pomorskiego uniwersytetu medycznego · 2019. 11. 8. · pojemność buforowa pojemność buforu...
TRANSCRIPT
![Page 1: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/1.jpg)
Równowaga kwasowo-zasadowa
Zakład Chemii Medycznej
Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego
![Page 2: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/2.jpg)
Teorie kwasów i zasad
Teoria dysocjacji elektrolitycznej Arheniusa:
podczas rozpuszczania w wodzie wodzie
kwas: dysocjuje z odszczepieniem jonu wodorowego
zasada: dysocjuje z odszczepieniem anionu wodorotlenowego
Teoria Brønsteda i Lowrego (protonowa teoria kwasów):
kwasy: substancje zdolne do oddania protonu
zasady: substancje zdolne do przyłączenia protonu
Teoria Lewisa: wykładnikiem kwasowości i zasadowości jest
specyficzna budowa ostatniej powłoki elektronowej
kwasy: substancje zdolna do przyłączenia pary elektronów
zasady: substancja zdolna do oddania pary elektronów
![Page 3: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/3.jpg)
Teorie kwasów i zasad
mocznik obojętny w wodzie kwas w ciekłym amoniaku zasada w bezwodnym kwasie octowym
NH4Cl obojętny w wodzie w ciekłym amoniaku –kwas
HNO3 w ciekłym HF zachowuje się jak zasada
![Page 4: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/4.jpg)
Krytyka pojęcia pH
pH [H+]
1 100 mmol/L
D = 90 mmol/L
2 10 mmol/L
D = 9 mmol/L
3 1 mmol/L
pH = - log [H+]
![Page 5: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/5.jpg)
Krytyka pojęcia pH
10 nmol/L1 L
1 L 1000 nmol/L
pH = 8
pH = 6
2 L = ( 10 + 1000 ) / 2 =(?) (6 + 8) / 2
pH = (?) 7
pH = 6,3 100 nmol/L
505 nmol/L
![Page 6: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/6.jpg)
Krytyka pojęcia pHpH krwi tętniczej (włośniczkowej)
norma: 7,35 – 7,45 jedn. Sørensena
44,7 nmol/L – 35,5 nmol/L
patologia: 6,9 – 7,7 jedn. Sørensena
126 nmol/L – 20 nmol/L
pH = - log [H+]
pH [H+]
7,4 – 7,1 (0,3 jedn.) 40 – 80 nmol/L (D = 40nmol/L)
7,7 – 7,4 (0,3 jedn.) 20 – 40 nmol/L (D = 20 nmol/L)
![Page 7: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/7.jpg)
Roztwory buforowe
Mieszaniny:
słabego kwasu i soli tego kwasu z mocną zasadą
CH3COOH+CH3COO-
słabej zasady i jej soli z mocnym kwasem
NH3
+NH4
+
dwóch soli kwasu wieloprotonowego
-H2PO4-
+-HPO4
2-
![Page 8: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/8.jpg)
Równanie Hendersona – HasselbalchaAH A- + H+
[A-] x [H+]
Ka =
[AH]
[A-] x [H+]
- log Ka = - log
[AH]
ponieważ - log Ka = pKa
[A-] x [H+]
pKa = - log
[AH]
![Page 9: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/9.jpg)
Równanie Hendersona – Hasselbalchaokreśla pH mieszaniny buforowej
[A-] x [H+]
pKa = - log [AH]
AH A- + H+
pKa = - log [A-] – log [H+] + log [AH]
-log [H+] = pKa + log[A-] – log [AH]
-log [H+] = pH
[A-]
pH = pKa + log
[AH]
![Page 10: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/10.jpg)
Równanie Hendersona – Hasselbalcha
[A-] pH = pKa + log
[AH]
pH mieszaniny buforowej zależy od:
rodzaju kwasu stosunku stężeń składników (soli i kwasu)
pH roztworów buforowych nie zmienia się wraz z rozcieńczaniem roztworu!
![Page 11: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/11.jpg)
Roztwory buforowe – działanie
bufor octanowy: CH3COOH i CH3COO-
w stanie równowagi: CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O
+
CH3COOH CH3COO- + H+
Kwas octowy jest kwasem słabym, jony octanowe pochodzą w całości z dysocjacji soli.
dodajemy pewną ilość mocnego kwasu:+H+
CH3COOH CH3COO- + H+
mocny kwas wypiera słaby kwas z jego soli
![Page 12: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/12.jpg)
Obliczyć pH roztworu powstałego ze zmieszania:
80 mL kwasu octowego o stężeniu 0,2 mol/L i
20 mL octanu sodu o stężeniu 0,2 mol/L
pK = 4,73
1. stężenie molowe kwasu i soli w mieszaninie:
2. pH mieszaniny buforowej:
Roztwory buforowe
[CH3COOH] =𝟎,𝟐 𝒎𝒐𝒍/𝑳 ∗𝟖𝟎
𝟖𝟎𝒎𝑳+𝟐𝟎𝒎𝑳= 0,16 mol/L
[CH3COO𝐍𝒂] =𝟎,𝟐 𝒎𝒐𝒍/𝑳 ∗𝟐𝟎
𝟖𝟎𝒎𝑳+𝟐𝟎𝒎𝑳= 0,04 mol/L
pH = pKa+ log[𝐴
−]
[𝐴𝐻]
𝐩𝐇 = 4,73+ log𝟎,𝟎𝟒𝒎𝒐𝒍/𝑳
𝟎,𝟏𝟔𝒎𝒐𝒍/𝑳= 4,73+log𝟎, 𝟐𝟓 = 4,73 + (-0,6)=4,13
![Page 13: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/13.jpg)
[CH3COOH]=0,16 mol/L
[CH3COONa]=0,04 mol/L
Roztwory buforowe – wpływ siły jonowejpH = pKa+ log
[𝐴−]
[𝐴𝐻]
pH = pKa+ log(f ∙[𝐴
−]
[𝐴𝐻])
równanie Hendersona-Hasselbalchauwzględniające siłę jonową
gdzie:f – współczynnik aktywnościzi – ładunek jonuA=0,51 – współczynnik dla roztworów wodnych
m - siła jonowa roztworu
pH=4,13
log f = −zi2 A µ
1 + µ
m= 𝟏
𝟐σ𝒄𝒊 ∙ 𝒛𝒊
𝟐 = 𝟎, 𝟓 𝟎, 𝟎𝟒𝒎𝒐𝒍
𝑳∙ 𝟏𝟐+ 𝟎, 𝟎𝟒
𝒎𝒐𝒍
𝑳∙ 𝟏𝟐 = 0,04
𝐥𝐨𝐠 𝐟 = −12 ∙0,51 𝟎,𝟎𝟒
1 + 𝟎,𝟎𝟒= −
0,1021,2 = − 0,0085 f=0,82
𝐩𝐇 = 4,73+ log(𝟎, 𝟖𝟐 ∙𝟎, 𝟎𝟒
𝟎, 𝟏𝟔) = 𝟒, 𝟕𝟑 − 𝟎, 𝟔𝟗 = 𝟒, 𝟎𝟒
pH = 𝟒, 𝟏𝟑 bez uwzględnienia siły jonowej
![Page 14: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/14.jpg)
Pojemność buforowa
Dc
b =
DpH
b – pojemność buforowa
Dc – ilość mocnego kwasu lub mocnej zasady dodanegodo roztworu buforowego (mol/L)
DpH – obserwowana przy tym zmiana pH
Pojemność buforowa zależy od stężeń składników:
wzrasta wraz z ich wzrostem i maleje wraz z rozcieńczaniem roztworu buforowego
![Page 15: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/15.jpg)
Pojemność buforowa
pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników
największa jest wtedy, gdy pH = pK
nadmiar kwasu w buforze - lepsze buforowanie zasad
większe stężenie soli - lepsze buforowanie kwasów
w miarę dodawania zasady lub kwasu pojemność buforowa zmniejsza się staje się równa zero w momencie, gdy cała zawarta w buforze
sól zamieni się w słaby kwas lub cały słaby kwas zostanie przeprowadzony w sól
[AH-]=[AH] log1=0
pH = pKa+ log[𝐴
−]
[𝐴𝐻]𝛽 =
Δ𝑐
Δ𝑝𝐻
![Page 16: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/16.jpg)
Pojemność buforowa
[CH3COOH]=0,16 mol/L
[CH3COONa]=0,04 mol/LpH=4,13
Do 100 mL mieszaniny dodano
a. 1 mL HCl o stężeniu 0,9 mol/L0,9 mola HCl – 1000 mL
0,0009 mola HCl – 1 mL
100 mL buforu – 0,004 mol CH3COONa
0,016 mol CH3COOH
0,0009 mola HCl dodano do 100 mL
pH=4,13
𝐩𝐇 = 4,73+ log𝟎,𝟎𝟎𝟒 −𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟗
𝟎,𝟎𝟏𝟔+𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟗= 3,99
𝛽 =Δ𝑐
Δ𝑝𝐻
DpH = 4,13 - 3,99 = 0,14
0,0009 mola – 101mL
0,0089 mola HCl – 1000 mL
𝛃 =𝚫𝐜
𝚫𝐩𝐇=
𝟎,𝟎𝟎𝟖𝟗𝐦𝐨𝐥/𝐋
𝟎,𝟏𝟒= 𝟎, 𝟎𝟔𝟒
![Page 17: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/17.jpg)
Pojemność buforowa
[CH3COOH]=0,16 mol/L
[CH3COONa]=0,04 mol/LpH=4,13
Do 100 mL mieszaniny dodano
b. 1 mL NaOH o stężeniu 0,9 mol/L0,9 mola NaOH – 1000 mL
0,0009 mola NaOH – 1 mL
100 mL buforu – 0,004 mol CH3COONa
0,016 mol CH3COOH
0,0009 mola NaOH dodano do 100 mL
pH=4,13
𝐩𝐇 = 4,73+ log𝟎,𝟎𝟎𝟒+𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟗
𝟎,𝟎𝟏𝟔−𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟗= 4,24
𝛽 =Δ𝑐
Δ𝑝𝐻
DpH=4,24 - 4,13=0,11
0,0009 mola – 101mL
0,0089 mola NaOH – 1000 mL
𝛃 =𝚫𝐜
𝚫𝐩𝐇=
𝟎,𝟎𝟎𝟖𝟗𝐦𝐨𝐥/𝐋
𝟎,𝟏𝟏= 𝟎, 𝟎81
![Page 18: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/18.jpg)
pH wewnątrzkomórkowe
cytoplazma 6,0
mitochondria komórkowe, siateczka endoplazmatyczna 7,0 – 7,4
jądro komórkowe
przeciętne pH płynu wewnątrzkomórkowegodla całego ustroju wynosi:
6,95 (112 nmol/L)
różnice w pH wewnątrzkomórkowym pomiędzy komórkamiposzczególnych narządów: erytrocyty 7,20nabłonek kanalików nerkowych 7,32komórki mięśni szkieletowych ok. 6,9
![Page 19: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/19.jpg)
Mechanizmy regulacji pH w organizmie
Regulacja narządowa regulacja nerkowa regulacja płucna regulacja kostna
Regulacja buforowa bufor białczanowy
H-białka białczany
bufor fosforanowy-H2PO4
-
-HPO42-
bufor wodorowęglanowy
-HCO3-
-H2CO3
![Page 20: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/20.jpg)
Główne składniki kości:hydroksyapatyt:
Ca10(PO4)6(OH)2 [ 3 Ca3(PO4)2. Ca(OH)2]
węglan wapnia:
CaCO3
10 Ca+2 + 4,8 HPO42- + 1,2 H2PO4
- + H2O [Ca3(PO4)2] x Ca(OH)2 + 9,2 H+
Mechanizmy regulacji pH w organizmie –regulacja kostna
Osteogeneza przebiega z uwalnianiem jonów wodorowych:
silne zasady
Zasób zasad w kościach 7 – 8 równoważników chemicznych, co odpowiada 70 – 80 L 0,1 mol NaOHFosforan i węglan wapnia są silnymi zasadami i w odpowiednich warunkach wiążą jony wodorowe:
nefropatie
niecałkowicie wyrównana cukrzyca
kwasica organizmu jej nie będzie sprzyjać – dochodzi do odwapnienia!
![Page 21: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/21.jpg)
21
142 101
26
16
10
Skład jonowy surowicy krwi Skład jonowy płynu
wewnątrzkomórkowego
Suma
kationów anionów
153 mEq/l 153 mEq/l
Suma
kationów anionów
198 mEq/l 198 mEq/l
Na+
K+ 4
Ca+ 5
Mg+ 2
Cl-
HCO3-
białczany
aniony
resztkowe
160
26
100
65
10
20
Na+
K+
Mg2+
Ca2+
2 mEq
Cl- 3 mEq
HCO3- 10 mEq
SO4-
fosforany
białczany
6
![Page 22: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/22.jpg)
Bufor fosforanowy główny układ buforowy wewnątrzkomórkowy
W buforze fosforanowym krwi:
H2PO4- HPO4
2- + H+
KH2PO4- = 6,2 x 10-8, pK2 = 6,8
HPO42- / H2PO4
- = 4/1
W buforze fosforanowym moczu:
HPO42- / H2PO4
- = 1/4
HPO42- + H+ H2PO4
-
optymalne pH działania buforu wynosi 6,8
w buforze fosfaronowym moczu (pH ok.6,0) stosunek wodorfosforanu do diwodorofosforanu wynosi 1:4.
zmiana stosunków fosforanów w buforze fosforanowym moczu w porównaniu do krwi wynika z zamiany wodorofosforanu w diwodorofosforan w efekcie wiązania jonów wodorowych wydzielanych przez kanaliki dystalne i zbiorcze nerek.
![Page 23: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/23.jpg)
Bufor wodorowęglanowy
Największe znaczenie wśród buforów krwi ma układ
HCO3-/H2CO3
organizm usuwa przez płuca produkt odwodnienia kwasuwęglowego - dwutlenek węgla.
jest to bufor działający w systemie otwartym
H2CO3 i CO2 rozpuszczony w fazie wodnej pozostają w równowadze z CO2 znajdującym się w fazie gazowej.
CO2 we krwi przepływającej przez płuca pozostaje w stanie równowagiz CO2 zawartym w powietrzu w pęcherzykach płucnych.
działając w układzie otwartym bufor ma kilkakrotnie większą pojemnośćniż bufor działający w układzie zamkniętym.
![Page 24: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/24.jpg)
Bufor wodorowęglanowy
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
99% 1%
[A]
pH = pKH2CO3 + log
[ AH]
[ HCO3- ]
pH = pKH2CO3 + log
[CO2 ]
![Page 25: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/25.jpg)
Badanie gazometryczne krwi
pobieranie krwi w warunkach beztlenowych:
z tętnicy
krew włośniczkowa opuszek palca płatek ucha pięta (noworodki, niemowlęta)
do strzykawek (kapilar) zawierających heparynę
![Page 26: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/26.jpg)
Badanie gazometryczne krwi
![Page 27: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/27.jpg)
Badanie gazometryczne krwi
pKH2CO3 = 6,11
[HCO3- ] = 24 mmol/L
[CO2 ] = a x p
a – współczynnik rozpuszczalności CO2 w osoczu
a = 0,225 mmol/L/kPa
p – ciśnienie parcjalne CO2 w pęcherzykach płucnych
pCO2 = 5,32 kPa
![Page 28: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/28.jpg)
Bufor wodorowęglanowy
[HCO3-]
pH = pKH2CO3 + log [CO2]
pKH2CO3 = 6,11[HCO3
- ] = 24 mmol/L[CO2 ] = a x pa = 0,225 mmol/L/kPapCO2 = 5,32 kPa
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
99% 1%
24 24 20
pH = 6,11 + log = 6,11 + log =6,11+0,225 x 5,32 1,2 1,0
=7,4
![Page 29: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/29.jpg)
Bufor wodorowęglanowy - działanie
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
+H+
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
99% 1%
![Page 30: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/30.jpg)
Bufor wodorowęglanowy
najważniejszy element równowagi kwasowo – zasadowej
działa w systemie otwartym w warunkach prawidłowych stosunek HCO3- do stężenia CO2
wynosi 20:1
składowa metaboliczna
[HCO3- ]
pH = pKH2CO3 + log
pCO2 x a
składowa oddechowa
![Page 31: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/31.jpg)
Zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej
[HCO3- ] składowa metaboliczna
pH = pKH2CO3 + log
pCO2 x a składowa oddechowa
zaburzenie pH [HCO3-] pCO2
Kwasica metaboliczna
Kwasica odechowa
Zasadowica metaboliczna
Zasadowica oddechowazmiany pierwotne
zmiany wtórne
![Page 32: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/32.jpg)
Bufor wodorowęglanowyDo jednego litra normalnego osocza dodano 10 mmol mocnego kwasu.
Jak zmieni się jego pH, gdy układ jest otwarty i układ jest zamknięty
pKH2CO3 = 6,11; [HCO3- ] = 24 mmol/L; a = 0,225 mmol/L /kPa
pCO2 = 5,32 kPa; pH=7,4
układ jest otwarty
24 HCO3- + 10 H+ -------> 10 CO2 + 10 H2O + 14 HCO3
-
24 – 10 14
pH = 6,11 + log = 6,11 + log = 7,170,225 x 5,32 1,2
układ jest zamknięty
24 HCO3- + 10 H+ -------> X 10 CO2 + 10 H2O + 14 HCO3
-
24 – 10 14
pH = 6,11 + log = 6,11 + log = 6,21,2 + 10 11,2
do 1 litr wody dodano 10 mmol mocnego kwasupH=7 pH=?pH=2
![Page 33: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/33.jpg)
Bufor białczanowy
w środowisku kwaśnym: grupy karboksylowe i fenolowe aminokwasów nie ulegają dysocjacji grupy zasadowe (aminowe, imidazolowe, guanidynowe)
są akceptorami jonów wodorowych
w środowisku zasadowym: grupy karboksylowe, tiolowe i fenolowe są donorami jonów wodorowych,
zobojętniając grupy hydroksylowe w słabo zasadowym środowisku o pH 7,4 białka są anionami
we krwi stężenie białek wynosi ok. 16 mEq/l, pojemność buforowa układu białczanowego wynosi:
5 mmol/ jednostkę pH
![Page 34: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/34.jpg)
Bufor białczanowy - bufor hemoglobinianowy
I układ II układ
HHbO2 HHbKHbO2 KHb
Bufor hemoglobinianowy jest najważniejszymbuforem białczanowym krwi
hemoglobina stanowi ok. ¾ całkowitego białka krwi
hemoglobina ma charakter kwaśny z powoduprzewagi grup kwasowych hemu nad zasadowymi globiny
kwaśność hemoglobiny ulega znacznej zmianie w zależności od stopnia utlenowania
oksyhemoglobina jest mocniejszym kwasem (pK=6,81)
niż deoksyhemoglobina (pK=8,03).
![Page 35: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/35.jpg)
Bufor białczanowy - bufor hemoglobinianowy
I układ II układ
HHbO2 HHbKHbO2 KHb
pojemność buforowa układu hemoglobinianowegowynosi około 16,2 mmol na jednostkę pH - prawie 2/3 całej pojemności buforującej krwi
hemoglobina zawiera 38 reszt histydynowych, których pierścienie imidazolowe biorą bezpośredni udział w wiązaniu i uwalnianiu jonów H+
hemoglobina ma sześciokrotnie większy udział w buforowaniu płynu pozakomórkowego niż białka osocza
bufor hemoglobinianowy działa w powiązaniu z buforem wodorowęglanowym
![Page 36: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/36.jpg)
Rola krwinek czerwonych w regulacji kwasowo-zasadowej krwi.Reakcja w kapilarach pęcherzyków płucnych
Erytrocyt
H-Hb + O2 HbO2- + H+
O2 z płuc
HCO3- + H+ H2CO3 H2O + CO2
HCO3-
Cl-
Cl-
anhydraza
węglanowa
CO2
wydychany
pH
tlen cząsteczkowy z płuc w erytrocytach wiąże się z hemoglobiną
odłączenie jonów H+
hemoglobina:składnik kwasowy buforu – dawca protonu
anion wodorowęglanowy przechodzi z osocza (wymiana z jonem chlorkowym)
jon H+ i anion wodorowęglanowy tworzą kwas węglowy
H2CO3 w obecności anhydrazy węglanowej rozkłada się na cząsteczkę wody i cząsteczkę dwutlenku węgla
CO2 wydychany- usuwany do atmosfery
anhydraza węglanowa – enzym katalizujący odwracalną reakcję odwracalną reakcję powstawania jonu wodorowęglanowego z wody i dwutlenku węgla.
![Page 37: Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego · 2019. 11. 8. · Pojemność buforowa pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników największa jest wtedy,](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022051322/6038ba6c66fa185101462c8a/html5/thumbnails/37.jpg)
Rola krwinek czerwonych w regulacji kwasowo-zasadowej krwi.Reakcja w kapilarach tkanek
Erytrocyt
HbO2- + H+ H-Hb + O2
O2
do tkanek
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
HCO3-
Cl-
Cl-
przesunięcie
chlorkowe
anhydraza
węglanowa
CO2
z tkanek
pH
CO2 (wytworzony w metabolizmie tkankowym) wnika do erytrocytu
w obecności anhydrazy węglanowej tworzy się kwas węglowy
H2CO3 dysocjuje na jon wodorowy (proton) i anion wodorowęglanowy
HCO3- dyfunduje na zewnątrz
erytrocytu do osocza (wymiana z anionem chlorkowym – przesunięcie chlorkowe)
przyłączenie H+ przez hemoglobinę hemoglobina wykazuje
właściwości anionu buforowego
odszczepiona cząsteczka tlenu opuszcza erytrocyt i przemieszcza się do tkanekanhydraza węglanowa – enzym katalizujący
odwracalną reakcję odwracalną reakcję powstawania jonu wodorowęglanowego z wody i dwutlenku węgla.