1. Буферные растворы и буферные системы:определение,состав,классификация

Буферные растворы-это растворы поддерживающие на определенном уровне концентрацию ионов Н+,а рН при добавлении к ним небольших количеств щелочей и сильных кислот,а также при разбавлении Классификация буферных растворов

Различают естественные и искусственные буферные растворы. Естественным буферным раствором является кровь, содержащая гидрокарбонатную, фосфатную, белковую, гемоглобиновую и кислотную буферные системы. Искусственным буферным раствором может быть ацетатный буфер, состоящий из СН3СООН.

Буферные системы могут быть четырех типов:

1) Слабая кислота и ее анион:

Например: ацетатная буферная система

СН3СООNa и СН3СООН, область действия рН = 3, 8 - 5, 8.

2) Слабое основание и его катион:

Например: аммиачная буферная система

NH3 и NH4Cl, область действия рН = 8, 2 - 10, 2.

3) Анионы кислой и средней соли:

Например: карбонатная буферная система

Na2CO3 и NaHCO3, область действия рН = 9, 3 - 11.

4) Смесь двух кислых солей:

Например: фосфатная буферная система

Na2HP04 и NaH2PO4, область действия рН = 7,4 - 8 [7].

3.

Белковая буферная система.

Имеет меньшее значение для поддержания К.О.С. в плазме крови.

Механизм :

1. Взаимодействие с кислотой

(NH4)+-R-(COO-)+H+=(NH3)+ -R-(COOH)

2. Взаимодействие со щелочью

(NH3)+ -R-(COO-)+ OH- =(NH2) -R-(COO-)+H2O

Разбавление. При разбавлении водой происходит уменьшение концентрации обоих компонентов в буферной системе в одинаковой степени, поэтому величина их соотношения не изменится.

4. Расчетные формулы. Вкисл.=   Восн.= 

буферная емкость - это величина,количественно характеризующая буферное действие,численно равна количеству вещества эквивалента сильной кислоты или сильного основания которое нужно добавить к одному литру буферного раствора чтобы изменить. значение его рН на единицу

Различают буф.емкость по кислоте и основанию

Факторы, влияющие на В: 1. Концентрация компонентов БС, чем она больше, тем больше кол-ва сильной кислоты или щелочи может быть нейтрализовано, тем больше В. 2. Отношение концентраций компонентов, а, следовательно рН БР, которое, как следует из уравнения Г-Г, зависит от этого показателя. Если концентрации компонентов одинаковы, то их отношение равно 1, тк. Lg=0, то уравнение Г-Г примет следующий вид: для КБС: рН=рКк, для ОБС: рН=14-рКо. Именно при этих значениях рН, В будет максимальной. БС обладают буферной емкостью только при определенных значениях рН, в так называемой   зоне буферного действия. ЗБД - интервал значения рН, внутри которого БС способна противодействовать изменению концентрации Н+ ( изменению реакции среды). Интервал примерно равен двум единицам рН. 1.КБС: рН=рКк±1 2.ОБС: рН=(14-рКо)±1 Вывод:   для того, чтобы рН БР входило в зону БД, концентрация одного компонента не должна превышать концентрацию другого больше , чем в 10 раз

буферная система - это равновесная система способная поддерживать примерно на постоянном уровне какой либо параметр при определенных внешних воздействиях

5. Буферные системы крови:состав, распределение в плазме и эритроцитах, иеханизм действия гидрокарбонатной, фосфатной, белковой буф. Систем. PH в крови в норме, pH артериальной и венозной крови

Постоянство pH внутренней среды организма обусловлено совместным действием буферных систем и ряда физиологических механизмов (деятельность легких, выделительная функция почек). У человека за  норму   принят диапазон колебаний   pH   крови   7,37—7,44 со средней величиной 7,4.Ph во в артериальной крови 7,4 (7,36-7,46), в венозной крови 7,38. Колебание pH в этих водных сегментах совместимо с жизнью (6,9-7,8). На их долю 44% буферной емкости крови.

Распределение БС в плазме – гидрокарбонатная 35%, белковая 7%, фосфатная 2% .На их долю 44% буферной емкости крови.

В эритроцитах- гемоглобиновая 35%, гидрокарбонатная 18%, фосфатная(органических фосфатов) 3%. На их долю приходится 56% буферное емкости крови.

Поддержание pH крови является важнейшей физиологической задачей. Если бы не существовало механизма поддержки pH, то огромное количество кислотных продуктов, образовавшихся в результате метаболизма, вызывали бы закисление (ацидоз). В меньшей степени в организме накапливаются в процессе метаболизма щелочные продукты, которые могут сместить pH среды в щелочную сторону ( алкалоз ).

Постоянство pH во внеклеточном сегменте поддерживается сильными буферными системами крови, дыхательной и почечной регуляцией. Важными буферными системами являются: бикарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая, белковая

Гидрокарбонатная буферная система.

NaHCO3/ H2CO3 = 20:1

Эта система представлена бикарбонатом натрия (гидрокарбонатом) и угольной кислотой.

Механизм действия.

При накоплении в организме кислых продуктов они вступают в реакцию нейтрализации с бикарбонатом Na с образованием NaCl и H2CO3 (который диссоциирует на CO2 и H2O) CO2 с помощью гемоглобиновой буферной системы переносится в легкие, а оттуда выводится из организма. Таким образом существует связь между этими двумя буферными системами.

NaHCO3 + НCl NaCl + H2CO3 (диссоциирует на)

 

H2O CO2

При появлении в крови избытка щелочных продуктов в реакцию вступает второй компонент буферной системы H2CO3, в результате чего образуется бикарбонат Na и вода. Избыток NaHCO3 удаляется через почки.

 

H2CO3 + NaOHNaHCO3 + H2O

Таким образом, благодаря легким и почкам соотношение между NaHCO3 и H2CO3 поддерживается на постоянном уровне равном 20:1 (это соотношение свидетельствует о том, что щелочной компонент буфера должен быть больше кислотного резерва т.к. вероятность образования в организме кислого продукта намного выше).

Фосфатная буферная система.

1% От всей емкости крови. Она представлена солями фосфорной кислоты: двух и одного замещенного фосфорнокислого Na.

Na2HPO4/ NaH2PO4 = 4:1

Механизм действия.

При появлении в среде кислого продукта появляется однозамещенный NaH2PO4-менее кислый продукт, а при защелачивании двузамещенный Na2HPO4.

Действие фосфатного буфера связано с действием почек, а механизм регуляции, как и у бикарбонатной буферной системы, т.е. при закислении среды в почках возрастает секреция ионов водорода в просвет канальцев, где эти ионы вступают в реакцию с двузамещенным фосфорнокислым Na (Na2HPO4) и образованием Na2H2PO4 который выделяется с мочой, и наоборот.

HPO42- + H+ H2PO4-

H2PO4- + OH- HPO42- + H2O

Гемоглобиновая буферная система.

Самая сильная система крови. Она в 9 раз мощнее бикарбонатного буфера и на ее долю приходится 75% всей емкости крови.

Белковая буферная система.

Имеет меньшее значение для поддержания К.О.С. в плазме крови.

Механизм :

1. Взаимодействие с кислотой

(NH4)+-R-(COO-)+H+=(NH3)+ -R-(COOH)

2. Взаимодействие со щелочью

(NH3)+ -R-(COO-)+ OH- =(NH2) -R-(COO-)+H2O

6. Действует гемоглобиновая БС согласованно в периферических тканях и лёгких. В лёгочных капиллярах при высоком парциальном давлении кислорода гемоглобин на 98% насыщается кислородом, образуя оксигемоглобин. Оксигемоглобин как более сильная кислота, чем угольная, вытесняет её из гидрокабонат-аниона, поступающего из периферических тканей. Выделившаяся угольная кислота под действием фермента карбангидразы разлагается на воду и углекислый газ, удаляемый с выдыхаемым воздухом: HHb + О2 → H+ + HbO2-

H+ + HbO2- + К+ + НСО3- → K+ + HbO2- + Н2СО3; Н2СО3 →Н2О + СО2↑.

В капиллярах периферических тканей, при низком парциальном давлении кислорода последний освобождается и используется в процессах биологического окисления. Дезоксигемоглобин, будучи более слабой кислотой, чем угольная, образует молекулярную форму:

K++H++HbO2- → K+ + HHb + О2.

Источником протонов и гидрокарбонат-анионов является угольная кислота, образующаяся в периферических тканях из продуктов метаболизма – воды и углекислого газа. Следует обратить внимание, что гемоглобиновая БС является плазменно-клеточной и действует совместно с бикарбонатной

7.Под кислотно-основным состоянием (КОС) подразумевается соотношение концентраций водородных (Н+) и гидроксильных (ОН) ионов в биологических средах. Необходимым условием существования живого организма является поддержание постоянства этого параметра внутренней среды. От величины рН зависят стабильность мембран, функции ферментов, диссоциация электролитов, нервно-мышечная возбудимость и проводимость, комплексообразование и другие процессы.

увеличению концентрации ионов Н+ - ацидоз снижению концентрации ионов Н+ - алкалоз

Регуляторными системами, которые непосредственно обеспечивают постоянство рН крови, являются буферные системы крови и тканей и физиологические системы организма (легкие, почки, печень и желудочно-кишеч­ный тракт).

Механизмы регуляции кислотно-основного состояния весьма эффективны и способны компенсировать значительные сдвиги рН.

Нарушения КОС могут быть компенсированные (рН удерживается в физиологических пределах), субкомпенсированные (незначительное изменение рН) и декомпенсированные (значительное изменение рН).

К основным показателям КОС относят рН крови, парциальное давление СО2, щелочной баланс крови. В норме рН крови равно 7,4. Смещение рН в сторону увеличения называется алкалозом, а в сторону уменьшения – ацидозом. Парциальное давление СО2 в норме составляет 40 мм рт.ст. Снижение этого показателя наблюдается при дыхательном алкалозе и метаболическом ацидозе. Повышение давления СО2 отмечается при дыхательном ацидозе и метаболическом алкалозе.

Щелочной резерв крови - показатель функциональных возможностей буферной системы крови, численно совпадает с концентрацией бикарбонатного аниона (НСО3- ) при фактическом состоянии плазмы ар-териальной крови в кровеносном русле. В физиологических условиях равен 22-25 ммоль/л. Другое определение щелочного резерва крови - способность циркулирующей крови связывать CO2. Она вычисляется в условиях уравновешивания плазмы крови при P(CO2)=40 mm Hg: определяется общее количество CO2, из которого вычитают количество физически растворённого CO2 в исследуемой сыворотке крови. Величина выражается в объёмных процентах CO2 (в мл CO2 на 100 мл плазмы), в норме у человека составляет 50—65 об.% CO2. Понятие щелочного резерва крови тесно связано с работой гемоглобиновой буферной системы организма, способствующей поддержанию уровня pH циркулирующей крови в физиологических пределах. Уменьшение щелочности свидетельствует об уменьшении содержания бикарбонатов в организме, а увеличение её – об увеличении их.

8 Специфических проявлений метаболического алкалоза нет. Но тяжёлый алкалоз может сопровождаться апатией, спутанностью сознания, ступором (состояние обездвиженности, отсутствием речевого общения больного с окружающими людьми – мутизмом, с ослабленными реакциями на раздражители).

Патогенетическая коррекция метаболического алкалоза: больным с метаболическим алкалозом вследствие приёма диуретиков назначают хлорид калия. При гиперфункции надпочечников необходимо лечить основное заболевание. При метаболическом алкалозе желудочного происхождения назначают ацидофицирующие средства (разбавленный раствор соляной кислоты или кислых солей (например, хлорид аммония). Больные с лёгкой степенью алкалоза в коррекции не нуждаются.