Буферные системы организма.

В организме человека работают 4 основные буферные системы.

1. Гемоглобиновая В = 34∙10^-3моль/л.

2. Белковая В = 4,5∙10^-3моль/л.

3. Бикарбонатная В = 2,5∙10^-3моль/л.

4. Фосфатная В = 0,5∙10^-3моль/л.

Бикарбонатная БС -NaHCO₃/H₂CO₃. Эта система работает в легких. При действии кислоты или основания происходят следующие изменения:

NaHCO₃ + HCl → H₂CO₃ + NaCl

H₂CO₃ + NaOH → NaHCO₃ + H₂O

pH = рК_а(H₂CO₃) + lg (С(NaHCO₃) / С(H₂CO₃))

рК_а(H₂CO₃) = 6,36

7,2 = 6,36 + lg (20/1)

Фосфатная БС - Na₂HPO₄ / NaH₂PO₄. Работает в моче, желудочном соке.

Na₂HPO₄ + HCl → NaH₂PO₄ + NaCl

NaH₂PO₄ + NaOH → Na₂HPO₄ + H₂O

pH = рК_а(NaH₂PO₄) + lg (С(Na₂HPO₄) / С(NaH₂PO₄))

рК_а(NaH₂PO₄) = 6,86

7,1 = 6,86 + lg (3/1)

Белковая БСсостоит из протеина и сопряженного с ним основания. Буферная ёмкость определяется белками плазмы и зависит от концентрации белков.

COOH_{кислота}COO^-_{сопряженное основание}

Pt.. ↔Pt..

NH_{2основание}NH₃⁺_{сопряженная кислота}

белковое основание белковая соль

COOH COOH

Pt .. + HCl → Pt ..

NH₂ NH₃Cl

COO^- COONa

Pt .. + NaOH → Pt .. + H₂O

NH₃⁺ NH₂

рН = 14 – рК_в+lg(С_{основания}/С_соли)

Буферная ёмкость белковой буферной системы высока по кислоте, но мала по основанию.

Гемоглобиновая БСнаходится в эритроцитах. Эта система состоит из 4 компонентов и поэтому имеет самую большую буферную ёмкость:

ННв + Н₂О ↔ Нв^-+ Н₃О⁺

ННвО₂+ Н₂О ↔ НвО₂^-+ Н₃О⁺

ННв – гемоглобиновая кислота, ННвО₂– оксигемоглобиновая кислота.

Механизм действия. Разберем на процессах, происходящих в легочных и тканевых капиллярах. Когда венозная кровь попадает в легкие под большим парциальным давлением, то гемоглобиновая кислота взаимодействует с кислородом, образуя оксигемоглобиновую кислоту:

ННв + О₂ → ННвО₂

Оксигемоглобиновая кислота, как более сильная, взаимодействует с гидрокарбонат ионами, которые поступают в кровь из тканевых капилляров:

ННвО₂+ НСО₃^-→ НвО₂^-+ Н₂СО₃

Суммарный процесс в легких:

ННв + О₂ + НСО₃^-→ НвО₂^-+ Н₂СО₃(Н₂О+СО₂)

Артериальная кровь, обогащенная анионами оксигемоглобиновой кислоты, из легких разносится в капилляры тканей, где происходит высвобождение кислорода:

НвО₂^-→ Нв^-+ О₂

Угольная кислота, образовавшаяся в процессе дыхания, взаимодействует с анионом гемоглобиновой кислоты:

Нв^-+ Н₂СО₃→ ННв + НСО₃^-

Суммарный процесс:

НвО₂^-+ Н₂СО₃→ ННв + НСО₃^-+ О₂

Если в организме происходит сдвиг рН, то необходимо проводить коррекцию кислотно-основного равновесия. При ацидозе применяют 4% раствор гидрокарбоната натрия внутривенно. При алкалозе вводят от 5 до 15 мл 5% раствора аскорбиновой кислоты.

Гидролиз солей.

Гидролиз соли – взаимодействие ионов соли с молекулами воды, приводящее к образованию слабого электролита.

1. Гидролизу соли по аниону подвергаются соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой.

МеА + Н₂О ↔ НА + МеОН

А^-+ Н₂О ↔ НА + ОН^-, подщелачивание раствора.

рН = 7 + 1/2рК_а+ 1/2lgС_соли

2. Гидролизу соли по катиону подвергаются соли, образованные сильной кислотой слабым основанием.

МеА + Н₂О ↔ МеОН + НА

Ме⁺+ Н₂О ↔ МеОН + Н⁺, подкисление раствора.

рН = 7 - 1/2рК_в- 1/2lgС_соли

3. Гидролизу и по аниону, и по катиону подвергаются соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием.

МеА + Н₂О ↔ НА + МеОН

А^-+ Н₂О ↔ НА + ОН^-

Ме⁺+ Н₂О ↔ МеОН + Н⁺

Так как одновременно идет и подщелачивание, и подкисление раствора, то изменение рН не происходит.