REFERAT LA CHIMIE
Echilibrul acido-bazic
in organismul uman
BIBLIOGRAFIE: - "Biochimie medicala" - Aurora Popescu, Elena Cristea, Marcela Zamfirescu - Gheorghiu
- "Anatomia si fiziologia omului III" - Tatiana
- https:www.sistemul-periodic.go.ro - cel mai complet site cu informatii despre chimie
ECHILIBRUL ACIDO-BAZIC IN ORGANISMUL UMAN
Majoritatea proceselor metabolice din organism genereaza direct sau indirect cantitati apreciabile de ioni H+, ceea ce face ca ele sa fie considerate - in ansamblu - drept procese producatoare de acizi. Dintre acestea fac parte, in primul rand, caile catabolice fundamentale ale principiilor imediate (glucide, lipide, proteine). Astfel:
a) Glicoliza , calea initiala de degradare a glucozei din metabolismul glucidic, conduce la formarea de acid piruvic sau de acid lactic. Fiecare molecula de glucoza (cu 6C) conduce la cate doua molecule de acid piruvic sau lactic si fiecare din acesti acizi elibereaza prin disocierea carboxilului lor ioni de hidrogen. Mai mult decat atat, daca degradarea glucozei este continuata pe cale aeroba (prin antrenarea acidului piruvic la decarboxilare oxidativa si apoi ciclul Krebs) are loc o producere suplimentara de protoni, provenind din acidul carbonic format in cantitate apreciabila pe seama decarboxilarilor care au loc in cursul acestor porcese.
b) In metabolismul lipidelor, degradarea trigliceridelor are ca rezultat - inca de la prima etapa de desfacere hidrolitica a acestora - eliberarea acizilor grasi constitutivi. Ulterior, degradarea b oxidativa a acizilor grasi duce la formarea corpilor cetonici ( acidul b- hidroxibutiric si acidul acetoacetic) precum si la cantitati apreciabile de bioxid de carbon care - ca si in cazul precedent - genereaza ioni H+ din acidul carbonic corespunzator.
c) In cazul metabolismului proteic, formarea ureei - ultimul catabolit al proteinelor din organismul uman - este un proces generator de acizi:
2NH4+ + HCO3- H2N - C - NH2 + 2H2O + H+
O
De asemenea, degradarea oxidativa a aminoacizilor, proveniti din proteine, este si ea generatoare de acizi. Spre exemplu, din degradarea oxidativa a metioninei se elibereaza - in final -cantitati aprecibile de protoni .
Hrana datorita unor componenti alimentari, reprezinta si ea o sursa de ioni H+ in organism. Spre exemplu, fosforul din alimente - in urma degradarilor hidrolitice si oxidative din organism - este transformat in acid fosforic ( sau anionul H2PO4- care disociaza ca acid). Astfel, prin oxidarea completa a fosfolipidului complex numit lecitina rezulta cantitati mari de protoni.
Desi obtinerea de baze in organism are loc in mai mica masura, produsul final de oxidare in majoritatea degradarilor este baza anionica, HCO3-, care se formeaza in cantitati apreciabile.
Pe de alta parte, majoritatea alimentelor vegetale din hrana sunt considerate surse alcalinizante, tocmai pentru ca in urma degradarilor genereaza baze anionice de felul bicarbonatului
Tinand seama de cele mentionate aici, se intelege ca organismul este confruntat, in permanenta, cu numeroase tendinte acidifiante si alcalinizante care-i ameninta pastrarea constanta a pH-lui mediului intern . Impotriva acestor tendinte organismul "se apara" prin utilizarea sistemelor tampon si prin alte mecanisme fiziologice.
Parametrul mediului intern numit pH ( reprezinta logaritmul cu semn schimbat al concentra-tiei H+) este unul dintre parametrii biologici a carui valoare normala, pentru organismul uman, este cuprinsa intre limite foarte apropiate: 7,35-7,42. Variatia foarte restransa a valorii normale a pH-lui, in comparatie cu variatia valorii altor parametrii ai homeostazei mediului intern, rezulta din faptul ca majoritatea enzimelor ce controleaza metabolismul celular au un pH optim de actiune, cu limite foarte apropiate si dependent de valorile lui extracelulare. Din acest motiv mentinerea pH-ului mediului intern este o conditie obligatorie pentru desfasurarea activitatii metabolice a organismului. Pentru indeplinirea acestei conditii, echilibrul acido-bazic prezinta mecanisme complete si rapide, legate de desfasurarea functiilor vitale ale organismului.
Tendintele de variatie, in sensul cresterii sau scaderii pH-ului in diferite conditii de activitate a organismului, sunt controlate prin intermediul sistemului tampon ale sangelui si prin intermediul activitatii diferitelor organe (in special rinichiul si plamanul).
Sistemul tampon este format fie dintr-un acid slab si sarea sa cu o baza tare, fie dintr-o baza slaba si sarea sa cu un acid puternic. Deoarece tendinta de crestere a aciditatii ( scaderea pH-ului) este preponderenta in organismul uman, sistemele tampon antiacide sunt bine reprezentate.
Unele sisteme tampon din organism sunt constituite numai din substante anorganice iar altele din substante organice (mai mult sau mai putin complexe). In ordinea complexitatii lor crescande, principalele sisteme tampon din organism sunt:(1) sistemul tampon acid carbonic-bicarbonat, (2) sistemul tampon al fosfatilor, (3) sistemul tampon al unor acizi organici si (4) sistemul tampon al hemoglobinei.
(1) Dintre sistemele tampon din organism cel mai important si mai rapid controlat este sistemul bicarbonat/acid carbonic ( HCO3-/CO2). Importanta sa deosebita rezulta din faptul ca, pe de o parte, CO2 este produs continuu de catre metabolismul celular, iar pe de alta parte, acesta formeaza cu apa, in prezenta anhidrazei carbonice, acidul carbonic (H2CO3) care disociaza usor HCO3- si H+. Acest sistem cuprinde exces de componenta bazica (bicarbonat). Intr-adevar, concen-tratia bicarbonatului de sodiu din sange este de 20 de ori mai mare decat cea a acidului carbonic. Datorita acestui fapt, sistemul tamponeaza eficient acizii realizand pastrarea constanta a pH-ului mediului intern (sangelui).
Un alt aspect care confera sistemului tampon bicarbonat/acid carbonic o importanta functionala deosebita este posibilitatea de reglare foarte rapida a concentratiei lui sanguine datorita controlului respiratiei, care se realizeaza prin valoarea presiunii lui partiale din sangele arterial, prin intermediul chemoreceptorilor periferici din sinusul carotidian si ai celor centrali din sistemul nervos. Astfel, o crestere a presiunii partiale a CO2 si, implicit, a concentratiei sangiune a H+ (acidoza) va determina cresterea frecventei respiratorii si eliminarea excesului de CO2. In conditiile scaderii presiunii partiale a CO2 (alcaloza) frecventa respiratorie scade. Din mecanismele prezentate rezulta ca functia respiratorie are o importanta deosebita in mentinerea echilibrului acido-bazic al organismului.
(2) Sistemul tampon al fosfatilor se afla atat in celule cat si in spatiul extracelular. Eficienta lui este mare; in special, in celule unde concentratiile KH2PO4 si K2HPO4 sunt de asemenea mari. In spatiul extracelular componentii sistemului sunt fosfatii de sodiu (NaH2PO4 si Na2HPO4), corespunzatori celor de potasiu, intracelulari. Sistemul tampon al fosfatilor din compartimentul extracelular este mai putin eficient decat cel constituit din acid carbonic si bicarbonat.
Trebuie retinut insa ca in saliva ambele sisteme tampon (acid carbonic - bicarbonat de sodiu si fosfat monosodic - fosfat disodic) sunt deosebit de eficiente pentru mentinerea constanta a pH-ului salivar.
(3) Sistemele tampon ale unor acizi organici sunt constituite, in special, din: acid lactic si lactat alcalin, acid piruvic si piruvat alcalin, acid acetoacetic si o sare a sa alcalina..
(4) Sistemul tampon al hemoglobinei. Hemoglobina isi poate exercita actiunea tampon in special, datorita faptului ca cuprinde - in partea sa proteica - multe resturi de histidina. Acesta este un aminoacid cu nucleu imidazolic care, avand capacitatea sa accepte si sa cedeze H+ la un atom de azot din heterociclul sau, poate functiona ca baza sau ca acid.
Hemoglobina intra in constitutia a doua sisteme tampon: (a)hemoglobina acida - hemoglo-binat de potasiu si (b)oxihemoglobina - oxihemoglobinat de potasiu. Atat sistemul care cuprinde hemoglobina cat si cel care cuprinde hemoglobina oxidata (oxihemoglobina) reprezinta cele mai importante sisteme tampon cu componente proteice din sange.
Daca mecanismele respiratorii nu pot compensa perturbarile echilibrului acido-bazic, functia de excretie renala reprezinta urmatorul mecanism de control al pH-ului mediului intern. Rinichiul intervine in acest proces atat prin reabsorbtia si sinteza bicarbonatului cat si prin secretia H+, sub forma acizilor nevolatili - pentru fiecare mol de H+ eliminat prin urina se reabsoarbe sau se sintetizeaza un mol de HCO3-. Functia rinichiului in controlul echilibrului acido-bazic este mai lenta si depinde in special de valoarea pH-ului sanguin. Deci, rinichiul, in functie de valoarea pH-ului sanguin, elimina fie excesul de acizi, fie excesul de baze.
