2) оксигемоглобин освобождает Н+
3) обладает свойствами буферной системы (+)
4) гемоглобин способен связывать кислород
Гемоглобин поддерживает кислотно-основное равновесие крови благодаря буферным свойствам. Буферная система связывает избыток ионов водорода или, напротив, отдаёт их при уменьшении их концентрации, препятствуя резким изменениям pH. Наиболее выраженной способностью связывать H+ обладает дезоксигемоглобин: в тканях он принимает протоны, образующиеся при гидратации углекислого газа и диссоциации угольной кислоты.
В тканях CO2 превращается в H2CO3, которая распадается на H+ и HCO3−; гемоглобин связывает часть протонов и тем самым ограничивает снижение pH. В лёгких присоединение кислорода к гемоглобину уменьшает его сродство к H+, поэтому протоны высвобождаются, соединяются с бикарбонатом с образованием H2CO3, а затем превращаются в CO2 и выводятся с выдыхаемым воздухом. Этот процесс связан с эффектом Холдэйна и демонстрирует, что кислородтранспортная функция гемоглобина участвует в регуляции pH именно через его буферную способность.
Способность связывать или отдавать кислород сама по себе не является буферным механизмом. Высвобождение протонов оксигемоглобином в лёгких — отдельная стадия сопряжённого транспорта CO2 и O2, тогда как общий принцип поддержания постоянства pH определяется наличием у гемоглобина кислотно-основных буферных свойств.
| Участок или состояние | Основной процесс | Роль гемоглобина в поддержании pH |
|---|---|---|
| Ткани, дезоксигемоглобин | Образование H+ и HCO3− из CO2 и H2O | Связывание протонов гемоглобином, ограничение ацидификации крови |
| Эритроцит | Гидратация CO2 под действием карбоангидразы | Сопряжение образования бикарбоната с буферированием H+ |
| Плазма | Транспорт большей части CO2 в форме HCO3− | Бикарбонатная буферная система дополняет гемоглобиновый буфер |
| Лёгочные капилляры | Оксигенация гемоглобина | Снижение сродства к H+ и высвобождение протонов |
| Лёгкие | H+ + HCO3− → H2CO3 → CO2 + H2O | Образование CO2 для последующего выведения с выдохом |
| Эффект Холдэйна | Дезоксигенация усиливает связывание CO2 и H+ | Обеспечивает эффективный захват CO2 в тканях и его отдачу в лёгких |
| Кислотно-основное равновесие | Совместная работа гемоглобинового и бикарбонатного буферов | Стабилизация pH крови в физиологическом диапазоне 7,35–7,45 |
Гемоглобиновый буфер особенно важен внутри эритроцитов, где происходит основная часть превращений углекислого газа. Его действие тесно связано с вентиляцией лёгких, концентрацией бикарбоната и работой почек. Нарушение этих взаимосвязей может приводить к респираторному или метаболическому ацидозу и алкалозу. Поэтому правильным обоснованием участия гемоглобина в поддержании pH является именно наличие у него буферных свойств.