2010-03-19

1

ROZTWORY BUFOROWE

wpływ kwasów i zasad na pH i pojemność  buforową                  

ustroju człowieka

Ćwiczenie 1

P. Niemiec 2010



Wszystkie reakcje biochemiczne zachodz

ące w organizmach żywych

wymaga

ją do swojego przebiegu odpowiedniej wartości pH.



Nawet niewielkie wahania pH mo

gą prowadzić do zaburzeń procesów

biochemicznych



Zachod

zące w komórkach procesy kataboliczne prowadzą do

zakwaszenia

komórek i płynu pozakomórkowego.



Zakwaszenie polega na gromadzeniu s

ię nadmiaru jonów H

+

,

których

głównym źródłem jest CO

2

,



CO

2

powstaje w licznych reakcjach katabolicznych, generowanych

przez

dekarboksylazy

(katalizuja

reakcję odłączania CO

2

)

ROZTWORY  BUFOROWE

CO

2

 + H

2

O 



 H

2

CO

3

 



 H

+

 + HCO

3

-

 

P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE

W regulacji gospodarki kwa-
sowo-zasadowej

uczestniczą:

- bufory

-

płuca

- nerki

-

wątroba

Układy buforowe

są głównym

mechanizmem zabezpiecza -
jącym przed zakwaszeniem
organizmu

P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE



Bufory posiada

ją

zdoln

ość buforowania

, czyli przeciwstawiania si

ę

zmianom pH po dodaniu do nich niewielkich il

ości kwasów lub zasad



Są to mieszaniny słabego kwasu i jego soli z mocną zasadą lub

mieszaniny

słabej zasady i jej soli z mocnym kwasem np.;

CH

3

COOH    i   CH

3

COONa



Wielk

ością charakteryzującą zdolność buforowania danego roztworu

jest

pojemn

ość buforowa

(im

większa tym większe zdolności buforowe)



pH

roztworów buforowych oblicza się wg. następującego wzoru

(równanie Hendersona - Hasselbalcha)

:

pK

k

= - log  K

k

, 

K

k

– stała  dysocjacji  kwasu

C

s

– stężenie  soli,                                                                                                                            

C

k

– stężenie  kwasu

k

s

k

s

k

k

C

C

lg

pK

C

C

lg

pK

pH









P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE

P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE

2010-03-19

2

36

.

7

)

CO

 

(mmol/L

 

1.2

)

HCO

 

(mmol/L

 

2

24

lg

1

.

6

pH

2

3











94

.

6

)

CO

 

(mmol/L

 

2

1.2

)

HCO

 

(mmol/L

 

2

24

lg

1

.

6

pH

2

3













P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE



pH roztworów buforowych  zależy od pK kwasu i stosunku  stężeń soli 

do kwasu



najważniejszym buforem organizmu jest

bufor

wodorowęglanowy

(HCO

3

-

/CO

2

), dlatego pH osocza w warunkach fizjologicznych wynosi:

4

.

7

)

L

/

mmol

2

.

1

(

CO

)

L

/

mmol

24

(

HCO

lg

)

1

.

6

(

pK

pH

2

3

k









P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE

BUFOR WODORO

WĘGLANOWY



najw

ażniejszy  bufor organizmu



jego metabolizm  opisuje  równanie



losy  CO

2

- 75-80 % reaguje z H

2

O (reakcja katalizowana przez

anhydra

zę

węglanową

)

- 15 % tworzy p

ołączenia

karbaminianowe

z resztami aminokwasu

waliny bi

ałek (głównie hemoglobiny)

- 5-10% jest transportowane w postaci gazu rozpuszczonego w wodzie
przestrzeni wew

nątrzkomórkowej

Karbaminian

CO

2

 + H

2

O 



 H

2

CO

3

 



 H

+

 + HCO

3

-

 

P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE

P. Niemiec 2010

BUFOR HEMOGLOBINIANOWY 

– wymiana gazowa

CO

2

 + H

2

O 



 H

2

CO

3

 



 H

+

 + HCO

3

-

 

P. Niemiec 2010

BUFOR HEMOGLOBINIANOWY 

– wymiana gazowa

CO

2

 + H

2

O 



 H

2

CO

3

 



 H

+

 + HCO

3

-

 

BUFOR FOSFORANOWY



najważniejszy  pod względem ilościowym  bufor moczu



stosunek  H

2

PO

4

-

do HPO

4

2-

we krwi wynosi 1:4, w moczu wynosi 4:1

H

2

PO

4

-

 



 HPO

4

2-

 + H

+

  



fosforany  obecne  w moczu pierwotnym  warunkują:                                                                               

- wydalanie  H

+

-

powstawanie wodorowęglanów w nerkach



zmiana

stosunku

fosforanów w moczu w porównaniu z ich

stosunkiem we krwi wynika ze zmiany fosforanu II-

rzędowego (HPO

4

2-

)

w I-

rzędowy (H

2

PO

4

-

) przez

wiązanie H

+

podczas regeneracji

jonów

HCO

3

-

.

P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE

2010-03-19

3

ROLA NEREK 

w regulacji  gospodarki  kwasowo-zasadowej

-

eliminacja  jonów H

+

z ustroju

-

resorpcja  zwrotna HCO

3

-

w kanalikach  nerkowych

-

wydalanie  nadmiaru  jonów HCO

3

-

przy  wzroście ich stężenia            

..

w płynie  pozakomórkowym

-

regeneracja 

jonów HCO

3

-

P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE

NAGROMADZENIE

SIĘ KWASÓW

- endogennych (np.

ketokwasów w cukrzycy)

- L-mlekowego (podczas hipoksji lub anoksji)

- D-mlekowego (fermentacja flory bakteryjnej)

UTRATAZASAD

-

niewydolność nerek (brak wytwarzania HCO

3

-

.....

i

niemożność jego regeneracji)

- utrata HCO

3

-

z przewodem pokarmowym

....

.

(biegunki)

NADMIERNA

PODAŻ K

+

KWASICA METABOLICZNA

ZABURZENIA  GOSPODARKI KWASOWO-ZASADOWEJ

P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE

ZMNIEJSZONA WENTYLACJA PĘCHERZYKOWA

-

oddychanie powietrzem o dużym stężeniu CO

2

-

zniszczenie miąższu płuc

-

unieruchomienie mięśni oddechowych

-

przedawkowanie leków przeciwbólowych

-

zatrucie alkoholem, morfiną, barbituranami

KWASICA ODDECHOWA

ZABURZENIA  GOSPODARKI KWASOWO-ZASADOWEJ

P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE

ZASADOWICA  METABOLICZNA

NIEDOBÓR NaCl, KCl, H

+

-

utrata kwaśnej treści żołądka (np. wymioty)

-

nadmierna utrata kwasów z moczem

-

utrata potasu z kałem 

-

nadmierna podaż zasad doustnie lub                               

.....

pozajelitowo

-

nadmierna podaż soli organicznych

ZABURZENIA  GOSPODARKI KWASOWO-ZASADOWEJ

P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE

ZASADOWICA  ODDECHOWA

ZWIĘKSZONA WENTYLACJA PĘCHERZYKOWA 

-

zapalenie mózgu i opon mózgowych

-

nowotwory mózgu

-

nagłe odstawienie alkoholu w przewlekłym  

.....

alkoholizmie 

- zatrucie salicynianami

- stany nerwicowe 

ZABURZENIA  GOSPODARKI KWASOWO-ZASADOWEJ

P. Niemiec 2010

ROZTWORY  BUFOROWE