В результате распределения частиц различных веществ в воде возникают водно-

дисперсные системы, т. е. системы, в которых одно или несколько веществ раздроблены и

равномерно распределены в другом. Раздробленное вещество называется дисперсной

фазой, а среда, в которой оно распределено, дисперсионной средой. В нашем организме

последняя представлена водой.

В основу классификации водно-дисперсных систем положен размер частиц дисперсной

фазы. В связи с этим различают следующие их формы:

1. Истинные растворы имеют размер частиц менее 10 см, что позволяет проходить им через

все фильтры и не быть видимыми даже в ультрамикроскоп. Представлены эти частицы

либо ионами (ионные растворы), либо молекулами низкомолекулярных углеводов, спиртов

альдегидов, кетонов, органических кислот (молекулярные растворы). Истинные растворы

устойчивы и однородны, в них нет границы раздела между растворенным веществом и

растворителем.

Примеры: водные растворы поваренной соли, едкого натра, соляной кислоты, глюкозы,

этилового спирта.

2. Коллоидные растворы содержат частицы от 10 до 10 см,

которые представляют собой гигантские молекулы биополимеров (белки, полисахариды)

или комплексы из множества мелких молекул и ионов. Наиболее характерный признак

коллоидных растворов - наличие поверхности раздела на границе между дисперсной фазой

и дисперсионной средой. Относительно большие размеры коллоидных частиц

обусловливают такие их свойства, как медленная диффузия, затруднение или

невозможность проникновения через полупроницаемые мембраны, способность отражать

и рассеивать проходящий пучок света (эффект Тиндаля), опалесценция и т. д.

По характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой коллоидные

растворы разделяют на лиофобные и лиофильные (если средой является вода, то

употребляются соответственно термины гидрофобный и гидрофильный).

У гидрофобных коллоидных растворов частицы не имеют сродства к растворителю (воде),

слабо с ним взаимодействуют и образуют вокруг себя только небольшую оболочку из

молекул растворителя, поэтому характеризуются малой устойчивостью.

Гидрофильные коллоидные растворы более устойчивы, частицы дисперсной фазы в них

теснее связаны с дисперсионной средой (водой), проявляют к ней большее сродство. Они

существуют в двух взаимообратимых состояниях: жидком (золь) и студнеобразном (гель).

3. Грубодисперсные системы. Размеры частиц дисперсной фазы от 10" до 10" см. Эти системы неустойчивы, их частицы не проходят через обычные фильтры, хорошо видны в обычный микроскоп. Разновидностями таких систем являются суспензии, которые состоят из твердого вещества и жидкости (крахмал в холодной воде, мутная вода) и эмульсии, состоящие из двух не растворимых друг в друге жидкостей. Из этих свойств необходимо выделить способность растворов проникать в клетки различных тканей, что обусловлено явлениями диффузии и осмоса.

Диффузия - это самопроизвольное равномерное распределение молекул растворителя и

растворяемого вещества по всему объему раствора. Явление диффузии присуще как

истинным, так и коллоидным растворам и очень важно в процессах перемещения

различных питательных веществ и продуктов обмена в организме. Различают:

- Пассивную диффузию, обусловленную броуновским движением молекул. Скорость ее

крайне низкая.

- Облегченную диффузию, происходящую с помощью ве-ществ"переносчиков. Например,

транспорт кислорода, связанного гемоглобином. Скорость диффузии в этом случае

высокая.

- Активный транспорт, при котором на перенос молекулы или иона затрачивается молекула

АТФ.

Особым видом диффузии является осмос - диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану. Таковыми в нашем организме являются оболочки клеток, стенки капилляров.

4. Буферные системы организма. Состав, механизм буферного действия на примере бикарбонатной буферной системы.

Буферными называются системы, обладающие свойством достаточно стойко сохранять постоянство концентрации водородных ионов при накоплении как кислых, так и щелочных соединений. Все буферные системы нашего организма построены однотипно: они состоят из слабой кислоты и соли этой кислоты, образованной при взаимодействии с сильным основанием.

Наиболее важными буферными системами крови являются бикарбонатная, фосфатная, белковая, гемоглобиновая.

Бикарбонатный буфер состоит из слабой угольной кислоты Н2СО3 и её щелочных солей, главным образом, бикарбоната натрия: NaHCO3. Для поддержания нормального рН крови важно не абсолютное Н2СО3 и NaHCO3, а соотношение их концентрации: при рН крови равном 7,4 соотношение т.е. концентрация бикарбоната натрия в плазме должно быть в 20 раз больше, чем углекислоты.

Фосфатный буфер состоит из смеси одно- и двузамещенных солей фосфорной кислоты – NaH2PО4 и Na2HPО4. Однозамещенная соль играет роль кислоты, а двузамещенная соль – роль щелочной соли.

Белковый буфер представляет систему из протеина (Pt) и его соли, образованной сильным

основанием. Компоненты этого буфера могут быть выражены как Pt-COOH -

слабодиссоцииро-ванные белок - кислота и ее соль: Pt-COONa

Белковый буфер действует аналогично буферным системам, рассмотренным выше. Однако

белки обладают также свойством амфотерности, так как в составе белковой молекулы

имеются функциональные группы, несущие отрицательный (СОО-) и положительный

(NH3) заряды. Поэтому даже отдельная белковая молекула проявляет буферное действие,

связывая избыток ОН- и Н+ ионов.

Гемоглобиновый буфер. Его буферные свойства определяются прежде всего тем, что

гемоглобин, как и другие белки, является амфолитом, то есть несущим одновременно

положительный и отрицательный заряды. Поэтому всё сказанное о белковом буфере имеет

отношение и к гемоглобину. Кроме того, буферные свойства гемоглобина связаны с его

ролью в газообмене. Как известно, гемоглобин существует в виде двух форм - окисленного,

или оксигемоглобина (НвО2), и восстановленного, или редуцированного (Нв).

Оксигемоглобин является в 70-80 раз более сильной кислотой, чем редуцированный

гемоглобин. Поэтому гемоглобиновую буферную систему можно обозначить:

Нв02 (кислота)

Нв (основание)

Механизм буферного действия можно рассмотреть на примере бикарбонатной буферной

системы. Учитывая, что диссоциация угольной кислоты незначительная, а диссоциация ее

соли полная, то состав бикарбонатной буферной системы можно представить в следующем

виде:

Н2СО3 + НСО3- + Na+

Если к этой системе добавить избыток сильной кислоты, например, молочной, почти

полностью диссоциированной на ионы СН3СНОНСОО- и Н+ то в реакцию с избытком Н+

вступает анион НСО3-:

СН3СНОНСОО-+Н++НСО3-+Na+-*Н2СО3+ СН3СНОНСОО-+Na+

Таким образом, избыток Н+ оказывается связанным в слабо-диссоциирующих молекулах

Н2СО3. Остающиеся в растворе анионы СН3СНОНСОО- и катионы Na+ не влияют на

активную реакцию среды раствора.

Если к рассматриваемой буферной системе добавить избыток щелочи, например NaOH,

почти полностью диссоциированной в растворе на ионы Na+ и ОН-, то в реакцию с

избытком гидро-ксильных ионов вступают молекулы Н2СО3, степень диссоциации

которых увеличивается вследствие связывания водородных ионов с гидроксильными в

слабо диссоциирующие молекулы воды:

НСО3- +Н+ + Na+ + ОН> Н2О + Na+ + HCO3-

Остающиеся в растворе ионы НСО3- и Na+ не влияют на активную реакцию среды.

В общей буферной емкости крови на долю бикарбонатов приходится 53 \%, на долю

фосфатов - 5 \%, белков - 7 \%, гемоглобина - 35 \%