www.wikidata.uk-ua.nina.az

Бікарбонатна буферна система Бікарбона тна бу ферна систе ма буферна система що складається із карбонатної кислоти H2CO3

Бікарбонатна буферна система

Бікарбона́тна бу́ферна систе́ма — буферна система, що складається із карбонатної кислоти (H2CO3) як донора протонів (H+) і бікарбонату (HCO–
3) як їх акцептора. Бікарбонатна буферна система відіграє роль у підтриманні сталості pH рідин організму тварин, зокрема, вона є найважливішою буферною системою крові, тканинної рідини і лімфи, також потрібна для забуферення внутрішньоклітинної рідини.

Механізм дії ред.

Бікарбонатна система дещо складніша за інші буферні системи, що складаються із пари слабка кислота/спряжена основа (див. теорію Брьонстеда—Лоурі), оскільки один із її компонентів — карбонатна кислота — утворюється в оборотній реакції із вуглекислого газу, розчиненого в плазмі крові. А концентрація останнього у свою чергу залежить від парціального тиску CO2 у газовій фазі, з якою кров контактує, тобто в альвеолярному повітрі. Таким чином, pH бікарбонатної буферної системи залежить від трьох рівноважних процесів:

  1. Дисоціації карбонатної кислоти:
  2. Утворення карбонатної кислоти із води і розчиненого вуглекислого газу CO2(d):
  3. Розчинення вуглекислого газу із газової фази CO2(g) в плазмі крові:

Коли концентрація іонів H+ у крові збільшується, наприклад, внаслідок виділення молочної кислоти м'язами, рівновага рівняння 1 зміщується в сторону утворення карбонатної кислоти, це у свою чергу призводить до підвищення вмісту розчиненого вуглекислого газу (рівняння 2) і, зрештою, до збільшення парціального тиску CO2 у легенях (рівняння 3). Зайвий оксид карбону видихається. Коли pH крові підвищується, наприклад, внаслідок утворення NH3 під час катаболізму білків, відбувається зворотний процес: більше карбонатної кислоти дисоціює до бікарбонату, і, відповідно, більше вуглекислого газу розчиняється у плазмі.

Частота і глибина дихання регулюється центром у стовбурі головного мозку, який отримує інформацію про концентрацію вуглекислого газу в крові і її кислотність. Зниження pH і збільшення парціального тиску p(CO2) стимулює прискорення газообміну в легенях.

Обчислення pH ред.

Зона буферування для пари слабка кислота/спряжена основа, тобто діапазон pH, у якому така буферна система може ефективно працювати, обраховується як pKa±1. Негативний логарифм константи кислотної дисоціації для карбонатної кислоти pKa = 3,57 при температурі 37 °C. Отже, за фізіологічних умов концентрація H2CO3 (приблизно 1 мМ) суттєво нижча, ніж концентрація HCO–
3 (24—25 мМ), тому така система мала би бути дуже ефективною у запобіганні зниженню pH, але при виділенні у кров лужних речовин її буферна ємність повинна швидко вичерпуватись. Проте, оскільки кров постійно контактує із великою резервною ємністю вуглекислого газу в повітрі легень, бікарбонатна система може ефективно протистояти і збільшенню pH. Реальне спостережуване значення pKa у фізіологічних умовах для неї становить 6,1. У клінічній медицині для обчислення pH плазми, виходячи із концентрації розчиненого вуглекислого газу, використовують таку модифікацію рівняння Гендерсона-Гассельбаха:

де p(CO2) виражається у кілопаскалях (типово від 4,6 до 6,7 кПа), а коефіцієнт 0,23 відображає розчинність вуглекислого газу у воді (див. закон Генрі).

У культуральних середовищах ред.

Бікарбонатна буферна система широко використовується у середовищах для культивування еукаріотичних клітин, наприклад DMEM і RPMI-1640. На відміну від органічних буферних агентів, таких як MOPS і HEPES, бікарбонат не є токсичним і більшість клітин потребують його для росту, не в залежності від його ролі у підтриманні сталого pH.

Крім самого бікарбонату, який додається у середовища у вигляді натрієвої солі, бікарбонатна буферна система для ефективного функціонування потребує достатньої концентрації вуглекислого газу. Хоч він і виділяється живими клітинами, цієї кількості замало, щоб підтримувати необхідне значення pH. Через це клітини культивують у CO2-інкубаторах із концентрацією вуглекислого газу 5—10%. Якщо середовище, в якому використовується бікарбонатна буферна система, тривалий час контактує із звичайним повітрям (концентрація CO2 0,04%) його pH поступово зростає.

Джерела ред.

  • Nelson D.L., Cox M.M. (2008). Lehninger Principles of Biochemistry (вид. 5th). W. H. Freeman. с. 61—63. ISBN 978-0-7167-7108-1. 
  • Marieb EN, Hoehn K (2006). Acid-Base Balance. Human Anatomy & Physiology (вид. 7th). Benjamin Cummings. ISBN 978-0805359091. 

Примітки ред.

  1. DMEM Dulbecco’s Modified Eagle Media (англ.). Invitrogen. Архів оригіналу за 27 серпня 2013. Процитовано 30 березня 2013. 
  2. RPMI Media (англ.). Sigma-Aldrich. Архів оригіналу за 27 серпня 2013. Процитовано 30 березня 2013. 
  3. Mather J.P., Roberts P.E. (1998). Introduction to cell and tissue culture. Springer. с. 29. 
  4. Buffering Systems (англ.). Cellgro. Процитовано 30 березня 2013. [недоступне посилання з серпня 2019]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Bikarbona tna bu ferna siste ma buferna sistema sho skladayetsya iz karbonatnoyi kisloti H2CO3 yak donora protoniv H i bikarbonatu HCO 3 yak yih akceptora Bikarbonatna buferna sistema vidigraye rol u pidtrimanni stalosti pH ridin organizmu tvarin zokrema vona ye najvazhlivishoyu bufernoyu sistemoyu krovi tkaninnoyi ridini i limfi takozh potribna dlya zabuferennya vnutrishnoklitinnoyi ridini Zmist 1 Mehanizm diyi 2 Obchislennya pH 3 U kulturalnih seredovishah 4 Dzherela 5 PrimitkiMehanizm diyi red Bikarbonatna sistema desho skladnisha za inshi buferni sistemi sho skladayutsya iz pari slabka kislota spryazhena osnova div teoriyu Bronsteda Louri oskilki odin iz yiyi komponentiv karbonatna kislota utvoryuyetsya v oborotnij reakciyi iz vuglekislogo gazu rozchinenogo v plazmi krovi A koncentraciya ostannogo u svoyu chergu zalezhit vid parcialnogo tisku CO2 u gazovij fazi z yakoyu krov kontaktuye tobto v alveolyarnomu povitri Takim chinom pH bikarbonatnoyi bufernoyi sistemi zalezhit vid troh rivnovazhnih procesiv Disociaciyi karbonatnoyi kisloti H 2 C O 3 H H C O 3 displaystyle mathrm H 2 CO 3 rightleftarrows H HCO 3 nbsp K 1 H H C O 3 H 2 C O 3 displaystyle K 1 mathrm frac H HCO 3 H 2 CO 3 nbsp Utvorennya karbonatnoyi kisloti iz vodi i rozchinenogo vuglekislogo gazu CO2 d C O 2 d H 2 O H 2 C O 3 displaystyle mathrm CO 2 d H 2 O rightleftarrows H 2 CO 3 nbsp K 2 H 2 C O 3 C O 2 d H 2 O displaystyle K 2 mathrm frac H 2 CO 3 CO 2 d H 2 O nbsp Rozchinennya vuglekislogo gazu iz gazovoyi fazi CO2 g v plazmi krovi C O 2 g C O 2 d displaystyle mathrm CO 2 g rightleftarrows CO 2 d nbsp K 3 C O 2 d C O 2 g displaystyle K 3 mathrm frac CO 2 d CO 2 g nbsp Koli koncentraciya ioniv H u krovi zbilshuyetsya napriklad vnaslidok vidilennya molochnoyi kisloti m yazami rivnovaga rivnyannya 1 zmishuyetsya v storonu utvorennya karbonatnoyi kisloti ce u svoyu chergu prizvodit do pidvishennya vmistu rozchinenogo vuglekislogo gazu rivnyannya 2 i zreshtoyu do zbilshennya parcialnogo tisku CO2 u legenyah rivnyannya 3 Zajvij oksid karbonu vidihayetsya Koli pH krovi pidvishuyetsya napriklad vnaslidok utvorennya NH3 pid chas katabolizmu bilkiv vidbuvayetsya zvorotnij proces bilshe karbonatnoyi kisloti disociyuye do bikarbonatu i vidpovidno bilshe vuglekislogo gazu rozchinyayetsya u plazmi Chastota i glibina dihannya regulyuyetsya centrom u stovburi golovnogo mozku yakij otrimuye informaciyu pro koncentraciyu vuglekislogo gazu v krovi i yiyi kislotnist Znizhennya pH i zbilshennya parcialnogo tisku p CO2 stimulyuye priskorennya gazoobminu v legenyah Obchislennya pH red Zona buferuvannya dlya pari slabka kislota spryazhena osnova tobto diapazon pH u yakomu taka buferna sistema mozhe efektivno pracyuvati obrahovuyetsya yak pKa 1 Negativnij logarifm konstanti kislotnoyi disociaciyi dlya karbonatnoyi kisloti pKa 3 57 pri temperaturi 37 C Otzhe za fiziologichnih umov koncentraciya H2CO3 priblizno 1 mM suttyevo nizhcha nizh koncentraciya HCO 3 24 25 mM tomu taka sistema mala bi buti duzhe efektivnoyu u zapobiganni znizhennyu pH ale pri vidilenni u krov luzhnih rechovin yiyi buferna yemnist povinna shvidko vicherpuvatis Prote oskilki krov postijno kontaktuye iz velikoyu rezervnoyu yemnistyu vuglekislogo gazu v povitri legen bikarbonatna sistema mozhe efektivno protistoyati i zbilshennyu pH Realne sposterezhuvane znachennya pKa u fiziologichnih umovah dlya neyi stanovit 6 1 U klinichnij medicini dlya obchislennya pH plazmi vihodyachi iz koncentraciyi rozchinenogo vuglekislogo gazu vikoristovuyut taku modifikaciyu rivnyannya Gendersona Gasselbaha p H 6 1 log H C O 3 0 23 p C O 2 displaystyle mathrm pH 6 1 log left frac mathrm HCO 3 0 23 times p mathrm CO 2 right nbsp de p CO2 virazhayetsya u kilopaskalyah tipovo vid 4 6 do 6 7 kPa a koeficiyent 0 23 vidobrazhaye rozchinnist vuglekislogo gazu u vodi div zakon Genri U kulturalnih seredovishah red Bikarbonatna buferna sistema shiroko vikoristovuyetsya u seredovishah dlya kultivuvannya eukariotichnih klitin napriklad DMEM 1 i RPMI 1640 2 Na vidminu vid organichnih bufernih agentiv takih yak MOPS i HEPES bikarbonat ne ye toksichnim i bilshist klitin potrebuyut jogo dlya rostu ne v zalezhnosti vid jogo roli u pidtrimanni stalogo pH 3 Krim samogo bikarbonatu yakij dodayetsya u seredovisha u viglyadi natriyevoyi soli bikarbonatna buferna sistema dlya efektivnogo funkcionuvannya potrebuye dostatnoyi koncentraciyi vuglekislogo gazu Hoch vin i vidilyayetsya zhivimi klitinami ciyeyi kilkosti zamalo shob pidtrimuvati neobhidne znachennya pH Cherez ce klitini kultivuyut u CO2 inkubatorah iz koncentraciyeyu vuglekislogo gazu 5 10 Yaksho seredovishe v yakomu vikoristovuyetsya bikarbonatna buferna sistema trivalij chas kontaktuye iz zvichajnim povitryam koncentraciya CO2 0 04 jogo pH postupovo zrostaye 4 Dzherela red Nelson D L Cox M M 2008 Lehninger Principles of Biochemistry vid 5th W H Freeman s 61 63 ISBN 978 0 7167 7108 1 Marieb EN Hoehn K 2006 Acid Base Balance Human Anatomy amp Physiology vid 7th Benjamin Cummings ISBN 978 0805359091 Primitki red DMEM Dulbecco s Modified Eagle Media angl Invitrogen Arhiv originalu za 27 serpnya 2013 Procitovano 30 bereznya 2013 RPMI Media angl Sigma Aldrich Arhiv originalu za 27 serpnya 2013 Procitovano 30 bereznya 2013 Mather J P Roberts P E 1998 Introduction to cell and tissue culture Springer s 29 Buffering Systems angl Cellgro Procitovano 30 bereznya 2013 nedostupne posilannya z serpnya 2019 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Bikarbonatna buferna sistema amp oldid 26356096