Co ukazuje kapacita vyrovnávací paměti?

Jedná se o schopnost pufrovacího systému působit proti změnám pH prostředí.

Nazývá se rozsah hodnot pH, nad a pod kterým přestává pufrační účinek nárazníková zóna.

Je rovnocenná pH = pK ± 1

Pufrovací kapacita (B) je vyjádřena jako počet molárních ekvivalentů silné kyseliny nebo zásady, které je nutné přidat do jednoho litru pufru, aby se pH posunulo o jednu.

B – vyrovnávací kapacita,

n_Э – množství molárního ekvivalentu silné kyseliny nebo zásady,

pH_Н – počáteční hodnota pH (před přidáním kyseliny nebo zásady)

pH_К – konečná hodnota pH (po přidání kyseliny nebo zásady)

V praxi se vyrovnávací kapacita vypočítá pomocí vzorce:

V – objem kyseliny nebo zásady,

N – ekvivalentní koncentrace kyseliny nebo zásady,

V_fanoušek.– objem tlumivého roztoku,

Následující údaje naznačují, že působí proti změnám pH krve. Chcete-li posunout pH krve o jednu jednotku do alkalické oblasti, musíte do krve přidat 70krát více NaOH než do stejného objemu čisté vody. Pro změnu pH o jednu na kyselou oblast by mělo být do krve přidáno 320krát více kyseliny chlorovodíkové než do stejného objemu čisté vody.

Kapacita pufru závisí na koncentraci elektrolytů a poměru složek pufru. Roztoky s vyšší koncentrací složek a poměrem složek rovným jedné mají největší pufrační kapacitu.

Pufrovací kapacita arteriální krve je 25,3 mmol/l, venózní krve 24,3 mmol/l, sliny mají pufrační kapacitu a jsou určeny bikarbonátovým, fosfátovým a proteinovým systémem. Tlumicí kapacita slin se mění pod vlivem řady faktorů: sacharidová dieta snižuje tlumivou kapacitu slin, vysokoproteinová dieta ji zvyšuje. Výskyt zubního kazu je menší u jedinců s vysokou pufrovací kapacitou.

V lidském těle působí proteinové, hemoglobinové, fosfátové a bikarbonátové pufry.

Tlumivé systémy těla.

Tvoří 53 % kapacity vyrovnávací paměti a je reprezentován:

Bikarbonátový pufr je hlavním pufrovacím systémem krevní plazmy; je to systém rychlé reakce, protože je produktem jeho interakce s kyselinami CO₂ – rychle se vylučuje plícemi. Kromě plazmy se tento pufrový systém nachází v červených krvinkách, intersticiální tekutině a ledvinové tkáni.

Mechanismus působení.

Pokud se kyseliny hromadí v krvi, množství HCO klesá₃ – a dojde k reakci: NSO₃ – + N + ↔ N₂S₃ ↔ N₂O + CO₂↑. Přebytek je odstraněn plícemi. Hodnota pH krve však zůstává konstantní, protože objem plicní ventilace se zvyšuje, což vede ke snížení objemu CO₂

Se zvýšením alkality krve, koncentrace HCO₃ – zvyšuje: N₂S₃ + OH – ↔ NSO₃ – + N₂O.

To vede k pomalejší ventilaci plic, takže CO₂ se hromadí v těle a poměr pufrů zůstává nezměněn.

Představuje 35 % kapacity vyrovnávací paměti.

Hlavní pufrovací systém červených krvinek, který tvoří asi 75 % celkové pufrační kapacity krve. Účast hemoglobinu na regulaci pH krve je spojena s jeho úlohou v transportu kyslíku a CO₂. Systém hemoglobinového pufru v krvi hraje významnou roli v několika fyziologických procesech najednou: dýchání, transport kyslíku v tkáních a udržování konstantního pH uvnitř červených krvinek a nakonec v krvi.

Je reprezentován dvěma slabými kyselinami – hemoglobinem a oxyhemoglobinem a jejich konjugovanými bázemi – hemoglobinátovými a oxyhemoglobinátovými ionty:

Oxyhemoglobin je silnější kyselina (pK_а = 6,95) než hemoglobin (pK_а = 8,2). Při pH = 7,25 (uvnitř červených krvinek) je oxyhemoglobin ionizován o 65 % a hemoglobin o 10 %, takže přidání kyslíku k hemoglobinu snižuje hodnotu pH krve, protože se tvoří silnější kyselina. Na druhou stranu, jak se z oxyhemoglobinu ve tkáních uvolňuje kyslík, hodnota pH krve se opět zvyšuje.

Tlumivé vlastnosti HHb jsou primárně dány možností interakce kyselino-reaktivních sloučenin s draselnou solí hemoglobinu za vzniku ekvivalentního množství odpovídající draselné soli kyseliny a volného hemoglobinu:

Výsledný hydrogenuhličitan (HCO₃) vyrovnává množství příchozích H₂S₃pH se udržuje, když se potenciální molekuly H disociují₂S₃ a výsledné hemoglobinové kyseliny.

Takto se pH krve udržuje v normálních mezích i přes vstup obrovského množství CO do žilní krve₂ a další kysele reaktivní metabolické produkty.

V kapilárách plic hemoglobin (HHb) absorbuje kyslík a mění se na HHbO₂, což vede k určitému okyselení krve, vytěsnění určitého množství H₂S₃ z bikarbonátů a snížení alkalické rezervy krve a v tkáních ji odevzdává a absorbuje CO₂.

Kromě toho je hemoglobinový pufr komplexní protein a působí jako proteinový pufr.

Tvoří 5 % kapacity vyrovnávací paměti. Obsaženo jak v krvi, tak v buněčné tekutině jiných tkání, zejména ledvin. V buňkách je reprezentován K solemi₂NRA₄ a KN₂RO₄a v krevní plazmě a mezibuněčné tekutině Na₂HPO₄ a NaH₂PO₄. Funguje hlavně v plazmě a zahrnuje: dihydrogenfosfátový iont H₂RO₄ – a hydrogenfosforečnanový ion HPO₄ 2-.

Poměr [HPO₄ 2-]/[H₂PO₄ – ] v krevní plazmě (při pH = 7,4) se rovná 4:1. V důsledku toho má tento systém pufrační kapacitu pro kyselinu větší než pro zásadu.

Například při zvýšení koncentrace kationtů H + v intracelulární tekutině, například v důsledku zpracování masité potravy, jsou neutralizovány ionty HPO₄ 2-:

Vzniklý nadbytek dihydrogenfosforečnanu je vylučován ledvinami, což vede ke snížení pH moči.

Když se koncentrace zásad v těle zvýší, například při konzumaci rostlinné stravy, jsou neutralizovány H ionty₂RO₄ 1-:

Vzniklý nadbytek hydrogenfosforečnanu je vylučován ledvinami a zvyšuje se pH moči.

Vylučování určitých složek fosfátového pufrového systému močí v závislosti na zpracovávané potravině vysvětluje široký rozsah hodnot pH moči – od 4,8 do 7,5. Fosfátový pufrovací systém krve se vyznačuje nižší pufrovací kapacitou než bikarbonátový systém v důsledku nízké koncentrace krevních složek. Tento systém však hraje rozhodující roli nejen v moči, ale i v dalších biologických prostředích – v buňce, ve šťávách trávicích žláz, v moči.

Tvoří 5 % kapacity vyrovnávací paměti. Skládá se z bílkovinné kyseliny a její soli tvořené silnou zásadou.

Pt – COOH – protein-kyselina

Pt – COONa – protein-sůl

Když se v těle tvoří silné kyseliny, interagují s proteinovou solí. Tím vzniká ekvivalentní množství proteinové kyseliny: HC1 + Pt-COONa ↔ Pt-COOH + NaCl. Podle zřeďovacího zákona W. Ostwalda zvýšení koncentrace slabého elektrolytu snižuje jeho disociaci, pH zůstává prakticky nezměněno.

Jak alkalické potraviny přibývají, interagují s

Pt-COOH: NaOH + Pt-COOH ↔ Pt-COONa + H₂O

Množství kyseliny klesá. Koncentrace H+ iontů se však zvyšuje v důsledku potenciální kyselosti proteinové kyseliny. pH se tedy prakticky nemění.

Protein je amfoterní elektrolyt, a proto vykazuje svůj vlastní pufrovací účinek.

Podívejme se na interakci nárazníkových systémů v těle ve fázích:

Během výměny plynů v plicích vstupuje kyslík do červených krvinek, kde probíhá reakce:

Při pohybu krve do periferních částí oběhového systému se z ionizované formy HbO uvolňuje kyslík₂ –

V tomto případě se krev mění z arteriální na venózní. Kyslík uvolněný ve tkáních se spotřebuje na oxidaci různých substrátů, což má za následek tvorbu CO₂, z nichž většina vstupuje do erytrocytů.

V erytrocytech v přítomnosti karboanhydrázy dochází významnou rychlostí k následující reakci:

Výsledné přebytečné protony se vážou na hemoglobinátové ionty:

Vazbou protonů se posouvá rovnováha reakce stupně (3) doprava, v důsledku toho se zvyšuje koncentrace hydrogenuhličitanových iontů a ty difundují membránou do plazmatu. V důsledku protidifúze iontů lišících se acidobazickými vlastnostmi (chloridový iont je protolyticky neaktivní, hydrogenuhličitanový iont je v tělesných podmínkách zásadou) hydrokarbonát-chloridový posun. To vysvětluje kyselejší reakci prostředí v erytrocytech (pH = 7,25) ve srovnání s plazmou (pH = 7,4).

Bikarbonátové ionty vstupující do plazmy neutralizují přebytečné protony, které se tam hromadí v důsledku metabolických procesů:

Výsledný CO₂ interaguje se složkami proteinového pufrovacího systému:

S₂ + Рt-NH₂ ↔ Pt-NHCOOH ↔ H + + Pt-NHCOO –

Přebytečné protony jsou neutralizovány fosfátovým pufrem:

Po návratu krve do plic se v ní zvyšuje koncentrace oxyhemoglobinu (1. stupeň), který reaguje s hydrogenuhličitanovými ionty, které nedifundovaly do plazmy:

Výsledný CO₂ se vylučuje plícemi. V důsledku poklesu koncentrace HCO₃ – jsou pozorovány ionty v této části krevního řečiště, jejich difúze do erytrocytů a difúze chloridových iontů v opačném směru.

Ledviny také hromadí přebytečné protony v důsledku reakce:

který je neutralizován hydrofosfátovými ionty a amoniakem (amoniakový pufr): H + + NH₃ ↔ NH₄ +

Hemoglobinový systém se tedy účastní dvou procesů:

Vazba protonů nahromaděných v důsledku metabolických procesů;

Protonace hydrogenuhličitanových iontů s následným uvolněním CO₂

Systém hemoglobinového pufru lze považovat za jeden z nejdůležitějších článků transportu CO₂ z tkání do plic.

Je třeba poznamenat, že udržování konstantního pH různých kapalných systémů těla není ovlivněno ani tak pufračními systémy, ale fungováním řady orgánů a systémů: plic, ledvin, střev, kůže atd.

Jedná se o schopnost pufrovacího systému působit proti změnám pH prostředí.

Nazývá se rozsah hodnot pH, nad a pod kterým přestává pufrační účinek nárazníková zóna.

Je rovnocenná pH = pK ± 1

Pufrovací kapacita (B) je vyjádřena jako počet molárních ekvivalentů silné kyseliny nebo zásady, které je nutné přidat do jednoho litru pufru, aby se pH posunulo o jednu.

B – vyrovnávací kapacita,

n_Э – množství molárního ekvivalentu silné kyseliny nebo zásady,

pH_Н – počáteční hodnota pH (před přidáním kyseliny nebo zásady)

pH_К – konečná hodnota pH (po přidání kyseliny nebo zásady)

V praxi se vyrovnávací kapacita vypočítá pomocí vzorce:

V – objem kyseliny nebo zásady,

N – ekvivalentní koncentrace kyseliny nebo zásady,

V_fanoušek.– objem tlumivého roztoku,

Následující údaje naznačují, že působí proti změnám pH krve. Chcete-li posunout pH krve o jednu jednotku do alkalické oblasti, musíte do krve přidat 70krát více NaOH než do stejného objemu čisté vody. Pro změnu pH o jednu na kyselou oblast by mělo být do krve přidáno 320krát více kyseliny chlorovodíkové než do stejného objemu čisté vody.

Kapacita pufru závisí na koncentraci elektrolytů a poměru složek pufru. Roztoky s vyšší koncentrací složek a poměrem složek rovným jedné mají největší pufrační kapacitu.

Pufrovací kapacita arteriální krve je 25,3 mmol/l, venózní krve 24,3 mmol/l, sliny mají pufrační kapacitu a jsou určeny bikarbonátovým, fosfátovým a proteinovým systémem. Tlumicí kapacita slin se mění pod vlivem řady faktorů: sacharidová dieta snižuje tlumivou kapacitu slin, vysokoproteinová dieta ji zvyšuje. Výskyt zubního kazu je menší u jedinců s vysokou pufrovací kapacitou.

V lidském těle působí proteinové, hemoglobinové, fosfátové a bikarbonátové pufry.

Tlumivé systémy těla.

Tvoří 53 % kapacity vyrovnávací paměti a je reprezentován:

Bikarbonátový pufr je hlavním pufrovacím systémem krevní plazmy; je to systém rychlé reakce, protože je produktem jeho interakce s kyselinami CO₂ – rychle se vylučuje plícemi. Kromě plazmy se tento pufrový systém nachází v červených krvinkách, intersticiální tekutině a ledvinové tkáni.

Mechanismus působení.

Pokud se kyseliny hromadí v krvi, množství HCO klesá₃ – a dojde k reakci: NSO₃ – + N + ↔ N₂S₃ ↔ N₂O + CO₂↑. Přebytek je odstraněn plícemi. Hodnota pH krve však zůstává konstantní, protože objem plicní ventilace se zvyšuje, což vede ke snížení objemu CO₂

Se zvýšením alkality krve, koncentrace HCO₃ – zvyšuje: N₂S₃ + OH – ↔ NSO₃ – + N₂O.

To vede k pomalejší ventilaci plic, takže CO₂ se hromadí v těle a poměr pufrů zůstává nezměněn.

Představuje 35 % kapacity vyrovnávací paměti.

Hlavní pufrovací systém červených krvinek, který tvoří asi 75 % celkové pufrační kapacity krve. Účast hemoglobinu na regulaci pH krve je spojena s jeho úlohou v transportu kyslíku a CO₂. Systém hemoglobinového pufru v krvi hraje významnou roli v několika fyziologických procesech najednou: dýchání, transport kyslíku v tkáních a udržování konstantního pH uvnitř červených krvinek a nakonec v krvi.

Je reprezentován dvěma slabými kyselinami – hemoglobinem a oxyhemoglobinem a jejich konjugovanými bázemi – hemoglobinátovými a oxyhemoglobinátovými ionty:

Oxyhemoglobin je silnější kyselina (pK_а = 6,95) než hemoglobin (pK_а = 8,2). Při pH = 7,25 (uvnitř červených krvinek) je oxyhemoglobin ionizován o 65 % a hemoglobin o 10 %, takže přidání kyslíku k hemoglobinu snižuje hodnotu pH krve, protože se tvoří silnější kyselina. Na druhou stranu, jak se z oxyhemoglobinu ve tkáních uvolňuje kyslík, hodnota pH krve se opět zvyšuje.

Tlumivé vlastnosti HHb jsou primárně dány možností interakce kyselino-reaktivních sloučenin s draselnou solí hemoglobinu za vzniku ekvivalentního množství odpovídající draselné soli kyseliny a volného hemoglobinu:

Výsledný hydrogenuhličitan (HCO₃) vyrovnává množství příchozích H₂S₃pH se udržuje, když se potenciální molekuly H disociují₂S₃ a výsledné hemoglobinové kyseliny.

Takto se pH krve udržuje v normálních mezích i přes vstup obrovského množství CO do žilní krve₂ a další kysele reaktivní metabolické produkty.

V kapilárách plic hemoglobin (HHb) absorbuje kyslík a mění se na HHbO₂, což vede k určitému okyselení krve, vytěsnění určitého množství H₂S₃ z bikarbonátů a snížení alkalické rezervy krve a v tkáních ji odevzdává a absorbuje CO₂.

Kromě toho je hemoglobinový pufr komplexní protein a působí jako proteinový pufr.

Tvoří 5 % kapacity vyrovnávací paměti. Obsaženo jak v krvi, tak v buněčné tekutině jiných tkání, zejména ledvin. V buňkách je reprezentován K solemi₂NRA₄ a KN₂RO₄a v krevní plazmě a mezibuněčné tekutině Na₂HPO₄ a NaH₂PO₄. Funguje hlavně v plazmě a zahrnuje: dihydrogenfosfátový iont H₂RO₄ – a hydrogenfosforečnanový ion HPO₄ 2-.

Poměr [HPO₄ 2-]/[H₂PO₄ – ] v krevní plazmě (při pH = 7,4) se rovná 4:1. V důsledku toho má tento systém pufrační kapacitu pro kyselinu větší než pro zásadu.

Například při zvýšení koncentrace kationtů H + v intracelulární tekutině, například v důsledku zpracování masité potravy, jsou neutralizovány ionty HPO₄ 2-:

Vzniklý nadbytek dihydrogenfosforečnanu je vylučován ledvinami, což vede ke snížení pH moči.

Když se koncentrace zásad v těle zvýší, například při konzumaci rostlinné stravy, jsou neutralizovány H ionty₂RO₄ 1-:

Vzniklý nadbytek hydrogenfosforečnanu je vylučován ledvinami a zvyšuje se pH moči.

Vylučování určitých složek fosfátového pufrového systému močí v závislosti na zpracovávané potravině vysvětluje široký rozsah hodnot pH moči – od 4,8 do 7,5. Fosfátový pufrovací systém krve se vyznačuje nižší pufrovací kapacitou než bikarbonátový systém v důsledku nízké koncentrace krevních složek. Tento systém však hraje rozhodující roli nejen v moči, ale i v dalších biologických prostředích – v buňce, ve šťávách trávicích žláz, v moči.

Tvoří 5 % kapacity vyrovnávací paměti. Skládá se z bílkovinné kyseliny a její soli tvořené silnou zásadou.

Pt – COOH – protein-kyselina

Pt – COONa – protein-sůl

Když se v těle tvoří silné kyseliny, interagují s proteinovou solí. Tím vzniká ekvivalentní množství proteinové kyseliny: HC1 + Pt-COONa ↔ Pt-COOH + NaCl. Podle zřeďovacího zákona W. Ostwalda zvýšení koncentrace slabého elektrolytu snižuje jeho disociaci, pH zůstává prakticky nezměněno.

Jak alkalické potraviny přibývají, interagují s

Pt-COOH: NaOH + Pt-COOH ↔ Pt-COONa + H₂O

Množství kyseliny klesá. Koncentrace H+ iontů se však zvyšuje v důsledku potenciální kyselosti proteinové kyseliny. pH se tedy prakticky nemění.

Protein je amfoterní elektrolyt, a proto vykazuje svůj vlastní pufrovací účinek.

Podívejme se na interakci nárazníkových systémů v těle ve fázích:

Během výměny plynů v plicích vstupuje kyslík do červených krvinek, kde probíhá reakce:

Při pohybu krve do periferních částí oběhového systému se z ionizované formy HbO uvolňuje kyslík₂ –

V tomto případě se krev mění z arteriální na venózní. Kyslík uvolněný ve tkáních se spotřebuje na oxidaci různých substrátů, což má za následek tvorbu CO₂, z nichž většina vstupuje do erytrocytů.

V erytrocytech v přítomnosti karboanhydrázy dochází významnou rychlostí k následující reakci:

Výsledné přebytečné protony se vážou na hemoglobinátové ionty:

Vazbou protonů se posouvá rovnováha reakce stupně (3) doprava, v důsledku toho se zvyšuje koncentrace hydrogenuhličitanových iontů a ty difundují membránou do plazmatu. V důsledku protidifúze iontů lišících se acidobazickými vlastnostmi (chloridový iont je protolyticky neaktivní, hydrogenuhličitanový iont je v tělesných podmínkách zásadou) hydrokarbonát-chloridový posun. To vysvětluje kyselejší reakci prostředí v erytrocytech (pH = 7,25) ve srovnání s plazmou (pH = 7,4).

Bikarbonátové ionty vstupující do plazmy neutralizují přebytečné protony, které se tam hromadí v důsledku metabolických procesů:

Výsledný CO₂ interaguje se složkami proteinového pufrovacího systému:

S₂ + Рt-NH₂ ↔ Pt-NHCOOH ↔ H + + Pt-NHCOO –

Přebytečné protony jsou neutralizovány fosfátovým pufrem:

Po návratu krve do plic se v ní zvyšuje koncentrace oxyhemoglobinu (1. stupeň), který reaguje s hydrogenuhličitanovými ionty, které nedifundovaly do plazmy:

Výsledný CO₂ se vylučuje plícemi. V důsledku poklesu koncentrace HCO₃ – jsou pozorovány ionty v této části krevního řečiště, jejich difúze do erytrocytů a difúze chloridových iontů v opačném směru.

Ledviny také hromadí přebytečné protony v důsledku reakce:

který je neutralizován hydrofosfátovými ionty a amoniakem (amoniakový pufr): H + + NH₃ ↔ NH₄ +

Hemoglobinový systém se tedy účastní dvou procesů:

Vazba protonů nahromaděných v důsledku metabolických procesů;

Protonace hydrogenuhličitanových iontů s následným uvolněním CO₂

Systém hemoglobinového pufru lze považovat za jeden z nejdůležitějších článků transportu CO₂ z tkání do plic.

Je třeba poznamenat, že udržování konstantního pH různých kapalných systémů těla není ovlivněno ani tak pufračními systémy, ale fungováním řady orgánů a systémů: plic, ledvin, střev, kůže atd.