Гидрокарбонатный буфер обмена

2)Н2СО3(Н2О + СО2)+NaНСО3-гидрокарбонатный или бикарбонатный  KHвO2 + Н2CО3. Системы гемоглобинового и оксигемоглобинового буферов являются

Содержание:
1. Бикарбонатная буферная система
2. Фосфатная буферная система
3. Белковая буферная система
4. Гемоглобиновая буферная система
5. Эффективность буферных систем
6. Тканевые гомеостатические обменные процессы
К физико-химическим механизмам кислотно-щелочного гомеостазиса относятся буферные системы внутренней среды организма и тканевые гомеостатические обменные процессы.
________________________
↑вверх↑ 1. Буферные системы внутренней среды организма
Основными бу­ферными системами внутриклеточной, межклеточной жидкости и крови являются бикарбонатная, — фосфатная и белковая буферная система, причем из последней для крови особо выделяют гемогло­биновый буфер. Бикарбонатная буферная система
Наибольшее значение для поддержания рН межклеточной жидкости и плазмы крови имеет бикарбонатная буферная система. Угольная кислота в плазме и межклеточной жидкости присутствует в четырех формах: физически растворенного угле­кислого газа (СО 2), угольной кислоты (Н 2СО,), аниона карбо­ната (СО 3
2-) и аниона бикарбоната (НСО 3). В условиях физио­логического диапазона рН больше всего содержание бикарбона­та, примерно в 20 раз меньше содержание растворенного угле­кислого газа и угольной кислоты, а ион карбоната практически отсутствует. Бикарбонат представлен в виде натриевых и кали­евых солей. Как уже указывалось выше, константа диссоциации (К) есть отношение: а для бикарбоната
Анион НСО 3 является общим как для кислоты, так и для соли, а соль диссоциирует сильнее, поэтому этот анион, образуясь из бикарбоната, будет подавлять диссоциацию угольной кислоты, т.е. практически все количество аниона НСО 3 в бикарбонатном буфере происходит из NaHCO 3. Следовательно:
(формула Гендерсона, где К — константа диссоциации угольной кислоты).
В связи с использованием отрицательного логарифма кон­центрации, формула, названная уравнением Гендерсона-Гассгльбаха, для бикарбонатного буфера приняла выражение:
При физиологических значениях рН отношение концентрации углекислоты к бикарбонату составляет 1/20 (рис.13.1). Рис.13.1. Кислотно-щелочное состояние.
Весы изображают соотношение кислота/основание или дыхатель-ная/недыхательная компоненты уравнения Гендерсона-Гассельбаха в норме (1/20) и его сдвиги, ведущие к смещению в сторону алкалоза или ацидоза.
В условиях взаимодействия бикарбонатного буфера с кислотами происходит их нейтрализация с образованием слабой угольной кис­лоты. Углекислый газ, появляющийся при ее разложении, удаляется через легкие. Избыток оснований, взаимодействуя с бикарбонатным буфером, связывается с угольной кислотой и приводит в конченом счете к образованию бикарбоната, излишки которого удаляются, в свою очередь, из крови через почки.

"белок–основание" pH > pI pKa1 pKa2 буфер буфер изоэлектрическое состояние (ИЭС)  Плазма крови гидрокарбонатная, гидрофосфатная, белковая Эритроциты

________________________
↑вверх↑ 2. Фосфатная буферная система
Другой буферной системой плазмы крови является фосфатная буферная система. Она образована одно- и двузамещенными сло­ями фосфорной кислоты, где однозамещенные соли являются сла­быми кислотами, а двузамещенные — имеют заметные щелочные свойства. Уравнение для фосфатного буфера следующее:
Двухосновной фосфатной соли содержится в плазме в 4 раза больше, чем кислой одноосновной. Общим анионом в этой системе является НРО 4. Ее буферная емкость меньше, чем бикарбонатной, т.к. и фосфатов в крови содержится меньше, чем бикарбонатов. Принцип действия фосфатного буфера аналогичен бикарбонатному, хотя роль его в крови мала и, в основном, сводится к поддержанию концентрации бикарбоната при реакции буфера с избытком угольной кислоты. В то же время в клетках и, особенно, при почечной компенсации кислотно-щелочного сдвига, значение фосфатного бу­фера велико.
________________________
↑вверх↑ 3. Белковая буферная система
Третьей буферной системой крови, клеток и межклеточной жид­кости являются белковая. Белки выполняют буферную роль из-за их амфотерности, а характер их диссоциации зависит от природы белка и актуальной реакции внутренней среды. При этом глобулины об­ладают более выраженной кислой диссоциацией, т.е. отщепляют больше протонов, чем гидроксильных ионов, и соответственно иг­рают большую роль в нейтрализации щелочей. Белки, содержащие много диаминокислот, диссоциируют больше как щелочи, и поэтому в большей мере нейтрализуют кислоты. Буферная емкость белков плазмы крови сравнительно с бикарбонатной системой невелика, однако в тканях ее роль может быть очень высокой.
________________________
↑вверх↑ 4. Гемоглобиновая буферная система
Наибольшую буферную емкость крови обеспечивает гемоглобиновая буферная система. Содержащаяся, в гемоглобине человека амино­кислота гистидин (до 8,1%) имеет в своей структуре как кислые (СООН), так и основные (NH 2) группы. Константа диссоциации у гемоглобина ниже, чем рН крови, поэтому гемоглобин диссоциирует как кислота. Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем редуцированный гемоглобин. При диссоциации оксигемоглобина в капиллярах тканей с отдачей кислорода появляется большее коли­чество щелочно- реагирующих солей гемоглобина, способных связы­вать Н-ионы, поступающие из кислот тканевой жидкости, напри­мер, угольной кислоты. Оксигемоглобин обычно представляет собой калиевую соль. При взаимодействии кислот с калиевой солью ок­сигемоглобина образуется соответствующая калиевая соль кислоты и свободный гемоглобин со свойствами очень слабой кислоты. Гемог­лобин в тканевых капиллярах связывает углекислый газ за счет аминогрупп, образуя карбгемоглобин:

система кислотного типа - сопряженная кислотно-основная пара НА/А- ПР: ацетатный буфер СН3СООН/СН3СОО- гидрокарбонатный буфер Н2СО3/НСО3

НВ- NH 2+CO 2 →НВ- NHCOOH.
Для кислотно-щелочного гомеостазиса важное значение имеет также обмен анионов СГ и НСО 3 между плазмой и эритроцитами. Если в плазме крови увеличивается концентрация углекислоты, то образующийся при диссоциации NaCl анион СГ входит в эритро­циты, где образует КС1, а ион Na
+, для которого мембрана эрит­роцита непроницаема соединяется с избытком НСО 3 , образуя би­карбонат натрия, восполняя его убыль в бикарбонатном буфере. При снижении концентрации углекислоты в бикарбонатном буфере про­исходит обратный процесс — анионы С1 выходят из эритроцитов и соединяются с избытком Na
+, освободившимся из бикарбоната, этим следовательно предотвращается ощелачивание плазмы.
________________________
↑вверх↑ 5. Эффективность буферных систем
Буферные системы плазмы крови и эритроцитов имеют разную относительную эффективность. Так, эффективность буферных сис­тем эритроцитов выше (за счет гемоглобинового буфера), чем плаз­мы крови (табл. 13.2). Таблица 13.2. Относительная эффективность буферных систем крови Плазма крови % Эритроциты % Бикарбонатный 35 Гемоглобиновый 35 Белковый 7 Бикарбонатный 18 Фосфатный 1 Фосфатный 4 Общая: 43% Общая: 57%
Известно уменьшение концентрации Н-ионов в направлении клетка — межклеточная среда — кровь. Это свидетельствует о том, что наибольшую буферную емкость имеет кровь, а наименьшую внутриклеточная среда. Образуемые в клетках при метаболизме кис­лоты поступают в межклеточную жидкость тем легче, чем больше их образуется в клетках, так как избыток Н-ионов повышает прони­цаемость клеточной мембраны. В буферных свойствах межклеточной среды играет роль соединительная ткань, особенно коллагеновые волокна, известные как «ацидофильные». На минимальное накопле­ние кислот они реагируют набуханием, поглощая очень быстро кислоту и освобождая от Н-ионов межклеточную жидкость. Эта способность коллагена объясняется свойством абсорбции.
________________________
↑вверх↑ 6. Тканевые гомеостатические обменные процессы
Кислотно-щелочное состояние поддерживается в пределах физиологичес­ких значений рН и путем метаболических превращений в тка­нях. Это достигается за счет совокупности биохимических и физико-химических процессов, которые обеспечивают:
1) поте­рю кислотных и щелочных свойств продуктов обмена веществ,
2) их связывание в средах, препятствующих диссоциации,
3) образование новых, более легко нейтрализуемых и выводимых из организма соединений.
Так, например, органические кислоты могут соединяться с про­дуктами белкового обмена (бензойная кислота с глицином) и тем самым терять кислые свойства. Избыток молочной кислоты ресинтезируется в гликоген, кетоновых тел — в высшие жирные кислоты и жиры. Неорганические кислоты нейтрализуются солями калия, натрия, освобождающимися при дезаминировании аминокислот, ам­миаком, образующим аммонийные соли. В опытах на собаках с удаленными почками (для исключения их роли) показано, что после внутривенного введения кислоты 43% ее количества нейтрализуется бикарбонатом плазмы крови, 36% нейтрализуются за счет клеточного натрия, а 15% — за счет выходящего из клеток калия. Основания нейтрализуются преимущественно молочной кислотой, образуемой из гликогена при ощелачивании микроокружения клеток.
В поддержании внутриклеточного рН играет роль обмен про­изводных имидазола и его изомера пиразола. Особенности пя-тичленного кольца этих соединений определяют их амфотерные свойства, т.е. способность быть одновременно и донатором, и акцептором протонов. Имизадол способен очень быстро обра­зовывать соли с сильными кислотами и щелочными металлами. Наиболее распространенным соединением имидазола является а-аминокислота гистидин, участвующая в кислотном и основ­ном катализе.
Сильные кислоты и щелочи могут растворяться в липидах, обла­дающих низкой диэлектрической константой, что препятствует их диссоциации. Наконец, органические кислоты могуг подвергаться окислению с образованием летучей слабой угольной кислоты.

Ребята, подскажите как приготовить 0,13 М гидрокарбонатный буфер с рН=8,1? Реклама на ANCHEM.RU Администрация Ранг: 246 Размещение рекламы.

Гидрокарбонатная буферная система функционирует совместно с  пара Н2РО4 – НРО42- имеет рК 6,86, поэтому эта система служит буфером в пределах рН 6,1-7,7

БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ. Буферным раствором или просто буфером называют такой раствор