Биологические буферные системы

Буферные растворы
За сутки в организме образуется:
В пересчете на соляную кислоту;
до 20 литров 1 М раствора или 500-700 г НСl
Больше всего образуется угольной
кислоты, которая выводится при
дыхании.
Но образуются и нелетучие кислоты:
серная, фосфорная, молочная и т.д.
до 0,1 моль / сутки

Протолитический гомеостаз
Кислотно-щелочное
равновесие
Выделительная
система
Дыхательная
система
Буферные
системы

Водородный показатель
биологических жидкостей
Кровь 7,36 + 0,04
Желудочный сок 0,9 - 2,5
Желчь 6,5 - 7,3
Слюна 6,8 - 7,4
Моча 4,8 - 7,5
Спинномозговая
жидкость 7,35 – 7,45

Показатели кислотно-щелочного равновесия

Кислотно-щелочное равновесие
Ферменты проявляют
свою максимальную
активность при строго
определенном зна-
чении рН
рН

Биологические буферные системы
Основные буферные системы:
белковая, гидрокарбонатная, фосфатная
Наиболее мощные буферные системы
крови:
гемоглобиновая, оксигемоглобиновая
В выделительном цикле : аммиачная

Буферные системы слюны
Гидрокарбонатная - 80 %
Фосфатная - вторая по значению
Белковая

Буферная емкость слюны
Значительно варьируется и может зависеть от следующих факторов:
Характер питания
Время суток
Возраст
Состояние желудочно-кишечного тракта

Уровни буферной емкости слюны
Тестовые полоски
Dentobuffstrip
Погружные палочки,
импрегнированные (пропитан-
ные) кислотой или
химическими индикаторами
Penrobuft (Финляндия)
≥ 6,0 4,5 -5,5 ≤ 4,0
высокий средний низкий

Ацидемия ( ацидоз )
При сердечно-сосудистых заболеваниях, ишемической болезни, инфаркте миокарда.
При тяжелых формах сахарного диабета.
При приеме пищи кислотного характера.
При начальных изменениях пародонта.

Ацидемия и ацидоз

Алкалиемия ( алкалоз )
При потере организмом остатков кислот.
При задержке основных катионов.
При кишечной непроходимости.
При нарушении выведения натрия почками.
При приеме пищи основного характера.
При приеме лекарственных препаратов.
При отравлениях.

Белковая буферная система

Белковая буферная система

Белковая буферная система

Гидрокарбонатная буферная система Механизм буферного действия
Гидрокарбонатная буферная система:
H2CO3 ↔ Н+ + HCO3-
кислота
NaHCO3 → Na+ + HCO3-
основание
При добавлении посторонней сильной кислоты:
Н3О+ + HCO3- ↔ Н2О + H2CO3
При добавлении постороннего сильного основания:
ОН_ + H2CO3 ↔ Н2О + HCO3-

Гидрокарбонатная
буферная система
НСО3- + HLac ↔ H2O + CO2 + Lac-

Гидрокарбонатная буферная система
рН = f (СНСО3- , РСО2 )
СНСО-3 = 24,4+3 ммоль/л
(зависит от работы почек)
Метаболический ацидоз:
Нарушение кровообращения
Диабет
Диарея
Кислородное голодание тканей
Интоксикация салицилатами
РСО2 = 4,7 – 5,3 кПа
(определяется вентиляцией легких)
Респираторный (газовый) ацидоз:
Пониженная вентиляция легких
Заболевания органов дыхания
Угнетение дыхательного центра некоторыми препаратами (барбитураты)

Гидрокарбонатная буферная система
Метаболический алкалоз
Рвота
Запор
Длительный прием пищи щелочного характера
Удаление кислых продуктов
Респираторный алкалоз
Гипервентиляция легких
Вдыхание разряженного воздуха
Чрезмерное возбуждение дыхательного центра вследствие поражения мозга
Развитие тепловой одышки

Фосфатная неорганическая буферная система
Механизм буферного действия:
H3O+ + HPO42 - = H2O + H2PO4-
К-та 1 осн.2 осн.1 к-та 2
OH- + H2PO4- = H2O + HPO4-
Осн.2 к-та 1 к-та 2 осн.1

Величину рН раствора необходимо поддерживать приблизительно 6,5. Какую буферную систему следует для этого выбрать: ацетатную, фосфатную? Дайте пояснения Укажите диапазон буферного отношения компонентов в выбранной буферной системе и механизм ее действия.
Задача
Решение:
Следует использовать фосфатную буферную систему
Для ацетатной системы диапазон рН : 4,75±1.
Для фосфатной системы диапазон рН : 7,20±1.
Механизм буферного действия:
H3O+ + HPO42 - = H2O + H2PO4-
К-та 1 осн.2 осн.1 к-та 2
OH- + H2PO4- = H2O + HPO4-
Осн.2 к-та 1 к-та 2 осн.1

Гемоглобиновая и оксигемоглобиновая буферные системы
рК = 6,95
рК = 8,20
Механизм: Н+ + Нв- = ННв
ОН- + ННВО2 = Н2О + НвО2-

Аммиачная буферная система Механизм буферного действия
Аммиачная буферная система:
NH3×H2O ↔ NН4+ + OH-
основание
NH4Cl → NN4+ + Cl-
кислота
При добавлении посторонней сильной кислоты:
Н3О+ + NH3×H2O ↔ 2 Н2О + NN4+
При добавлении постороннего сильного основания:
ОН_ + NN4+ ↔ NH3×H2O