Systém kyseliny uhličité a hydrogenuhličitanu

Systém pufru kyseliny uhličité-bikarbonát je nejdůležitější krev pufru pro absorpci kolísání pH v lidském krevním řečišti. Skládá se z kyseliny uhličité (H ₂ CO ₃ ) jako kyseliny a hydrogenuhličitanu (ve skutečnosti nazývaného hydrogenuhličitan, HCO ₃ ^- ) jako báze . Pokud krev není dostatečně kyselá, proton (H ⁺) kyseliny uhličité, která se poté stává hydrogenuhličitanem. Pokud však krev obsahuje příliš mnoho protonů, tj. Je příliš kyselá, hydrogenuhličitan váže proton a stává se kyselinou uhličitou. Rozkládá se na vodu (H ₂ O) a oxid uhličitý (CO ₂ ). Zvýšená dýchací aktivita pak zvyšuje množství vydechovaného oxidu uhličitého. Naopak pokud je v krvi příliš málo kyseliny , aktivita plic se sníží. Nejen o dýchání, pomocí ledvin může acidobazická rovnováha může být ovlivněna. Protože jsou schopni selektivně vylučovat protony a hydrogenuhličitanové ionty nebo je zadržovat v těle. Také jistéKrevní bílkoviny se podílejí na regulaci acidobazické rovnováhy. Podle potřeby váží nebo uvolňují protony.

funkčnost

Häggův diagram kyseliny uhličité. - Grafika: černá kyselina uhličitá, hydrogenuhličitan fialový, uhličitan zelený. - pKa = 6,5 a 10,4

Vyrovnávací systém je založen na následujícím chemickém vztahu:

${\ displaystyle {\ rm {CO_ {2} + H_ {2} O \ rightleftarrows H_ {2} CO_ {3} \ rightleftarrows HCO_ {3} ^ {-} + H ^ {+}}}}$

Zjednodušeně lze vynechat kyselinu uhličitou (H ₂ CO ₃ ), protože její koncentrace v krvi je 400krát nižší než koncentrace oxidu uhličitého (CO ₂ ). Výsledkem je tato rovnice:

${\ displaystyle {\ rm {CO_ {2} + H_ {2} O \ rightleftarrows HCO_ {3} ^ {-} + H ^ {+}}}}$

Pro vyrovnávací systém platí Henderson-Hasselbalchova rovnice :

${\ displaystyle pH = pK_ {S} + \ lg {\ frac {c (\ mathrm {HCO} _ {3} ^ {-})} {c (\ mathrm {CO} _ {2})}}}$

Hodnota pKa pro rovnováhu je 6,1 při 37 ° C.

Parciální tlak oxidu uhličitého v krvi je přibližně 40 mmHg (40 Torr ), což odpovídá koncentraci 1,2 mM . Při koncentraci hydrogenuhličitanových iontů 24 mM se vypočítá pH 7,4.

Krevní pufr je otevřený systém. Oxid uhličitý se přidává do krve nebo se z ní odstraňuje. Parciální tlak oxidu uhličitého se za normálních podmínek ( regulace dýchání ) udržuje na téměř konstantní hodnotě . Kromě toho existuje metabolická regulace pufrovacího systému, takže hodnota pH je zhruba ve stejném rozmezí. Hodnotu pH krve lze rychle regulovat zvýšením nebo snížením dechové aktivity. Se zvýšenou dechovou aktivitou ( hyperventilace ) klesá podíl CO ₂ ve vzduchu, který dýcháme, což zase snižuje parciální tlak CO ₂ v plicích a tím i podíl v krvi. Protože platí zákon hromadné akce, CO _{2 je} modelován z HCO ₃ ^- a protonů. Počet protonů klesá, čímž se zvyšuje hodnota pH v krvi, stává se zásaditější ( respirační alkalóza ). Naopak snížená dýchací aktivita ( hypoventilace ) vede ke zvýšenému parciálnímu tlaku CO ₂ ; reakce nyní probíhají opačným směrem, pH krve klesá a stává se kyselejším ( respirační acidóza ). Acidóza je spíše způsobena přesunem iontů H + z intracelulárního do extracelulárního prostoru. Tento proces je výsledkem zvýšeného obsahu PCO2 v krvi a souvisí s výše uvedeným. Vyrovnávací rovnice je omezena pouze na něco.

Systém kyseliny uhličité a hydrogenuhličitanu však není vhodný pro trvalou regulaci, protože hydrogenuhličitanové ionty také mizí s tvorbou oxidu uhličitého. Tyto ledviny jsou tedy zapojeny do vylučování protonů a především, v vymáhání hydrogenuhličitanu iontů, ale může pouze efektivně reagovat na náhlé změny v pH krve po 3-4 dnech.

literatura

• Christoph Maulbetsch: Hydrogenuhličitanový pufrovací systém v lidské krvi, Praxis der Naturwissenschaften Chemie 2/61, březen 2012, str. 26–30, Aulis Verlag

webové odkazy

• Hydrogenuhličitanový pufr na MedizInfo

Individuální důkazy

1. ↑ R. Klinke, HC. Pape, St. Silbernagl: Physiologie Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2005, ISBN 3-13-796005-3 , s. 314.