Реферат: "pH в живых организмах"

Раздел: Биология и химия

pH в живых организмах

Курсовая работа

Выполнила студентка 5го курса  Кекало Екатерина

Минск,

Что такое рН?

Соотношение кислоты  и щелочи в каком-либо растворе называется кислотно-щелочным равновесием (КЩР), хотя физиологи считают, что более правильно называть это соотношение кислотно-щелочным состоянием.

КЩР характеризуется  специальным показателем рН (power Hidrogen - "сила водорода"), который показывает число водородных атомов в данном растворе. При рН равном 7,0 говорят о нейтральной среде.

Чем ниже уровень  рН - тем среда более кислая (от 6,9 до О). Щелочная среда имеет высокий  уровень рН (от 7,1 до 14,0).

Тело человека на 70% состоит из воды, поэтому вода - это одна из наиболее важных его составляющих. Тело человека имеет определенное кислотно-щелочное соотношение, характеризуемое рН (водородным) показателем.

Значение показателя рН зависит от соотношения между  положительно заряженными ионами (формирующими кислую среду) и отрицательно заряженными ионами (формирующими щелочную среду).

Организм постоянно  стремится уравновесить это соотношение, поддерживая строго определенный уровень  рН. При нарушенном балансе могут  возникнуть множество серьезных заболеваний.

Соблюдайте правильный рН баланс для сохранения крепкого здоровья

Организм способен правильно усваивать и накапливать  минералы и питательные вещества только при надлежащем уровне кислотно-щелочного  равновесия. В ваших силах помочь своему организму получать, а не терять полезные вещества. Например, железо может усваиваться организмом при рН 6,0 - 7,0, а йод - при рН 6,3 - 6,6.

Наш организм использует соляную кислоту для расщепления  пищи. В процессе жизнедеятельности  организма требуются как кислые, так и щелочные продукты распада, причем первых образуется в 20 раз больше, нежели вторых. Поэтому защитные системы организма, обеспечивающие неизменность его КЩР, "настроены" прежде всего на нейтрализацию и выведение прежде всего кислых продуктов распада.

Основными механизмами  поддержания этого равновесия являются: буферные системы крови (карбонатная, фосфатная, белковая, гемоглобиновая), респираторная (легочная) система регуляции, почечная (выделительная система.

В Ваших интересах  поддерживать правильный рН-баланс.

Даже "самая  правильная" программа по подбору  лечебных трав не будет эффективно работать, если ваш рН-баланс нарушен.

Как организм управляет  уровнем кислотности 

Выделяет кислоты - через желудочно-кишечный тракт, почки, легкие, кожу

Нейтрализует  кислоты - с помощью минералов: кальций, магний, калий, натрий

Накапливает кислоты - в тканях, прежде всего в мышцах

Слюна - преимущественно  щелочная реакция (колебание рН 6,0 - 7,9)

2. Печень - реакция  пузырной желчи близка к нейтральной  (рН около 7,0), реакция печеночной желчи щелочная (рН 7,5 - 8,0)

3. Желудок - резко  кислая (на высоте пищеварения  рН 1,8 - 3,0)

4. Поджелудочная  железа - панкреатический сок слабощелочной 

5. Тонкий кишечник - щелочная реакция 

6. Толстый кишечник - слабо-кислая реакция

Таблица позволяет  сделать ряд интересных наблюдений. Значения рН, например, сразу показывают сравнительную силу кислот и оснований. Хорошо видно также сильное изменение  нейтральной среды в результате гидролиза солей, образованных слабыми  кислотами и основаниями, а также при диссоциации кислых солей.

Особенно чувствительны  к изменению рН среды икра рыб  и мальки.

Буферные  растворы

Поддержать нужное значение рН, не дать ему заметно  отклониться в ту или другую сторону  при изменении условий возможно при использовании так называемых буферных (от англ. buff – смягчать толчки) растворов. Такие растворы часто представляют собой смесь слабой кислоты и ее соли или слабого основания и его соли. Подобные растворы «сопротивляются» в определенных пределах (которые называются емкостью буфера) попыткам изменить их рН. Например, если попытаться немного подкислить смесь уксусной кислоты и ацетата натрия, то ацетат-ионы свяжут избыточные ионы Н+ в малодиссоциированную уксусную кислоту, и рН раствора почти не изменится (ацетат-ионов в буферном растворе много, так как они образуются в результате полной диссоциации ацетата натрия). С другой стороны, если ввести в такой раствор немного щелочи, избыток ионов ОН– будет нейтрализован уксусной кислотой с сохранением значения рН. Аналогичным образом действуют и другие буферные растворы, причем каждый из них поддерживает определенное значение рН. Буферным действием обладают также растворы кислых солей фосфорной кислоты и слабых органических кислот – щавелевой, винной, лимонной, фталевой и др. Конкретное значение рН буферного раствора зависит от концентрации компонентов буфера. Так, ацетатный буфер позволяет поддерживать рН раствора в интервале 3,8–6,3; фосфатный (смесь КН2 РО4 и Na2 HPO4) – в интервале 4,8 – 7,0, боратный (смесь Na2 B4 O7 и NaOH) – в интервале 9,2–11 и т.д.

Многие природные  жидкости обладают буферными свойствами. Примером может служить вода в  океане, буферные свойства которой  во многом обусловлены растворенным углекислым газом и гидрокарбонат-ионами НСО3–. Источником последних, помимо СО2, являются огромные количества карбоната кальция в виде раковин, меловых и известняковых отложений в океане. Интересно, что фотосинтетическая деятельность планктона – одного из основных поставщиков кислорода в атмосферу, приводит к повышению рН среды. Происходит это в соответствии с принципом Ле Шателье в результате смещения равновесия при поглощении растворенного углекислого газа: 2Н+ + СО32– = Н+ + НСО3– , Н2 СО3 = Н2 О + СО2. Когда в ходе фотосинтеза CO2 + H2 O + hv = 1/n(CH2 O)n + O2 из раствора удаляется СО2, равновесие смещается вправо и среда становится более щелочной. В клетках организма гидратация СО2 катализируется ферментом карбоангидразой.

Клеточная жидкость, кровь также являются примерами  природных буферных растворов. Так, кровь содержит около 0,025 моль/л углекислого газа, причем его содержание у мужчин примерно на 5% выше, чем у женщин. Примерно такая же в крови концентрация гидрокарбонат-ионов (их тоже больше у мужчин).

При исследовании почвы рН является одной из наиболее важных характеристик. Разные почвы могут иметь рН от 4,5 до 10. По значению рН, в частности, можно судить о содержании в почве питательных веществ, а также о том, какие растения могут успешно расти на данной почве. Например, рост фасоли, салата, черной смородины затрудняется при рН почвы ниже 6,0; капусты – ниже 5,4; яблони – ниже 5,0; картофеля – ниже 4,9. Кислые почвы обычно менее богаты питательными веществами, поскольку хуже удерживают в себе катионы металлов, необходимые растениям. Например, попавшие в почву ионы водорода вытесняют из нее связанные ионы Са2+. А вытесненные из глинистых (алюмосиликатных) пород ионы алюминия в больших концентрациях токсичны для сельскохозяйственных культур.

Для раскисления  кислых почв используют их известкование – внесение веществ, постепенно связывающих избыток кислоты. Таким веществом могут служить природные минералы – мел, известняк, доломит, а также известь, шлак с металлургических заводов. Количество внесенного раскислителя зависит от буферной емкости почвы. Например, для известкования глинистой почвы требуется больше раскисляющих веществ, чем для песчаной.

Большое значение имеют измерения рН дождевой воды, которая может оказаться довольно кислой из-за присутствия в ней  серной и азотной кислот. Эти кислоты образуются в атмосфере из оксидов азота и серы (IV), которые выбрасываются с отходами многочисленных производств, транспорта, котельных и ТЭЦ. Известно, что кислотные дожди с низким значением рН (менее 5,6) губят растительность, живой мир водоемов. Поэтому постоянно ведется контроль рН дождевой воды.

Кожа

Для различных  типов кожи pH достаточно сильно отличается: от 3,5(кислая среда) - для сухой кожи, 5,5 -нормальной, до 6(щелочная среда) для  жирной кожи. Кроме этого существует комбинированный тип коже, когда тип кожи различен на разных участках кожи. Поэтому очень важен правильный подбор косметических средств именно для Вашего типа кожи.

Моча

Очень важно  вовремя обратить внимание на изменение  уровеня рН внутренней среды организма  и, при необходимости, принять неотложные меры.

С помощью рН тест-полосок можно легко, быстро и точно определить уровень рН, не выходя из дома. Если уровень рН мочи колеблется в пределах 6,0 - 6,4 по утрам  и 6,4 - 7,0 вечером, то ваш организм функционирует  нормально.

Значение  рН мочи

Результаты рН тестов мочи показывают, насколько  хорошо организм усваивает минералы, такие как кальций, натрий, калий  и магний. Эти минералы называют "кислотными демпферами", так как  они регулируют уровень кислотности  в организме.

Если кислотность слишком высокая, организм не продуцирует кислоту. Он должен нейтрализовать кислоту. Для этого организм начинает заимствовать минералы из различных органов, костей и проч. для того, чтобы нейтрализовать излишки кислоты, которая начинает накапливаться в тканях. Таким образом, происходит регулирование уровня кислотности.

Минералы используются для нейтрализации кислот

Слюна

Если в слюне  отметка уровня рН остается между 6,4 - 6,8 в течение всего дня - это  также свидетельствует о здоровье вашего организма.

Значение рН слюны 

Рационально также  знать уровень рН слюны. Результаты тестирования показывают активность ферментов пищеварительного тракта, особенно печени и желудка. Этот показатель дает представление о работе как всего организма в целом так и отдельных его систем. Некоторые люди могут иметь повышенную кислотность, как мочи, так и слюны - в таком случае мы имеем дело с "двойной кислотностью".

Кровь

Значение рН крови 

рН крови одна из самых жестких физиологических  констант организма. В норме этот показатель может меняться в пределах 7,3б - 7,42.

Сдвиг этого показателя хотя бы на 0,1 может привести к тяжелой патологии.

При сдвиге рН крови  на 0,2 развивается коматозное состояние, на 0,3 - человек погибает.

После выполнения работы субмаксимальной мощности у  высококвалифицированых спортсменов ph крови может снизиться до 7.0, то есть кровь из слабощелочной превращается в нейтральную (!).

Если здоровому  нетренированному человеку перелить такую  кровь, это вызовет его смерть. Организм же спортсменов натренирован выдерживать такую степень закисления крови и даже выполнять интенсивную работу в этих условиях.

Некоторыми авторами получены данные о снижении ph крови  у высококвалифицированных спортсменов  до 6.9 и даже ниже, то есть реакция  крови становится вместо щелочной - кислой (!). Правда, недоверие к этим данным очень велико, и в учебниках они не всегда приводятся. Если такую кровь ввести здоровому нетренированному человеку, это неизбежно вызовет денатурацию белков и, как следствие, смерть организма

Одной из важных причин, позволяющих спортсменам  выдерживать чрезвычайно высокую степень закисления крови, является появление у них видоизмененных белков (изомеров обычных белков), имеющих несколько иные физико-химические свойства. В частности, эти изомеры-белки не разрушаются в условиях снижения ph.

Снижение ph крови изменяет свойства белков и является угрозой их разрушения. Именно поэтому в организме человека существуют мощные механизмы поддержания ph крови на строго определенном уровне. Эти механизмы называются буферными системами крови.

Однако скорость образования кислот при работе субмаксимальной мощности настолько высока, что буфферные системы крови не успевают нейтралировать закисление. Поэтому закисление крови имеет место, и это закисление очень велико.

У спортсменов  высокого класса (мастера спорта и  выше) закисление крови, возникающее вследствие выполнения работы субмаксимальной мощности на ответственных соревнованиях, может быть несовместимо с жизнью. Организм неспортсменов или спортсменов младших и средних разрядов не способен выдержать работу, приводящую к смерти в результате закисления крови.

Кости

В 1968 г. в «Ланцете»  появилась статья, в которой утверждалось, что люди, приверженные диете, при  которой вырабатывается слишком  много кислоты, подвергают риску  свои кости. Дело в том, что в организме  обычно поддерживается уровень кислотности порядка 7,4. Почки избавляются от избытка кислоты, удаляя ее с мочой, когда pH уменьшается до 7,38, организм, чтобы нейтрализовать излишнюю кислоту, извлекает из костей и мышц карбонаты, фосфаты и аммоний. Таким образом, кости не только представляют собой каркас, не позволяющий нам расплываться как медуза, но и являются своего рода складом минералов, нейтрализующих кислоту. Два профессора из Гарварда подсчитали, что диета, в которой кислоты столько, что требуется 60 миллилитров бикарбоната из скелета ежедневно, за десять лет лишит нас 15% костной массы!

В течение 7 лет, проводилось исследование в Калифорнийском Университете (штат Сан-Франциско), где  были обследованы 9 тыс. женщин.

Результаты показали, что при постоянном повышенном уровне кислотности кости становятся ломкими. Специалисты, проводившие этот эксперимент, уверены, что большинство проблем женщин среднего возраста связано с излишним употреблением мясной и недостатком употребления овощной пищи. Поэтому организму ничего не остается, как забирать кальций из собственных костей, и с его помощью регулировать уровень рН.

(Американский  Журнал Клинического Питания).

Кожа

Общепринятым  считается, что косметические препараты  должны иметь определенную кислотность, характеризующуюся величиной рН от 5.0 до 6.0. Какие факты заставляют косметологов из поколения в поколение из одного пособия в другое повторять "прописную" истину о том, что косметические препараты должны иметь кислотный характер?

Единственным  доводом в пользу такого утверждения является то обстоятельство, что верхний слой эпидермиса (кератиновые чешуйки) имеет кислотность с величиной рН от 5.0 до 6.0. Действительно, в процессе кератинизации клетка, образовавшаяся в нижнем (базальном) слое эпидермиса, постепенно перемещается в верхние слои кожи(теряя связь с питательными веществами плазмы крови и способность к делению, одновременно под действием кислорода воздуха, любых видов радиации, экологических воздействий ионов тяжелых металлов) и превращается в кератиновую чешуйку, строение которой и определяет ее кислотный характер. Также имеется информация о том, что кислотность поверхности кожи может определяться кислотным характером секрета сальных желез.

Однако эти  рассуждения касаются (и справедливо) только наружного слоя эпидермиса. В свою очередь, чем глубже расположена клетка, тем в большей степени она подобна исходной полноценной клетке, способной к делению. А для таких клеток зависимость уже иная. Для делящихся клеток известно, что оптимальное значения рН может меняться от 6.7 до 7.3, то есть среднее значение рН равно 7,0 +/- 0,3.

Половые органы

pH цервикальной  слизи оценивается с помощью  специальной тест-полоски сразу  после сбора или непосредственно  в цервикальном канале. В норме  pH составляет 6.4-8.0. На подвижность  сперматозоидов изменения pH цервикальной слизи оказывают большое влияние. Кислая среда делает сперматозоиды неподвижными, в то время как щелочная увеличивает их подвижность. Оптимальное pH 7.0-8.0 наблюдается в периовуляторный период менструального цикла. Значительное снижение pH цервикальной слизи зачастую связано с бактериальными инфекциями.

Большую часть  эякулята составляет сперма. Её нормальный обьем на эякуляцию составляет от 2 до 6 мл. Нормальная сперма имеет желтоватый или палевый цвет и терпкий  запах ( все сильные или неприятные запахи не являются нормальным явлением). При температуре человеческого тела сперма сжиживается за час. Её кислотность составляет от 7,2 до 8.

Желудочный  сок

Биологические катализаторы – ферменты способны работать только в определенных пределах рН, а при выходе за эти пределы их активность может резко снижаться. Например, активность фермента пепсина, который катализирует гидролиз белков и способствует таким образом перевариванию белковой пищи в желудке, максимальна при значениях рН около 2. Поэтому для нормального пищеварения необходимо, чтобы желудочный сок имел довольно низкие значения рН: в норме 1,53–1,67. При язвенной болезни желудка рН понижается в среднем до 1,48, а при язве двенадцатиперстной кишки может доходить даже до 105. Точное значение рН желудочного сока определяют путем внутрижелудочного исследования (рН-зонд). Если у человека понижена кислотность, врач может назначить прием с пищей слабого раствора соляной кислоты, а при повышенной кислотности – принимать противокислотные средства, например, гидроксиды магния или алюминия. Интересно, что если выпить лимонный сок, кислотность желудочного сока... понизится! Действительно, раствор лимонной кислоты лишь разбавит более сильную соляную кислоту, содержащуюся в желудочном соке.

Клетки  и межклеточная жидкость

В клетках организма  рН имеет значение около 7, во внеклеточной жидкости – 7,4. Нервные окончания, которые  находятся вне клеток, очень чувствительны  к изменению рН. При механических или термических повреждениях тканей стенки клеток разрушаются и их содержимое попадает на нервные окончания. В результате человек чувствует боль. Скандинавский исследователь Олаф Линдал проделал такой эксперимент: с помощью специального безыгольного инъектора человеку впрыскивали сквозь кожу очень тонкую струйку раствора, которая не повреждала клетки, но действовала на нервные окончания. Было показано, что боль вызывают именно катионы водорода, причем с уменьшением рН раствора боль усиливается. Аналогично непосредственно «действует на нервы» и раствор муравьиной кислоты, который жалящие насекомые или крапива впрыскивают под кожу. Разным значением рН тканей объясняется также, почему при некоторых воспалениях человек чувствует боль, а при некоторых – нет.

Интересно, что  впрыскивание под кожу чистой воды дало особенно сильную боль. Объясняется это странное на первый взгляд явление так: клетки при контакте с чистой водой в результате осмотического давления разрываются и их содержимое воздействует на нервные окончания.

Кишечник

Пристеночная  микрофлора кишечника препятствует проницаемости через слизистую оболочку болезнетворных микробов. Ее антибактериальная активность создается за счет синтеза органических кислот, в результате чего кислотность (рН) окружающей среды падает до значений 4,0-3,8. Такая низкая кислотность тормозит рост и размножение болезнетворных и гнилостных микроорганизмов, чувствующих себя прекрасно в щелочной среде, возникающей при гниении и брожении в кишечном тракте.

Болезни

Незнание уровня своего рН может привести к печальным  последствиям

А) Повышенная кислотность  в организме.

Дисбаланс рН организма  у большинства людей проявляется  в виде повышенной кислотности (состояние ацидоза). В этом состоянии организм плохо усваивает минералы, такие как кальций, натрий, калий и магний, которые, благодаря избыточной кислотности, выводятся из организма. От недостатка минералов страдают жизненно важные органы.

Не выявленный вовремя ацидоз может вредить организму незаметно, но постоянно в течение нескольких месяцев и даже лет. Злоупотребление алкоголем часто приводит к ацидозу. Ацидоз может возникать, как осложнение диабета.

При ацидозе  могут появиться следующие проблемы:

Заболевания сердечно-сосудистой системы, включая стойкий спазм сосудов и уменьшение концентрации кислорода в крови.

Прибавление в  весе и диабет.

Заболевания почек  и мочевого пузыря, образование камней.

Снижение иммунитета.

Увеличение вредного воздействия свободных радикалов, которые могут способствовать онкогенезу.

Хрупкость костей вплоть, до перелома шейки бедра, а  также других нарушениях опорно-двигательного  аппарата, как например, образование  остеофитов (шпор).

Появление суставных  болей и болевых ощущений в  мышцах, связанных с накоплением молочной кислоты.

Общая слабость.

Б) Повышенное содержание щелочи в организме.

При повышенном содержании щелочи в организме, а  это состояние называется алкалоз, также как при ацидозе, нарушается усвоение минералов. Пища усваивается гораздо медленнее, что позволяет токсинам проникать из желудочно-кишечного тракта в кровь. Повышенное содержание щелочи в организме опасно и трудно поддается корректировке. Как правило, оно является результатом употребления лекарств, содержащих щелочь.

Повышенное содержание щелочи может спровоцировать:

Проблемы с  кожей и печенью.

Сильный и неприятный запах изо рта и тела.

Активизацию жизнедеятельности  паразитов.

Разнообразные аллергические проявления, в том  числе связанные с пищей и  загрязнением окружающей среды.

Обострение хронических  заболеваний.

Запоры и другие проблемы с кишечником.

Также этим заболеванием могут страдать и рыбы.

Ацидоз возникает  при содержании рыб в воде скислой  реакцией. Для предупреждения заболевания  надо наблюдать за показаниями pH воды, не допуская снижения кислотности (pH) ниже 5,5.

При создании коллекции  рыб, обитающих в мягких, кислых водах, необходимо следить за тем, чтобы  в аквариум не попали виды, для содержания которых требуется вода с нейтральным  или слабощелочным показателем, так как они могут заболеть ацидозом в первую очередь. Чтобы предохранить рыб от заболевания алкалозом, значение pH воды не должно превышать 8,5. Этому заболеванию наиболее подвержены представители подотряда Хараковидные в условиях, когда pH больше 7.

Опыт, накопленный  при диагностике методом биолокации, показал, что у 90 % лиц, имеющих скрытую  инфекцию вируса гепатита, количество злокачественных клеток в крови, лимфе находилось на пределе или  выше предела, при котором организм в состоянии справляться с ростом онкологических клеток. Таким образом, вирус гепатита провоцирует онкологическую болезнь организма.

Опасность состоит  ещё и в том, что данный вирус  устойчив в кислой среде, которую  создаёт иммунная система в крови, желудочно-кишечном тракте, на слизистой оболочке органов. Эта среда губительна для многих инфекций, но только не для вирусов гепатита.

Бог создал человека, как уникальную автоматизированную систему, способную изменять свои функции  в определённых пределах. Так вот, при попадании вируса гепатита, организм меняет кислую среду крови в сторону щёлочной, т. е. увеличивает PH-крови, так как для этого вируса более опасной средой является щелочная. Однако более, чем PH=7,47 он сделать не может, ибо это его запрограммированный предел (PH-крови у человека бывает в диапазоне 7,15 – 7,47). А прямым следствием сдвига PH-крови в сторону щелочной среды является возбуждение других инфекций!.. Так и получается состояние иммунодефицита, при котором организм может погибнуть от воспаления лёгких, гриппа и других болезней, с которыми при нормальном PH-крови он бы успешно справился. Именно поэтому вирус гепатита можно считать одним из основных компонентов так называемой Вич-инфекции.