Sistema tampone del sangue
Come funziona il sistema tampone del sangue?
Nel corpo umano, il sangue è un organo fluido di colore rosso (quello più chiaro è arterioso, quello più scuro venoso). È di importanza vitale in quanto svolge numerose funzioni: in primo luogo trasporta ossigeno e nutrienti alle cellule dell'organismo e, parallelamente, rimuove da esse anidride carbonica e altri metaboliti.
Il sangue è composto da una parte corpuscolata o cellulare (globuli rossi, globuli bianchi, piastrine) che rappresenta circa il 45% del totale, e una componente liquida chiamata plasma.
I principali costituenti protoplasmici sono proteine estremamente sensibili alle variazioni di acidità del mezzo liquido (sangue, liquido interstiziale dei tessuti) con cui le cellule si trovano a contatto.
Questi liquidi tenderebbero a presentare continue e forti variazioni di acidità dal momento che in essi si versano sostanze derivanti dal metabolismo cellulare aventi carattere spiccatamente acido (ad esempio acido carbonico, acido lattico, ecc.), se non possedessero, soprattutto il sangue, un forte potere tampone.
Una importante funzione del sangue è quella di mantenere costante il pH del fluido interstiziale. Questa proprietà è dovuta alla presenza dei cosiddetti sistemi tampone, sistemi contenenti miscele di soluti che impediscono significative variazioni di pH per aggiunta di moderate quantità di acidi e di basi forti.
I sistemi tampone fanno sì che il sangue, nonostante l'immissione in esso di sostanze di natura acida o basica, mantenga sempre il pH intorno a 7,4 (da 7,35 a 7,45, a 37 °C per l'organismo umano, di conseguenza il sangue ha una reazione debolmente alcalina).
Quali sono i sistemi tampone del sangue?
I sistemi tampone del sangue sono miscele di sali tampone assieme ai corrispondenti acidi deboli. I sali tampone sono ottenuti da acidi deboli, cioè acidi poco dissociabili, e da basi forti, cioè basi completamente dissociabili.
I sistemi tampone del plasma includono il sistema bicarbonato - acido carbonico (NaHCO2-H2CO3), il sistema dei fosfati monosodico (NaH2PO4) e bisodico (Na2HPO4) mentre nelle emazie a questi corrispondono i sistemi KHCO3-H2CO3, K2HPO4-KH2PO4: la diversità del catione dipende dalla prevalente concentrazione degli ioni sodio nel plasma e degli ioni potassio all'interno dei globuli rossi.
All'interno di questi corpuscoli, entro i limiti di variazione di pH sopra accennati, il sistema tampone più efficiente è rappresentato dall'emoglobina che vi si trova in alta concentrazione (33%) e ha un punto isoelettrico molto vicino al pH del sangue; passando dallo stato ridotto allo stato ossigenato essa è capace di variare il suo grado di ionizzazione o di dissociazione come acido.
Poiché nel plasma il contenuto in fosfati è molto basso, il sistema NaHCO3-H2CO3 è di gran lunga il più importante.
Un'altra importante classe di sistemi tampone è costituita dalle proteine, che sono acidi deboli e dai proteinati di sodio e di potassio. Perciò, al pH del sangue, le proteine si trovano in forma di acidi deboli indissociati (HP) e in forma di sali dissociati (con basi forti K++P-).
Quando ha luogo un aumento di concentrazione di ioni idrogeno per l'entrata in circolo di una sostanza acida, le proteine in forma di sale, cariche negativamente, catturano gli ioni idrogeno H+ in eccesso per formare proteine indissociate:
Al contrario, in presenza di ioni ossidrilici in eccesso per l'apporto di sostanze basiche, la proteina si dissocia liberando ioni idrogeno che neutralizzano gli ossidrili:
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