компенсированным .

Для по причинам, описанным выше, метаболический алкалоз очень редко полностью компенсируется.

Смешанные кислотно-щелочные возмущения

Из приведенного выше обсуждения можно было бы предположить, что все пациенты с кислотно-щелочным нарушением страдают только одним из четыре категории кислотно-щелочного баланса. Это вполне может быть так, но в определенных обстоятельствах пациенты могут иметь более одно нарушение.

Например, рассмотрим пациента с хроническим заболевание легких, такое как эмфизема, которая имеет давнюю частичную компенсированный респираторный ацидоз.Если бы этот пациент также был диабетик, который не принял нормальную дозу инсулина, и в результате находился в состоянии диабетического кетоацидоза, результаты анализа газов крови отражают комбинированный эффект респираторного ацидоза и Метаболический ацидоз.

Такие смешанные кислотно-щелочные возмущения не являются нечасто и может быть трудно распутать на основании артериального только результаты анализа газов крови.

Сводка

Поддержание нормального pH крови требует участия нескольких систем органов. и зависит от целостности кровообращения.Тогда это не удивительно что нарушение кислотно-щелочного баланса может осложнить течение широко различные заболевания, а также травмы многих частей тело. Организм обладает значительной способностью сохранять pH крови и нарушения обычно подразумевают либо тяжелое хроническое заболевание, либо острое критических заболеваний.

РубрикаРазное