محلولهاي آبگونه اي (آبي) شامل هر دو نوع يون H+ و OH- هستند . يك محلول اسيدي بيشتر داراي يون H+ در حالي كه يك محلول بازي داراي يون OH- بيشتري مي باشد .
آب خالص محلولي است نه اسيدي و نه بازي (خنثي) زيرا داراي تعداد برابري يون H+ و OH- است :
H2O=H+ +OH-
H+ +OH-= H2O
در نتيجه تعيين انكه محلولي اسيدي يا بازي است به سادگي مربوط به تعداد يون H+ موجود در آن محلول دارد. در صورتي كه تعداد يونهاي H+ بيشتر از تعداد يونهاي OH- است محلول اسيدي واگر بالعكس است محلول بازي است .
تامپونها
دستگاه تامپوني داراي دو بخش است :
1- يك اسيد ضعيف و 2- نمك آن اسيد ضعيف.
هدف اصلي تامپوها هگهداري غلظت H+ به صورت ثابت است . از جمله تامپونها عبارتند از : اسيد استيك ( اسيد ضعيف ) استات سديم (نمك ) اسيد كربنيك (اسيد ضعيف) و بيكربنات سديم (نمك) . در بازي تامپون يك اسيد با يك نمك واكنش داشته و نتيجه آن تشكيل يك نمك قوي تر و يك اسيد ضعيفتر است . مثلا از تركيب اسيد لاكتيك با بيكربنات سديم و اسيد كربنيك به شرح زير مي باشد :
LA+NaHCO3=NaLA+H2CO3
در خون اسيد كربنيك يك اسيد ضعيف است زيرا يون H+ زيادي توليد نمي كند همچنين اسيد كربنيك به آب و انيدريد كربنيك كه هر دو آنها مي توانند سريعا از بدن خارج شوند تجزيه خواهند شد:
H2CO3=H2O+CO2
H2O+CO2=H2CO3
بيكربنات سديم به راحتي مي تواند در برابر اسيد هيدرو كلوريك عمل تامپوني و توليد يك نمك قوي و يك اسيد ضعيف بنمايد.:
NaHCO3+HCl=NaCl+H2CO3
يا
اسيد ضعيف +نمك =اسيد قوي +بيكربنات
در اينجا يون هيدروژن اضافي كه در نتيجه اسيد هيدروكلوريك ايجاد شده به طور كلي از محلول جدا شده و تشكيل كربنيك اسيد را خواهد داد . به ياد داشته باشيد كه H2CO3 اسيدي است ضعيف زيرا مانند HCL به سرعت تجزيه نمي شود(يعني يون H- زيادي توليد نمي كند) چنين دستگاه تامپوني از جمله راههائي است كه در آن از اسيدي يا بازي شدن مايع هاي بدن جلوگيري خواهد كرد.
PH (قدرت يون هيدروژن) (H+ )
برايبيان اسيدي و بازي در يك محلول مي بايد به تعيين تعداد يونهاي H+ مجود در آن محلول پرداخت . نتيجه تعيين تعداد اين يونها به عنوان پ هاش آن محلول يا قدرت يون هيدروژن بيان مي گردد. از آن جايي كه براي نشان دادن قدرت يوني با ارقام بسيار كوچكي سرو كار خواهيم داشت ( مثلا وزن مقدار يون هيدروژن موجود در يك ليتر آب به مول) پ هاش يك مايع بر اساس لگاريتم منفي / پايه 10 بيان خواهد شد :
PH= -log[H]
در اينجا [H+] مساوي مقدار يونهاي H+ موجود در يك ليتر محلول به گرم مي باشد . غلظت يون هيدروژن در آب خالص تقريبا برابر 10 به توان منفي 7 مول در هر ليتر آب تعيين شده است .(0000007/0) مول در هر ليتر.
بنابراين :
PH= -log[10-7]=- (-7)
= -(-7)(لگاريتم 10به توان -7= -7)=7
آب خالصبرابر 7 است پ هاش بزرگتر از 7 (داراي يون هيدروژن كمتر ) به عنوان قليايي . پ هاش برابر 7 خنثي و پ هاش كمتر از 7 اسيدي تعيين شده اند .
با افزودن يك اسيدبه يك محلول پ هاش آن را تنزل داده زيرا بر تعداد يونهاي هيدروژن آن افزوده مي شود در حالي كه يك باز غلظت يون هيدروژن را كاهش داده زيرا بر تعداد يون OH- افزوده شده و لذا پ هاش آن را بالا مس برد.
حدود تقييرات پ هاش بدن كه با حيات انسان سازگاري دارد در حال استراحت بين 7 تا 7/7 است تمرين بدني سبب تغيير پ هاش عضله در جهت اسيدي خواهد شدكه ممكن است هنگام ورزشهاي خيلي سنگين به 4/6 تا 6/6 تنزل يابد . چنين پ هاش تنزل يافته اي جنبه موقتي و گذرا داشته زيرا قدرت تامپوني بدن شامل دستگاههاي كليه و تنفس هر چه سريعا به كار افتاده و پ هاش را به حال طبيعي باز مي گردانند.
علاوه بر دستگاه تامپوني تامپوني بيكربنات (مانند بيكربنات سديم NaHCO3 )دستگاههاي تامپوني ديگري مانند فسفات و پروتئين نيز وجود دارندكه همگي به يك طريق انجام وظيفه مي نمايند . تامپون هاي فسفات مانند دي سديم فسفات Na2HPO4 در كليه متمركز بوده در حالي كه تامپونهاي پروتئين (مانند هموگلوبين) در ياخته ها و پلاسما جاي دارد . چون عمل تامنپوني بيشتر در درون ياخته صورت مي گيرد تامپونهاي پروتئيني كمال اهميت را دارند.
تنظيم تنفسي PH
مركز تنفسي واقع در پياز مغز تيره و در گيرنده هاي شيميائي واقع در قوس آئورتي به تغييرات غلظت يون هيدروژن خون حساسمس باشند. افزايش CO2 در مايع هاي بدن ( كه براي توليد اسيد كربنيك با آب تركيب مي شوند) سبب كاهش پ هاش و بيرون راندن CO2 سبب افزايش پ هاش خواهد شد . افزايش غلظت يون يون H+ سبب تحريك دستگاه تنفسي شده لذا عمل تهويه را بالا برده ( پر تهويه اي ) و CO2 را به خارج منتقل مي كند ( به خارج دميدن ) برعكس كاهش غلظت يون H+ سازو كار تنفسي را پائين خواهد برد . تغييرات در سرعت و عمق تنفس يعني تهويه حبابچه اي مي تواند تغييرات سريعي در مايع پ هاش بدن به وجود آورد. مثلا وقتي پ هاش به به كمتر از سطح طبيعي استراحت (4/7) تغيير يافت تنفس شديدا تحريك و پر تهويه اي حادث مي گردد. همان گونه كه اكنون متذكر گرديد تهوي سبب دفع CO2 شده كه به نوبه خود سبب افزايش مايع پ هاش مي گردد .
پر تهويه اي به ميزان دو برابر حالت طبيعي ( استراحت ) باعث افزايش پ هاش خون و مايعات بدن به مقدار 25/0 واحد پ هاش مي شود از سوي ديگر وقتي تهويه به مقدار نصف حالت طبيعي تقليل پيدا مي كند مانند موردي كه پ هاش خون بيشتر از 4/7 است پ هاش در حدود 25/0 واحد پ هاش كاهش خواهد يافت .
در پ هاش خون 2/7 تهويه چهار برابر افزايش يافته و در پ هاش خون 5/7 تهويه در حدود نصف تقليل پيدا مي كند . توان دستگاه تامپوني تنفسي به اندازه يك تا دو برابر بزرگتر از همه دستگاههاي تامپوني شيميايي كه قبلا مورد بحث قرار گرفت مي باشد.
ذخاير قليائي
درجه اي را كه پ هاش مايعات بدن تحت تحت تاثير توليد انيدريك كربنيك (CO2) و در نتيجه تشكيل اسيد كربنيك قرار ميگيرد بستگه به مقدار بيكرينات (HCO3-) موجود جهت عمل تامپوني دارد . در واقع پ هاش مايعات بدن مربوط است به نسبت تراكم يونهاي بيكربنات به مقدار انيدريدكربنيك محلول اين موضوع توسط فرمول به قرار زير است :
PH=PK+log[HCO3- بخش بر CO2]
اختصار PK مربوط به عدد ثابت يك بافر است كه در ممورد دستگاه بافر بيكربنات برابر 1/6 ميباشد اين بدان معناست كه وقتي تراكم يونهاي HCO3- برابر با CO2 محلول باشد پ هاش محلول ( در اين مورد مايعات بدن ) برابر 1/6 خواهد بود هنگام استراحت و در پ هاش 4/7 به طور طبيعي نسبت يونهاي HCO3 به CO2 برابر 20 :1مي باشد . افزايش غلظت يون HCO3- (باز اضافه ) سبب افزايش پ هاش مي گردد در حالي كه افزايش در CO2 محلول (اسيد افزوده مي شود ) سبب كاهش پ هاش مي شود .
در بدن مقدار يون بيكربنات موجود كه از گان به عنوان تامپون استفاده مي گردد ذخاير قليائي خوانده مي شوند.
عده اي را عقيده بر آنست كه با استفاده از مقادير معيني بيكربنات و افزايش ذخاير قليائي بدن از خستگي حاصل هنگام كار يا مسابقات قهرماني سنگين و طولاني جلوگيري مي شود . اميد اين افراد آنست كه اين عمل با افزايش ظرفيت جهت تامپون اسيد لاكتيك فراهم مي گردد . در حالي كه تحقيق روي اين موضوع كاملا پايدار نيست برخي از تحقيقات نشان داده اند كه حقيقت دارد .
كليه و تعادل اسيدي—بازي
كليه از طريق يك سلسله واكنشهاي شيميائي پيچيده غلظت يون H+ را كنترل مي كند . طريق اصلي كه در آن كليه به تنظيم غلظت يون H+ مي پردازد افزايش يا كاهش غلظت يون بيكربنات است .
سازوكار كليوي درگير در كنترل غلظت يون بيكربنات به طور خلاصه به شرح زير است :
1- اكسيد دو كربن موجود در مايعات خارجي و ياخته هاي اپيتليال مربوط به توبولهاي كليه جهت تشكيل اسيد كربنيك در داخل توبول ياخته ها با آب تركيب مي شود (در حضور آنزيم كربنيك انيدراز) CO2+H2O=H2CO3 2- همانگونه كه قبلا متذكر گرديد اسيد كربنيك به يون بيكربنات و يون هيدروژنH- تجزيه مي گردد . يون H+ به طور فعال به توبولهاي كليه منتقل يا ترشح شده و سرانجام به صورت آب همراه با ادرار خارج مي شود. يون HCO3- در مايعات خارج سلولي منتشر شده و لذا به بدن بازگشته و يا ذخيره مي كردند.
3- يونهاي H+ مترشحه در مجاري ظريف كليه با يونهاي بيكربنات كه آن هم در مجاري كليه موجود است جهت تشكيل كربنيك اسيد تركيب مي شود اسيد كربنيك به CO2 و H2O تجزيه مي كردد . CO2 به داخل مجاري ياخته ها ئ يا مايعات خارجي سلول منتشر مي گردد. همان گونه كه قبلا متذكر گرديد آب به داخل ادرار دفع مي گردد . همچنين بايد اشاره گردد كه يون سديم در مجاري توسط حمل فعال به داخل مايعات خارج سلولي ذخيره مي گردد. اين تبادل يونهاي Na+ جهت يونهاي H+ سبب حفظ تعدل الكتريكي بين مايعات مجاري و ماسعات خارجي سلول مي شود.
اين موضوع جالب توجهي است كه يونهاي HCO3- موجود در مايعات مجاري ظريف مشابه با يونهايي كه در مايع خارجي سلول نگهداري مي گردد نيست . به بسان ديگر غلظت يون بيكربنات كم و بيش به طور غير مستقيم از طريق مقدار يون هيدروژن مترشحه توسط مجاري كليه و توسط مقدار CO2 كه از طريق سوخت و ساز توليد شده تنظيم مي گردد. همچنين اين عمل نياز به چند ساعت وقت كه ممكن است 10 الي 20 ساعت باشد داشته تا كليه به تنظيم تراكم يون بيكربنات به طور جدي پاسخ دهد.
آلكالوز و اسيدوز
وقتي در مايعات خارجي بيكربنات اضافي وجود داشته باشد اين حالت را آلكالوز گويند. اين يونهاي اضافي همراه با سديم يا ساير يونهاي مثبت (مثلا پتاسيم )از از طريق مجاري كليه به داخل ادرار راه خواهد يافت . دفع يونهاي بيكربنات از مايع خارجي پ هاش را به طرف اسيدي سوق مي دهد .
وقتي CO2 در مايع خارج سلولي افزايش يابد حالت اسيدوز را به دنبال خواهد داشت .
در اين مورد مقدار يون هيدروژن اضافي به داخل مجاري كليه ترشح مي گردد اين ترشحات با مواد تامپوني مجاري تركيبب و سپس به داخل ادرار راه خواهند يافت .
تعادل اسيدي بازي پس از تمرينات ورزشي سنگين
هنگام تمرينات ورزشي بيشينه كوتاه زمان تغييرات فاحشي در شيمي سوخت و سازي اسيد و باز رخ مي دهد كه عمدتا به دليل توليد اسيد لاكتيك مي باشد . اعمال بي هوازي كه توليو اسيد لاكتيك مي كند سبب كاهش پ هاش خون و عضله مي گردد. مقدار اسيد لاكتيك توليدي بستگي به :
1- مدت زمان تمرين
2- شدت كار و
3- مقدار توده عضله درگير دارد .
هنگام كار بدني بي هوازي مداوم طي چند دقيقه سطح اسيد لاكتيك ممكن است تقريبا به 180 ميلي گرم درصد و مقادير پ هاش خون و عضله به ترتيب به 7 و 4/6 نزديك گزدند . كار تناوبي ممكن است سبب رسيدن پ هاش به 80/6 ( كه از پئين ترين مقاديري كه تاكنون ثبت گرديده است ) و اسيد لاكتيك را به 280 ميلي گرم درصد برساند .
بيش از حد طبيعي بودن اين مقادير هنگامي مشخص مي شود كه شخص توجه داشته باشد كه هنگام استراحت پ هاش خون كمتر از 4/7 نشانگر اسيدوز در حالي كه پ هاش خون بيش از 4/7 نشانگر آلككالوز مي باشد . حد پائين پ هاش خون است كه انسان مي تواند در آن براي چند دقيقه به زندگي ادامه دهد ( در حالت استراحت ) برابر 7 و بالا ترين سطح آن در حدود 7/7 مي باشد .
غلظت بيكربنات پلاسما ( ارزشهاي طبيعي آن به مقدار 23 الي 28 ميلي مول در ليتر )(زنان كمتر از مردان) در پائين ترين سطح خود بهمقدار 6/2 ميلي مول در ليتر ثبت شده است .

منبع :فيزيلوژي ورزش جلد 2 ترجمه اصغر خالدان / تاليف ادوارد فاكس . دونالد ك . ماتيوس
تهيه كننده : علي منصوري كاكرشناس تربيت بدني و علوم ورزشي از دانشگاه آزاد واحد دزفول
استفاده از مطالب فوق با ذكر نام نويسنده و تهيه كننده و مترجم آن و آدرس ايميل بلامانع مي باشد.
باتشكر 20/11/1385
Email: a_m_mansoori@yahoo.com