Биологическое значение регуляции рН, последствия нарушений

Н⁺ - положительно заряженные частицы, они присоединяются к отрицательно заряженным группам молекул и анионов, в результате чего те меняют свой состав и свойства. Таким образом, количество Н⁺ в жидкости определяет строение и свойства все основных групп органических соединений – белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов (амфифильных). Самое важное влияние концентрация Н⁺ оказывает на активность ферментов. У каждого фермента существует свой оптимум рН, в котором фермент имеет максимальную активность. Например, ферменты гликолиза, ЦТК, ПФШ активны в нейтральной среде, а лизосомальные ферменты, ферменты желудка активны в кислой среде (рН=2). В результате, изменения величины рН вызывает изменение активности отдельных ферментов и приводит к нарушению метаболизма в целом.

Отклонение рН от нормы на 0,1 вызывает заметные нарушения со стороны дыхательной, сердечно-сосудистой, нервной и других систем организма.

При ацидемии возникает:

1. усиление дыхания до резкой отдышки, нарушение дыхания в результате бронхоспазма;

2. нарушение работы сердечно-сосудистой системы. Слабое снижение рН повышает в крови концентрацию катехоламинов, которые активируют пульс, повышают артериальное давление и кровоток. Сильное снижение рН подавляет активность α и β адренорецепторов сердца и сосудов. Наблюдается угнетение сердечной деятельности, снижение давления, возникает аритмия (экстрасистолия вплоть до желудочковой фибрилляции).

3. нарушение работы пищеварительной системы: рвота, диарея (за счет подавления активности α и β адренорецепторов и усиления парасимпатических эффектов).

4. нарушение работы ЦНС: головокружение, сонливость, затем ацидотическая кома.

5. внеклеточная гипергидрия. Избыток Н⁺ поступает в клетки, за ним идет НСО₃^- . Взамен из клетки выходит К⁺ и Cl^-, которые повышают осмотическое давление внеклеточной жидкости.

При алкалемии возникает:

1. подавление дыхания.

2. повышение нервно-мышечной возбудимости, тетания. Причина снижение в плазме крови концентрации Са²⁺. В плазме увеличивается содержание Cl^-, в моче уменьшается содержания аммиака (торможение аммониогенеза), увеличивается количество бикарбонатов.

3. нарушение работы пищеварительной системы - запоры (за счет активации β адренорецепторов и угнетения парасимпатических эффектов).

4. нарушение работы сердечно-сосудистой системы – учащение сердцебиения, снижение артериального давления (за счет активации β адренорецепторов и угнетения парасимпатических эффектов).

Сдвиг рН на 0,3 приводит к развитию комы, а на 0,4 - часто несовместим с жизнью.