Ovaj blog post znanstveno istražuje kako naše tijelo održava pH homeostazu putem puferiranja krvi i disanja, na temelju uobičajenih percepcija o kiseloj i alkalnoj hrani.
Konzumiramo razne vrste hrane kako bismo dobili energiju potrebnu za svakodnevni život i održali zdravlje. Kako bi postigli te ciljeve, ljudi traže informacije o hrani i biraju ono što smatraju prikladnim za svoje potrebe. U tom procesu većina se u nekom trenutku susrela s informacijama o pH vrijednosti hrane. Na primjer, često čujemo da je kola kisela hrana štetna za zdravlje zubi, dok je alkalna hrana poput krumpira, batata i mrkve korisna. To prirodno postavlja pitanje: Može li konzumiranje kiselije hrane učiniti naša tijela kiselim, a jedenje alkalne hrane alkalnim?
Međutim, živi organizmi posjeduju karakteristiku održavanja svog unutarnjeg okoliša relativno konstantnim bez obzira na promjenjive vanjske uvjete, svojstvo poznato kao homeostaza. U stvarnosti, konzumiranje hrane sa specifičnim pH ne mijenja izravno unutarnji pH tijela na tu vrijednost. Ako bi se pH tijela drastično promijenio kao odgovor na okoliš, ono bi se teško pravilno ponašalo u svojim normalnim funkcijama, a u težim slučajevima život bi mogao biti ugrožen. Ovaj objašnjavajući tekst ispitat će pufersko djelovanje krvi - jedan od ključnih mehanizama koje naša tijela koriste za održavanje stabilnog unutarnjeg pH i sprječavanje oštećenja funkcije organa - i bolesti koje nastaju kada je ovo pufersko djelovanje narušeno.
Prije razumijevanja puferskog djelovanja, potrebno je shvatiti koncepte pH, kiselina i baza. Kriterij za razlikovanje kiselina i baza je koncentracija vodikovih iona prisutnih u otopini. Ljestvica koja označava ovaj stupanj koncentracije vodikovih iona je pH. pH se definira kao negativni logaritam koncentracije vodikovih iona u otopini koja nastaje otapanjem tvari u otapalu. Prema modernoj definiciji, izražava se kao negativni zajednički logaritam koncentracije vodikovih iona.
To jest, viša pH vrijednost ukazuje na nižu koncentraciju vodikovih iona u otopini, dok niža pH vrijednost ukazuje na višu koncentraciju vodikovih iona. Kod neutralne vode definirane kao pH 7, pH ispod 7 je kiseo, a pH iznad 7 je lužnat. Kiselost i lužnatost također se mogu klasificirati prema stupnju. Na temelju redoslijeda stvaranja vodikovih iona kada se otope u otapalu, tvari se kategoriziraju kao jake kiseline, slabe kiseline, neutralne, slabe baze ili jake baze. Na primjer, tvari poput klorovodične ili sumporne kiseline proizvode vrlo veliku količinu vodikovih iona kada se otope u otapalu, što rezultira vrlo niskim pH. Posljedično, klasificiraju se kao jako kisele tvari. Suprotno tome, tvari poput natrijevog hidroksida proizvode vrlo nisku koncentraciju vodikovih iona kada se otope u otapalu, što rezultira visokim pH i stoga se smatraju jako lužnatim tvarima.
Pufersko djelovanje odnosi se na učinak minimiziranja promjena u koncentraciji vodikovih iona kada se u otopinu doda kiselina ili baza. Razlog zašto je ovo pufersko djelovanje moguće u krvi jest taj što slaba kiselina ugljična kiselina prisutna u krvi i bazni bikarbonatni ion, koji nastaje kada ova slaba kiselina otpušta vodikove ione, postoje u ravnoteži jedan s drugim. Ako se kiselina doda u krv, povećani vodikovi ioni kombiniraju se s bikarbonatnim ionima, koji djeluju kao baza, kako bi ponovno stvorili ugljičnu kiselinu. To sprječava da krv postane pretjerano kisela. Suprotno tome, kada se doda lužina, reakcija se odvija u suprotnom smjeru. Ugljična kiselina ionizira, stvarajući bikarbonatne ione i vodikove ione. To sprječava da krv postane pretjerano alkalna. Kroz ovaj proces krv ublažava učinke kiselina ili lužina unesenih izvana. Kao rezultat toga, čak i kada konzumiramo kiselu ili alkalnu hranu, pH krvi ostaje relativno konstantan.
Međutim, problemi s regulacijom pH krvi mogu se pojaviti ako je pufersko djelovanje krvi narušeno ili zbog ulaska ili izlaska drugih tvari. Ugljična kiselina i bikarbonatni ioni, koji igraju ključnu ulogu u puferiranju krvi, nastaju kada se ugljikov dioksid proizveden u tijelu otopi u tjelesnim tekućinama. Ugljikov dioksid je plin koji nastaje tijekom metabolizma tkiva ili se udiše izvana ili izdiše disanjem. Ako disanje oslabi ili izmjena plinova postane neučinkovita, koncentracija ugljikovog dioksida u tijelu se povećava. Više razine ugljikovog dioksida dovode do povećanog stvaranja ugljične kiseline u krvi. Kako se ugljična kiselina ionizira, povećava se količina vodikovih iona, snižavajući pH tijela. To se stanje naziva acidoza.
Suprotno tome, ako disanje postane pretjerano ubrzano ili koncentracija ugljikovog dioksida postane pretjerano niska, smanjuje se proizvodnja ugljične kiseline. Posljedično, smanjuje se i proizvodnja vodikovih iona, što uzrokuje porast pH vrijednosti tijela. U takvim situacijama može doći do alkaloze.
Sintezirajući ove principe, vidimo da je pufersko djelovanje krvi jedan od ključnih mehanizama koji podržavaju homeostazu održavanjem ravnoteže između kiselina i baza. Posebno, reguliranjem pH vrijednosti radi stabilnog održavanja funkcija stanica i organa, te time pomažući ljudskom tijelu da održi normalne fiziološke procese, pufersko djelovanje krvi ima značajnu važnost u očuvanju našeg zdravlja.
