2013-02-21
Ćwiczenie 1
ROZTWORY BUFOROWE
wpływ kwasów i zasad na pH i pojemność buforową
ustroju człowieka
ROZTWORY BUFOROWE
Wszystkie reakcje biochemiczne zachodzące w organizmach żywych
wymagają do swojego przebiegu odpowiedniej wartości pH.
Nawet niewielkie wahania pH mogą prowadzić do zaburzeń procesów
biochemicznych
Zachodzące w komórkach procesy kataboliczne prowadzą do
zakwaszenia komórek i płynu pozakomórkowego.
Zakwaszenie polega na gromadzeniu się nadmiaru jonów H+, których
głównym z
ródłem jest CO2,
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
CO2 powstaje w licznych reakcjach katabolicznych, generowanych
przez dekarboksylazy (katalizuja reakcję odłączania CO2)
P. Niemiec 2011
1
2013-02-21
ROZTWORY BUFOROWE
P. Niemiec 2011
ROZTWORY BUFOROWE
W regulacji gospodarki kwa-
sowo-zasadowej uczestniczą:
- płuca
- nerki
- wątroba
Układy buforowe są głównym
mechanizmem zabezpiecza -
jącym przed zakwaszeniem
organizmu
P. Niemiec 2011
2
2013-02-21
ROZTWORY BUFOROWE
Bufory posiadają zdolność buforowania, czyli przeciwstawiania się
zmianom pH po dodaniu do nich niewielkich ilości 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.;
CH3COOH i CH3COONa
Wielkością charakteryzującą zdolność buforowania danego roztworu
jest pojemność buforowa (im większa tym większe zdolności buforowe)
pH roztworów buforowych oblicza się wg. następującego wzoru
(równanie Hendersona - Hasselbalcha):
Ck Cs
pH pKk lg pKk lg
C s C k
pKk = - log Kk,
Kk  stała dysocjacji kwasu
Cs  stężenie soli,
Ck  stężenie kwasu
P. Niemiec 2011
ROZTWORY BUFOROWE
P. Niemiec 2011
3
2013-02-21
ROZTWORY BUFOROWE
pH roztworów buforowych zależy od pK kwasu i stosunku stężeń soli
do kwasu
najważniejszym buforem organizmu jest bufor wodorowęglanowy
(HCO3-/CO2), dlatego pH osocza w warunkach fizjologicznych wynosi:
HCO3 (24mmol / L)
pH pKk (6.1) lg 7.4
CO2(1.2mmol / L)
P. Niemiec 2011
ROZTWORY BUFOROWE
24 2 (mmol/L HCO ) 24 2 (mmol/L HCO )
3 3
pH 6.1 lg 6.94 pH 6.1 lg 7.36
1.2 2 (mmol/L CO ) 1.2 (mmol/L CO )
2 2
P. Niemiec 2011
4
2013-02-21
ROZTWORY BUFOROWE
BUFOR WODOROW
GLANOWY
najważniejszy bufor organizmu
jego metabolizm opisuje równanie
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
losy CO2
- 75-80 % reaguje z H2O (reakcja katalizowana przez anhydrazę
węglanową)
- 15 % tworzy połączenia karbaminianowe z resztami aminokwasu
waliny białek (głównie hemoglobiny)
- 5-10% jest transportowane w postaci gazu rozpuszczonego w wodzie
przestrzeni wewnątrzkomórkowej
Karbaminian
P. Niemiec 2011
BUFOR HEMOGLOBINIANOWY  wymiana gazowa
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
P. Niemiec 2011
5
2013-02-21
BUFOR HEMOGLOBINIANOWY  wymiana gazowa
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
P. Niemiec 2011
ROZTWORY BUFOROWE
BUFOR FOSFORANOWY
najważniejszy pod względem ilościowym bufor moczu
H2PO4- HPO42- + H+
stosunek H2PO4- do HPO42- we krwi wynosi 1:4, w moczu wynosi 4:1
zmiana stosunku fosforanów w moczu w porównaniu z ich
stosunkiem we krwi wynika ze zmiany fosforanu II-rzędowego (HPO42-)
w I-rzędowy (H2PO4-) przez wiązanie H+ podczas regeneracji jonów
HCO3-.
H2CO3 H+ + HCO3- krew
HPO42- + H+ H2PO4- mocz
fosforany obecne w moczu pierwotnym warunkują:
- wydalanie H+
- powstawanie wodorowęglanów w nerkach
P. Niemiec 2011
6
2013-02-21
ROZTWORY BUFOROWE
ROLA NEREK w regulacji gospodarki kwasowo-zasadowej
- eliminacja jonów H+ z ustroju
- resorpcja zwrotna HCO3- w kanalikach nerkowych
- wydalanie nadmiaru jonów HCO3- przy wzroście ich stężenia
..w płynie pozakomórkowym
- regeneracja jonów HCO3-
P. Niemiec 2011
ROZTWORY BUFOROWE
ZABURZENIA GOSPODARKI KWASOWO-ZASADOWEJ
KWASICA METABOLICZNA
przyczyny
NAGROMADZENIE SI
KWASÓW
- endogennych (np. ketokwasów w cukrzycy)
- L-mlekowego (podczas hipoksji lub anoksji)
- D-mlekowego (fermentacja flory bakteryjnej)
UTRATA ZASAD
- niewydolność nerek (brak wytwarzania HCO3-
.....i niemożność jego regeneracji)
- utrata HCO3- z przewodem pokarmowym ....
. (biegunki)
NADMIERNA PODAŻ K+
P. Niemiec 2011
7
2013-02-21
ROZTWORY BUFOROWE
ZABURZENIA GOSPODARKI KWASOWO-ZASADOWEJ
KWASICA ODDECHOWA
przyczyny
ZMNIEJSZONA WENTYLACJA P
CHERZYKOWA
- oddychanie powietrzem o dużym stężeniu CO2
- zniszczenie miąższu płuc
- unieruchomienie mięśni oddechowych
- przedawkowanie leków przeciwbólowych
- zatrucie alkoholem, morfiną, barbituranami
P. Niemiec 2011
ROZTWORY BUFOROWE
ZABURZENIA GOSPODARKI KWASOWO-ZASADOWEJ
ZASADOWICA METABOLICZNA
NIEDOBÓR NaCl, KCl, H+
przyczyny
- 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
P. Niemiec 2011
8
2013-02-21
ROZTWORY BUFOROWE
ZABURZENIA GOSPODARKI KWASOWO-ZASADOWEJ
ZASADOWICA ODDECHOWA
przyczyny
ZWI
KSZONA WENTYLACJA P
CHERZYKOWA
- zapalenie mózgu i opon mózgowych
- nowotwory mózgu
- nagłe odstawienie alkoholu w przewlekłym
.....alkoholizmie
- zatrucie salicynianami
- stany nerwicowe
P. Niemiec 2011
9