أنظمة المخزن المؤقت للدم

المبدأ العام لعمل المخفر

يتطلب الحفاظ على ثبات البيئة الداخلية تفاعلات فورية. وتعمل الأنظمة المخفرة بمثابة «مخمدات» كيميائية فريدة. من الناحية الهيكلية، يتكون كل مخفر من هذا النوع من حمض ضعيف وقاعدة مرافقة له، وهما موجودان بنسبة محددة بدقة.

عند إضافة كمية صغيرة من حمض أو قاعدة خارجية إلى المحلول، يتفاعل النظام المخفر معها. وترتبط أيونات $H^+$ أو $OH^-$ بمكونات المخفر، محولةً إياها إلى مركبات ضعيفة قليلة التأين أو إلى ماء. وبهذا تختفي الأيونات الحرة العدوانية، بينما يبقى مستوى الرقم الهيدروجيني (pH) مستقراً.

نظام مخفر البيكربونات

يتكون هذا المخفر من حمض الكربونيك الضعيف ($H_2CO_3$) وأيون البيكربونات ($HCO_3^-$) بنسبة 1:20 (الحمض إلى الأيون).

يعتمد آلية العمل على طبيعة الخلل:

• في حالة الحماض (زيادة الحموضة): يرتبط فائض أيونات $H^+$ بالقاعدة ($HCO_3^-$)، فيتكون حمض الكربونيك ($H_2CO_3$). بعد ذلك، وتحت تأثير إنزيم الأنيدراز الكربوني، يتحلل إلى ماء وثاني أكسيد الكربون. وبما أن فائض $CO_2$ يُطرح باستمرار عن طريق الرئتين، يُطلق على نظام البيكربونات اسم «المفتوح».
• في حالة القُلوية (زيادة القلوية): تتفاعل أيونات $OH^-$ مع أيونات الهيدروجين التي تشكل جزءاً من حمض الكربونيك، لتنتج جزيئات الماء ($H_2O$).

على الرغم من أن هذا المخفر يشكل فقط 7-9% من إجمالي السعة المخفרית للدم الكامل، إلا أنه بالغ الأهمية للسوائل خارج الخلايا. ففي البلازما، واللمف، والسائل الدماغي الشوكي، تبلغ نسبته نسبة ضخمة تصل إلى 97-98% من إجمالي السعة المخفרית.

النظام الفوسفاتي والبروتيني

يلعب النظامان الآخران دوراً مساعداً ولكن هاماً في مختلف حجرات السوائل.

المخفر الفوسفاتي يتكون من أيون ثنائي هيدروجين الفوسفات ($H_2PO_4^-$) وأيون هيدروجين الفوسفات ($HPO_4^{2-}$). نسبتهما الطبيعية هي 1:4. المهمة الرئيسية لهذا النظام في الدم هي الحفاظ على التوازن الأمثل لمكونات مخفر البيكربونات، ويُعبَّر عن ذلك بمعادلة التفاعل: $H_2CO_3 + HPO_4^{2-} \leftrightarrow H_2PO_4^- + HCO_3^-$

نظام مخفر البروتين يعمل بفضل الخواص الأمفوتيرية (المزدوجة) للبروتينات. وتبعاً للوسط، تتصرف البروتينات بطرق مختلفة:

• في الوسط القلوي، تتفكك منتجةً أيونات $H^+$، أي أنها تعمل كأحماض.
• في الوسط الحامضي، تطلق أيونات $OH^-$.

عند ارتفاع تركيز $H^+$، تشكل البروتينات أحماضاً قليلة التأين، بينما تساهم في تكوين الماء عند زيادة $OH^-$. سعة بروتينات البلازما متواضعة نسبياً — حوالي 2% فقط من السعة المخفרית للسوائل خارج الخلايا.

نظام مخفر الهيموغلوبين

هذا هو أقوى نظام مخفر على الإطلاق، حيث يستحوذ على 75% (3/4) من إجمالي السعة المخفרית للدم. وتعود كفاءته الهائلة إلى عاملين: الخواص الأمفوتيرية للجزء البروتيني (الغلوبين) وتأثير الأكسجة على الخصائص الحمضية القاعدية للهيموغلوبين.

الخصائص الرئيسية لأشكال الهيموغلوبين المختلفة:

1. الهيموغلوبين المرجع ($Hb$) — يعتبر قاعدة أقوى، ولذلك فهو يرتبط بحرية أكبر بأيونات الهيدروجين الحرة ($H^+$).
2. أكسي هيموغلوبين ($HbO_2$) — يتصرف كحمض أقوى مقارنة بالvorm المرجع.

الآلية الفيزيولوجية في الأنسجة: عندما يمر الدم عبر الشعيرات الدموية للأنسجة، فإنه يطلق الأكسجين ويمتص ثاني أكسيد الكربون. ويتحول أكسي هيموغلوبين إلى هيموغلوبين مرجع. ويتم معادلة غاز ثاني أكسيد الكربون الداخل إلى كرية الدم الحمراء (والذي يعمل كمكون حمضي) بالكامل وفتورياً تقريباً، حيث يعمل الهيموغلوبين المرجع الناتج كقاعدة قوية ويتولى امتصاص الصدمة.

باختصار: إجابات عن أسئلة حول الموضوع

أسئلة من المحاضرات والامتحانات

مواضيع أخرى للمراجعة في نفس السياق

• دور إنزيم الكربوأنيدراز في كريات الدم الحمراء
• آليات تكوين الحماض النسيجي (Tissue Acidosis)
• العلاقة المتبادلة بين تبادل الغازات وحالة الحمض والقاعدة
• اختلافات السعة التنظيمية للسائل داخل الخلية وخارجها

مواضيع أخرى من قسم «الدم»

تم إعداد المادة بواسطة أعضاء هيئة التدريس في WhiteCoat Pro وفقاً للمنهج الدراسي لكليات الطب. وهي ذات طابع تعليمي.