एसिड-बेस बैलेंस मानव शरीर के सामान्य कामकाज में बहुत बड़ी भूमिका निभाता है। शरीर में परिसंचारी रक्त एक तरल आवास में रहने वाली जीवित कोशिकाओं का मिश्रण है। रक्त में पीएच स्तर को नियंत्रित करने वाली पहली सुरक्षा विशेषता बफर सिस्टम है। यह एक शारीरिक क्रियाविधि है जो यह सुनिश्चित करती है कि पीएच ड्रॉप्स को रोककर एसिड-बेस बैलेंस के मापदंडों को बनाए रखा जाए। यह क्या है और इसकी क्या किस्में हैं, हम नीचे जानेंगे।
विवरण
बफर सिस्टम एक अनूठा तंत्र है। मानव शरीर में उनमें से कई हैं, और वे सभी प्लाज्मा और रक्त कोशिकाओं से बने होते हैं। बफर बेस (प्रोटीन और अकार्बनिक यौगिक) होते हैं जो एच + और ओएच- को बांधते या दान करते हैं, पीएच शिफ्ट को तीस सेकंड के भीतर नष्ट कर देते हैं। एसिड-बेस बैलेंस बनाए रखने के लिए बफर की क्षमता उन तत्वों की संख्या पर निर्भर करती है जिनसे यह बना है।
रक्त बफर के प्रकार
रक्त जो निरंतर गतिमान है वह जीवित कोशिका है,जो एक तरल माध्यम में मौजूद है। सामान्य पीएच 7, 37-7, 44 है। आयनों का बंधन एक निश्चित बफर के साथ होता है, बफर सिस्टम का वर्गीकरण नीचे दिया गया है। इसमें स्वयं प्लाज्मा और रक्त कोशिकाएं होती हैं और यह फॉस्फेट, प्रोटीन, बाइकार्बोनेट या हीमोग्लोबिन हो सकता है। इन सभी प्रणालियों में क्रिया का काफी सरल तंत्र है। उनकी गतिविधि का उद्देश्य रक्त में आयनों के स्तर को विनियमित करना है।
हीमोग्लोबिन बफर की विशेषताएं
हीमोग्लोबिन बफर सिस्टम सबसे शक्तिशाली है, यह ऊतकों की केशिकाओं में एक क्षार है और फेफड़ों जैसे आंतरिक अंग में एक एसिड है। यह कुल बफर क्षमता का लगभग पचहत्तर प्रतिशत है। यह तंत्र मानव रक्त में होने वाली कई प्रक्रियाओं में शामिल होता है, और इसकी संरचना में ग्लोबिन होता है। जब हीमोग्लोबिन बफर दूसरे रूप (ऑक्सीहीमोग्लोबिन) में बदल जाता है, तो यह रूप बदल जाता है, और सक्रिय पदार्थ के अम्लीय गुण भी बदल जाते हैं।
कम हीमोग्लोबिन की गुणवत्ता कार्बोनिक एसिड की तुलना में कम होती है, लेकिन ऑक्सीकृत होने पर बहुत बेहतर हो जाती है। जब पीएच की अम्लता का अधिग्रहण किया जाता है, तो हीमोग्लोबिन हाइड्रोजन आयनों को जोड़ता है, यह पता चला है कि यह पहले से ही कम हो गया है। जब फेफड़ों से कार्बन डाइऑक्साइड को साफ किया जाता है, तो पीएच क्षारीय हो जाता है। इस समय, हीमोग्लोबिन, जिसे ऑक्सीकृत किया गया है, एक प्रोटॉन दाता के रूप में कार्य करता है, जिसकी मदद से एसिड-बेस बैलेंस संतुलित होता है। तो, बफर, जिसमें ऑक्सीहीमोग्लोबिन और इसके पोटेशियम नमक होते हैं, शरीर से कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई को बढ़ावा देता है।
यह बफर सिस्टम काम करता हैश्वसन प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका, क्योंकि यह ऊतकों और आंतरिक अंगों में ऑक्सीजन को स्थानांतरित करने और उनसे कार्बन डाइऑक्साइड निकालने का परिवहन कार्य करता है। एरिथ्रोसाइट्स के अंदर एसिड-बेस बैलेंस एक स्थिर स्तर पर बना रहता है, इसलिए रक्त में भी।
इस प्रकार, जब रक्त ऑक्सीजन से संतृप्त होता है, तो हीमोग्लोबिन एक मजबूत अम्ल में बदल जाता है, और जब यह ऑक्सीजन छोड़ देता है, तो यह काफी कमजोर कार्बनिक अम्ल में बदल जाता है। ऑक्सीहीमोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन की प्रणालियाँ परस्पर परिवर्तनीय हैं, वे एक के रूप में मौजूद हैं।
बाइकार्बोनेट बफर की विशेषताएं
बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम भी शक्तिशाली है, लेकिन शरीर में सबसे अधिक नियंत्रित भी है। यह कुल बफर क्षमता का लगभग दस प्रतिशत है। इसमें बहुमुखी गुण हैं जो इसकी दो-तरफा प्रभावशीलता सुनिश्चित करते हैं। इस बफर में एक संयुग्मित एसिड-बेस जोड़ी होती है, जिसमें कार्बोनिक एसिड (प्रोटॉन स्रोत) और आयन बाइकार्बोनेट (प्रोटॉन स्वीकर्ता) जैसे अणु होते हैं।
इस प्रकार, बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम एक व्यवस्थित प्रक्रिया को बढ़ावा देता है जहां एक शक्तिशाली एसिड रक्तप्रवाह में प्रवेश करता है। यह तंत्र एसिड को बाइकार्बोनेट आयनों से बांधता है, जिससे कार्बोनिक एसिड और उसका नमक बनता है। जब क्षार रक्त में प्रवेश करता है, तो बफर कार्बोनिक एसिड से बंध जाता है, जिससे बाइकार्बोनेट नमक बनता है। चूंकि मानव रक्त में कार्बोनिक एसिड की तुलना में अधिक सोडियम बाइकार्बोनेट होता है, इसलिए इस बफर क्षमता में उच्च अम्लता होगी। दूसरे शब्दों में, हाइड्रोकार्बन बफरसिस्टम (बाइकार्बोनेट) रक्त की अम्लता को बढ़ाने वाले पदार्थों की भरपाई करने में बहुत अच्छा है। इनमें लैक्टिक एसिड शामिल है, जिसकी एकाग्रता तीव्र शारीरिक परिश्रम के साथ बढ़ जाती है, और यह बफर रक्त में एसिड-बेस बैलेंस में बदलाव के लिए बहुत जल्दी प्रतिक्रिया करता है।
फॉस्फेट बफर की विशेषताएं
मानव फॉस्फेट बफर सिस्टम कुल बफर क्षमता के करीब दो प्रतिशत पर कब्जा कर लेता है, जो रक्त में फॉस्फेट की सामग्री से संबंधित है। यह तंत्र मूत्र में पीएच और कोशिकाओं के अंदर मौजूद द्रव को बनाए रखता है। बफर में अकार्बनिक फॉस्फेट होते हैं: मोनोबैसिक (एसिड के रूप में कार्य करता है) और डिबासिक (क्षार के रूप में कार्य करता है)। सामान्य pH पर अम्ल और क्षार का अनुपात 1:4 होता है। हाइड्रोजन आयनों की संख्या में वृद्धि के साथ, फॉस्फेट बफर सिस्टम उन्हें बांधता है, जिससे एक एसिड बनता है। यह तंत्र क्षारीय की तुलना में अधिक अम्लीय है, इसलिए यह मानव रक्तप्रवाह में प्रवेश करने वाले लैक्टिक एसिड जैसे अम्लीय चयापचयों को पूरी तरह से बेअसर कर देता है।
प्रोटीन बफर की विशेषताएं
प्रोटीन बफर अन्य प्रणालियों की तुलना में एसिड-बेस बैलेंस को स्थिर करने में इतनी विशेष भूमिका नहीं निभाता है। यह कुल बफर क्षमता का लगभग सात प्रतिशत है। प्रोटीन अणुओं से बने होते हैं जो एसिड-बेस यौगिक बनाने के लिए गठबंधन करते हैं। अम्लीय वातावरण में, वे क्षार के रूप में कार्य करते हैं जो अम्ल को बांधते हैं, क्षारीय वातावरण में, सब कुछ उल्टा होता है।
इससे प्रोटीन बफर सिस्टम बनता है, जोयह 7.2 से 7.4 के पीएच मान पर काफी प्रभावी है। प्रोटीन का एक बड़ा हिस्सा एल्ब्यूमिन और ग्लोब्युलिन द्वारा दर्शाया जाता है। चूँकि प्रोटीन आवेश शून्य होता है, सामान्य pH पर यह क्षार और नमक के रूप में होता है। यह बफर क्षमता प्रोटीन की संख्या, उनकी संरचना और मुक्त प्रोटॉन पर निर्भर करती है। यह बफर अम्लीय और क्षारीय दोनों उत्पादों को बेअसर कर सकता है। लेकिन इसकी क्षमता क्षारीय से अधिक अम्लीय होती है।
एरिथ्रोसाइट्स की विशेषताएं
आम तौर पर, एरिथ्रोसाइट्स का एक स्थिर पीएच - 7, 25 होता है। यहां हाइड्रोकार्बोनेट और फॉस्फेट बफर का प्रभाव होता है। लेकिन शक्ति के मामले में, वे खून से अलग हैं। एरिथ्रोसाइट्स में, प्रोटीन बफर अंगों और ऊतकों को ऑक्सीजन प्रदान करने के साथ-साथ उनसे कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने में एक विशेष भूमिका निभाता है। इसके अलावा, यह एरिथ्रोसाइट्स के अंदर एक निरंतर पीएच मान बनाए रखता है। एरिथ्रोसाइट्स में प्रोटीन बफर बाइकार्बोनेट सिस्टम से निकटता से संबंधित है, क्योंकि यहां एसिड और नमक का अनुपात रक्त की तुलना में कम है।
बफर सिस्टम उदाहरण
मजबूत एसिड और क्षार के घोल, जिनकी कमजोर प्रतिक्रिया होती है, का पीएच परिवर्तनशील होता है। लेकिन इसके नमक के साथ एसिटिक एसिड का मिश्रण एक स्थिर मूल्य रखता है। यदि आप उनमें अम्ल या क्षार मिला दें, तो भी अम्ल-क्षार संतुलन नहीं बदलेगा। एक उदाहरण के रूप में, एसीटेट बफर पर विचार करें, जिसमें एसिड CH3COOH और उसका नमक CH3COO होता है। यदि आप एक मजबूत एसिड जोड़ते हैं, तो नमक का आधार एच + आयनों को बांध देगा और एसिटिक एसिड में बदल जाएगा। नमक आयनों में कमीएसिड अणुओं में वृद्धि से संतुलित। नतीजतन, एसिड के नमक के अनुपात में थोड़ा बदलाव होता है, इसलिए पीएच काफी स्पष्ट रूप से बदलता है।
बफर सिस्टम की क्रिया का तंत्र
जब अम्लीय या क्षारीय उत्पाद रक्तप्रवाह में प्रवेश करते हैं, तो बफर एक स्थिर पीएच मान बनाए रखता है जब तक कि आने वाले उत्पादों को उत्सर्जित या चयापचय प्रक्रियाओं में उपयोग नहीं किया जाता है। मानव रक्त में चार बफर होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में दो भाग होते हैं: एक एसिड और उसका नमक, साथ ही एक मजबूत क्षार।
बफर का प्रभाव इस तथ्य के कारण है कि यह उन आयनों को बांधता है और बेअसर करता है जो इसके अनुरूप संरचना के साथ आते हैं। चूंकि प्रकृति में शरीर सबसे अधिक अंडर-ऑक्सीडाइज्ड चयापचय उत्पादों का सामना करता है, बफर के गुण एंटी-क्षारीय की तुलना में अधिक एंटी-एसिड होते हैं।
प्रत्येक बफर सिस्टम के संचालन का अपना सिद्धांत होता है। जब पीएच स्तर 7.0 से नीचे चला जाता है, तो उनकी जोरदार गतिविधि शुरू हो जाती है। वे अतिरिक्त मुक्त हाइड्रोजन आयनों को बांधना शुरू कर देते हैं, जो ऑक्सीजन को स्थानांतरित करने वाले परिसरों का निर्माण करते हैं। यह, बदले में, पाचन तंत्र, फेफड़े, त्वचा, गुर्दे, आदि में चला जाता है। अम्लीय और क्षारीय उत्पादों का ऐसा परिवहन उनके उतराई और उत्सर्जन में योगदान देता है।
मानव शरीर में एसिड-बेस बैलेंस को बनाए रखने में केवल चार बफर सिस्टम महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, लेकिन अन्य बफर भी होते हैं, जैसे एसीटेट बफर सिस्टम, जिसमें कमजोर एसिड (दाता) होता है और इसका नमक (स्वीकर्ता)। इन तंत्रों की क्षमतापीएच में परिवर्तन का विरोध करने के लिए जब एसिड या नमक रक्त में प्रवेश करता है तो सीमित होता है। वे अम्ल-क्षार संतुलन तभी बनाए रखते हैं जब एक निश्चित मात्रा में एक मजबूत अम्ल या क्षार की आपूर्ति की जाती है। यदि यह पार हो जाता है, तो पीएच नाटकीय रूप से बदल जाएगा, बफर सिस्टम काम करना बंद कर देगा।
बफर दक्षता
रक्त और एरिथ्रोसाइट्स के बफर अलग-अलग दक्षता रखते हैं। उत्तरार्द्ध में, यह अधिक है, क्योंकि यहां हीमोग्लोबिन बफर है। आयनों की संख्या में कमी कोशिका से अंतरकोशिकीय वातावरण और फिर रक्त की दिशा में होती है। इससे पता चलता है कि रक्त में सबसे बड़ी बफर क्षमता होती है, जबकि इंट्रासेल्युलर वातावरण में सबसे छोटा होता है।
जब कोशिकाओं को मेटाबोलाइज किया जाता है, तो एसिड दिखाई देते हैं जो अंतरालीय द्रव में चले जाते हैं। यह आसान होता है, उनमें से अधिक कोशिकाओं में दिखाई देते हैं, क्योंकि हाइड्रोजन आयनों की अधिकता से कोशिका झिल्ली की पारगम्यता बढ़ जाती है। हम पहले से ही बफर सिस्टम के वर्गीकरण को जानते हैं। एरिथ्रोसाइट्स में, उनके पास अधिक प्रभावी गुण होते हैं, क्योंकि कोलेजन फाइबर अभी भी यहां एक भूमिका निभाते हैं, जो एसिड के संचय के लिए सूजन से प्रतिक्रिया करते हैं, वे इसे अवशोषित करते हैं और हाइड्रोजन आयनों से एरिथ्रोसाइट्स छोड़ते हैं। यह क्षमता इसके अवशोषण गुण के कारण है।
शरीर में बफर की बातचीत
शरीर में जितने भी तंत्र हैं वे आपस में जुड़े हुए हैं। रक्त बफ़र्स में कई प्रणालियाँ होती हैं, जिनका अम्ल-क्षार संतुलन बनाए रखने में योगदान भिन्न होता है। जब रक्त फेफड़ों में प्रवेश करता है, तो उसे ऑक्सीजन प्राप्त होती है।लाल रक्त कोशिकाओं में हीमोग्लोबिन से जुड़कर, ऑक्सीहीमोग्लोबिन (एसिड) बनाता है, जो पीएच स्तर को बनाए रखता है। कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ की सहायता से, कार्बन डाइऑक्साइड से फेफड़ों के रक्त का समानांतर शुद्धिकरण होता है, जो एरिथ्रोसाइट्स में एक कमजोर डिबासिक कार्बोनिक एसिड और कार्बामिनोहीमोग्लोबिन के रूप में और रक्त में - कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।
एरिथ्रोसाइट्स में कमजोर डिबासिक कार्बोनिक एसिड की मात्रा में कमी के साथ, यह रक्त से एरिथ्रोसाइट में प्रवेश करता है, और रक्त कार्बन डाइऑक्साइड से साफ हो जाता है। इस प्रकार, एक कमजोर डिबासिक कार्बोनिक एसिड लगातार कोशिकाओं से रक्त में गुजरता है, और निष्क्रिय क्लोराइड आयन तटस्थता बनाए रखने के लिए रक्त से एरिथ्रोसाइट्स में प्रवेश करते हैं। नतीजतन, लाल रक्त कोशिकाएं प्लाज्मा की तुलना में अधिक अम्लीय होती हैं। सभी बफर सिस्टम प्रोटॉन दाता-स्वीकर्ता अनुपात (4:20) द्वारा उचित हैं, जो मानव शरीर के चयापचय की ख़ासियत से जुड़ा है, जो क्षारीय उत्पादों की तुलना में अधिक संख्या में अम्लीय उत्पाद बनाता है। एसिड बफर क्षमता का संकेतक यहां बहुत महत्वपूर्ण है।
ऊतकों में विनिमय प्रक्रिया
अम्ल-क्षार संतुलन शरीर के ऊतकों में बफर और चयापचय परिवर्तनों द्वारा बनाए रखा जाता है। यह जैव रासायनिक और भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं द्वारा सहायता प्रदान करता है। वे चयापचय उत्पादों के एसिड-बेस गुणों के नुकसान, उनके बंधन, नए यौगिकों के निर्माण में योगदान करते हैं जो शरीर से जल्दी से निकल जाते हैं। उदाहरण के लिए, बड़ी मात्रा में लैक्टिक एसिड ग्लाइकोजन में उत्सर्जित होता है, कार्बनिक अम्ल सोडियम लवण द्वारा निष्प्रभावी होते हैं। मज़बूतएसिड और क्षार लिपिड में घुल जाते हैं, और कार्बनिक अम्ल कार्बोनिक एसिड बनाने के लिए ऑक्सीकरण करते हैं।
इस प्रकार, बफर सिस्टम मानव शरीर में एसिड-बेस बैलेंस के सामान्यीकरण में पहला सहायक है। जैविक अणुओं और संरचनाओं, अंगों और ऊतकों के सामान्य कामकाज के लिए पीएच स्थिरता आवश्यक है। सामान्य परिस्थितियों में, बफर प्रक्रियाएं हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड आयनों के परिचय और हटाने के बीच संतुलन बनाए रखती हैं, जो रक्त में एक स्थिर पीएच स्तर को बनाए रखने में मदद करती है।
बफर सिस्टम के काम में खराबी आने पर व्यक्ति में अल्कलोसिस या एसिडोसिस जैसे रोग विकसित हो जाते हैं। सभी बफर सिस्टम आपस में जुड़े हुए हैं और एक स्थिर एसिड-बेस बैलेंस बनाए रखने के उद्देश्य से हैं। मानव शरीर लगातार बड़ी संख्या में अम्लीय उत्पादों का उत्पादन करता है, जो तीस लीटर मजबूत एसिड के बराबर होता है।
शरीर के अंदर प्रतिक्रियाओं की निरंतरता शक्तिशाली बफर द्वारा प्रदान की जाती है: फॉस्फेट, प्रोटीन, हीमोग्लोबिन और बाइकार्बोनेट। अन्य बफर सिस्टम हैं, लेकिन ये जीवित जीव के लिए मुख्य और सबसे आवश्यक हैं। उनकी मदद के बिना, एक व्यक्ति विभिन्न विकृति विकसित करेगा जिससे कोमा या मृत्यु हो सकती है।
