Seminarium 2

Równowaga kwasowo-

zasadowa

Biochemia z biofizyką

• We wszystkich roztworach wodnych iloczyn

stężeń molarnych jonów wodorowych i
wodorotlenowych zwany

iloczynem jonowym

wody

jest wielkością stałą i zależną tylko od

temperatury

• pH ujemny logarytm ze stężenia jonów

wodorowych

• W temperaturze 23°C iloczyn jonowy wody

wynosi

10

-14

[H

+

] x [OH

-

] = 10

-14

pH = - log

10

[H

+

]

Prawidłowe pH krwi tętniczej wynosi

7,40

a żylnej

7,35

Życie jest możliwe w stosunkowo wąskich granicach
pH od

6,8 - 7,8

Wartość pH płynów śródkomórkowych, w których na
skutek procesów metabolicznych stale tworzy się
dwutlenek węgla i inne kwaśne metabolity jest
mniejsza niż krwi i wynosi średnio 7,0, wahając się od

4,5 – 8,0

Im większy metabolizm i im wolniejszy przepływ krwi,
tym więcej gromadzi się dwutlenku węgla i jest niższe
pH

Czynniki zakwaszające

1)

CO

2

– 250 ml/min = 360 l/dobę = 10 000 mMoli H

+

{ale dzięki płucom jest wydalany na zewnątrz}

2)

Kwasy

: siarkowy, fosforowy, mlekowy, solny,

moczowy, cytrynowy – 50-100 mMoli/dobę

Głównym źródłem jest metabolizm, szczególnie
białkowy

{dzięki nerkom nielotne kwasy są usuwane na
zewnątrz}
Im większa kwasica, tym więcej nerki produkują
amoniaku

BUFORY

1) CHEMICZNE

• hemoglobinowy
• białczanowy
• wodorowęglanowy
• fosforanowy

2) BIOLOGICZNE

• układ oddechowy
• nerki

• bufory chemiczne zapobiegają zmianom

stężenia jonów wodorowych już w ułamku

sekundy

• układ oddechowy niweluje zmiany stężeń tych

jonów w ciągu 1-3 minut

• nerki (najważniejszy mechanizm buforowania

biologicznego) wyrównują stężenie jonów

wodorowych w ciągu kilku do 24 godzin

• układ oddechowy posiada pojemność

buforową 2 razy większą od wszystkich

chemicznych układów buforowych ustroju, a

nerki – wielokrotnie większą niż układ

oddechowy

BUFOR WODOROWĘGLANOWY

równanie Hendersona-Hasselbalcha:

pH = 6,1 + log [HCO

3-

] / [CO

2

]

zatem: pH = const. + nerki / płuca

• bufor wodorowęglanowy jest stosunkowo

słaby

• mimo to jest to

NAJWAŻNIEJSZY BUFOR

CHEMICZNY USTROJU

ponieważ obie jego

składowe mogą być szybko i skutecznie

regulowane: CO

2

przez układ oddechowy, a

wodorowęglany przez nerki

pH = 6,8 + log [HPO

4--

] / [H

2

PO

4-

]

• Bufor ten ma znaczenie głównie w

utrzymaniu śródkomórkowego pH (ze
względu na duże stężenie fosforanów w
płynie śródkomórkowym)

BUFOR FOSFORANOWY

• JEST TO NAJWAŻNIEJSZY UKŁAD

BUFOROWY PŁYNU ŚRÓDKOMÓRKOWEGO

• Płyn śródkomórkowy posiada około 75%

całkowitej pojemności buforowej płynów
ustrojowych, a w tym najważniejszy udział
ma bufor białczanowy

BUFOR BIAŁCZANOWY

• OBECNY W KRWINKACH CZERWONYCH

(ERYTROCYTACH)

• w miarę odtlenowania krwi, jakie zachodzi

podczas przepływu przez tkanki Hb staje
się słabszym kwasem, a więc lepszym
buforem wiążącym więcej jonów
wodorowych, co z kolei prowadzi do
zobojętnienia nowo powstałego tam kwasu
węglowego z CO

2

i H

2

O pod działaniem

anhydrazy węglanowej

BUFOR HEMOGLOBINOWY

Oddechowa regulacja równowagi

kwasowo-zasadowej

CO

2

w roztworze ~ P

CO2

krwi tętniczej ~ 1/wentylacja pęcherzykowa

Podczas hiperwentylacji spada stężenie we krwi
i podnosi się pH płynów ustrojowych

Dwukrotny wzrost wentylacji prowadzi do
wzrostu pH płynów ustrojowych z 7,4 do 7,63

Spadek wentylacji do ¼ normy obniża pH do 7,0

• Wydzielaniu przez komórki cewkowe nerek

jonów wodorowych towarzyszy dyfuzja do tych

komórek kationów, głównie jonów sodowych

• Wydzielone jony wodorowe łączą się z jonami

wodorowęglanowymi moczu kanalikowego,

tworząc kwas węglowy, który z kolei dysocjuje

na CO

2

i H

2

O

• Około 90% tego procesu odbywa się w

cewkach proksymalnych nefronów, których

brzeżek szczoteczkowaty zawiera duże ilości

enzymu

anhydrazy węglanowej

Nerkowa regulacja równowagi

kwasowo-zasadowej

• Nerki mogą też produkować amoniak

z aminokwasu glutaminy (poprzez
enzym glutaminazę)

• Amoniak łączy się z jonami

wodorowymi, tworząc kation
amonowy NH

4+