1. А) Буферная система – протолитическая равновесная система, способная поддерживать постоянное значение рН при разбавлении или добавлении небольшого количества кислоты или щелочи.
Буферный раствор – раствор, содержащий буферную систему.
Буферное действие -это способность поддерживать концентрацию ионов в растворе в определённых границах.
Б) Буферные системы делятся на кислотные и основные.
Кислотные буферные системы содержать слабую кислоту и соль это кислоты (напр. Ацетатная – CH3COO-/CH3COOH, гидрокарбонатная HCO3-/H2CO3, гидрофосфатная – HPO4/H2PO4)
Основные БС содержат слабое основание и соль этого основания (н-р: аммиачная – NH3*H2O/NH4+)
В) БС организма:
· Гидрокарбонатная: HCO3-/H2CO3
Главное значение гидрокарбонатного буфера заключается в нейтрализации кислот
· Гидрофосфатная: – HPO4/H2PO4
Нейтрализует кислоты и основания, продукты обмена выводятся через почки
· Белковые БС.
Катионная: +H3N-Prot-COOH/+H3N-Prot-COO-
Поддерживает величину pH в физиологических средах с pH<6
Анионная: H2N-Prot-COO-/+H3N-Prot-COO-
Поддерживает величину pH в средах c pH>6
· Гемоглобиновая БС: Hb-/HHb
Оксигемоглобиновая БС: HbO2-/HHbO2
Имеют большое значение в процессах дыхания, транспорта кислорода в ткани и поддержании постоянства pH в эритроцитах
2. Анионная БС:
H2N-CH2-COO-/ +H3N-CH2-COO-
Действует при pH<6
При добавлении кислоты:
H2N-CH2-COO- + H+ = +H3N-CH2-COO-
При добавлении щелочи:
+H3N-CH2-COO- + OH- = H2N-CH2-COO- + H2O
Катионная БС:
+H3N-CH2-COOH/ +H3N-CH2-COO-
Действует при pH>6
При добавлении кислоты:
+H3N-CH2-COO- + H+ = +H3N-CH2-COOH
При добавлении щелочи:
+H3N-CH2-COOH + OH- = +H3N-CH2-COO- + H2O
3. А) Гидрокарбонатная БС: HCO3-/H2CO3
Н2СO3 ↔HCO3 + H+
KHCO3→HCO3 + K+
Ka – константа диссоциации
Ka = [HCO3-]*[H+] / [H2CO3]
[H+] = Ka * [H2CO3] /[ HCO3-]
-lg [H+] = -lgKa - lg [H2CO3] /[ HCO3-]
pH = pKa + lg [HCO3-]/ [H2CO3]
pH = pKa + lg [акцептор протона]/ [донор протона] – уравнение Гендерсона-Гассельбаха
Б) pH буферного раствора зависит от:
· Природы компонентов
· Соотношения концентраций компонентов
· От температуры
4. А) Буферной емкостью (В) – называют число моль-эквивалнетов сильной кислоты или щелочи, которые нужно добавить к 1л буферного раствора, чтобы изменить значение pH на единицу:
Буферная емкость зависит от:
· Абсолютной концентрации компонентов, а следовательно от разбавления
· Соотношения компонентов
· От pH буферного раствора
Б) Способность буферного раствора сохранять значение рН по мере прибавления сильной кислоты или щелочи приблизительно на постоянном уровне далеко не беспредельна и ограничена величиной буферной емкости.
Плазма крови (рН =7,4), буферная емкость (в %)
Буферная емкость гидрокарбонатной системы - 35%
Буферная емкость белковой системы - 7%
Буферная емкость фосфатной системы - 2%
Таким образом, 44%) общей буферной емкости приходится на плазму крови.
Эритроцит (рН =7,25), буферная емкость в %
Буферная емкость гемоглобиновой системы 35%
Буферная емкость гидрокарбонатной системы 18%)
Буферная емкость фосфатной системы 3%
Таким образом, 56% общей буферной ёмкости.
В) Зона буферного действия – это отрезок на шкале pH, в пределах которого функционирует данная БС.
Любая БС эффективно функционирует если соблюдается следующее соотношение:
0,1 < C(акцептор протона) / С(донор протона) < 10
5.
)БС организма:
• Гидрокарбонатная: HCO3-/H2CO3
Главное значение гидрокарбонатного буфера заключается в нейтрализации кислот
• Гидрофосфатная: – HPO4/H2PO4
Нейтрализует кислоты и основания, продукты обмена выводятся через почки
• Белковые БС.
Катионная: +H3N-Prot-COOH/+H3N-Prot-COO-
Поддерживает величину pH в физиологических средах с pH<6
Анионная: H2N-Prot-COO-/+H3N-Prot-COO-
Поддерживает величину pH в средах c pH>6
• Гемоглобиновая БС: Hb-/HHb
Оксигемоглобиновая БС: HbO2-/HHbO2
Имеют большое значение в процессах дыхания, транспорта кислорода в ткани и поддержании постоянства pH в эритроцитах
6. Гидрокарбонатная БС: HCO3-/H2CO3
В клетке: KHCO3/ H2CO3
В плазме крови и межклеточной жидкости: NaHCO3/H2CO3
Механизм действия.
При увеличении концентрации ионов Н:
H+ + HCO3- ↔ H2CO3 ↔ CO2↑ + H2O
CO2↑ выводится через легкие
При поступлении в кровь оснований:
OH- + H2CO3 ↔ HCO3- + H2O
Уравнение расчета pH:
pKa (H2CO3)= 6,11
pH = 6,11 + lg [HCO3-]/ spCO2
где
pCO2 – парциальное давление
s – коэффициент Генри, учитывает растворимость газов в жидкости
7. Фосфатная БС:
HPO4 2-/H2PO4-
В клетке: K2HPO4/KH2PO4
В плазме крови и межклеточной жидкости: Na2HPO4/ NaH2PO4
Механизм действия:
В результате переработки мясной пищи (при увеличении концентрации ионов Н):
H+ + HPO4 2- ↔ H2PO4-
H2PO4- выводится через почки, рН мочи уменьшается
При употреблении растительной пищи (увеличении ионов ОН-):
OH- + H2PO4- ↔ HPO4 2- + H2O
HPO4 2- выводится через почки, рН мочи повышается
Фосфатная БС нейтрализует кислоты и основания, продукты обмена выводятся через почки
Уравнение расчета рН:
pKa (H2PO4-) = 6,8
pH = 6,8 + lg [HPO4 2-]/ [H2PO4-]
8. Оксигемоглобиновая БС:
HbO2-/HHbO2
В клетке: КHbO2/HHbO2
Действует в эритроцитах, при рН = 7,42 – 7,46
Механизм действия:
При увеличении концентрации ионов Н+:
H+ + HbO2- → HHbO2 ↔ HHb + O2
O2 из эритроцитов в ткани организма
При увеличении концентрации ионов OH-:
OH- + HHbO2 → H2O + HbO2-
Имеет большое значение в процессах дыхания, транспорта кислорода в ткани и поддержании постоянства pH в эритроцитах
9. А) Гемоглобинова БС:
Hb-/HHb
Механизм действия:
По мере перемещения крови в периферические отделы происходит отдача кислорода ионизированной формой оксигемоглобином:
HbO2- ↔ Hb- + O2
Кровь из артериальной становится венозной.
Избыток протонов, образующийся при действии гидрокарбонатной БС в эритроцитах, связывается с гемоглобинат-ионами в слабую кислоту:
H+ + Hb- ↔ HHb
При увеличении к крови ионов OH-:
HHb + OH- ↔ Hb- + H2O
Б) Состояния, характеризующиеся отклонением значения рН крови от нормы, называют ацидемией (уменьшение рН) и алкалиемией (увеличение рН).
В) Большинство буферных систем организма имеет буферную емкость по кислоте больше, чем по основанию, т.к. в результате метаболизма в организме человека образуется больше кислотных продуктов, чем основных, поэтому для нейтрализации кислот БС организма должны обладать большой буферной емкостью по кислоте.
10. Щелочной резерв крови – число мл CO2, содержащееся в 100мл крови (главным образом в виде ионов HCO3-). Норма – 50-70% по объему или 25-30 ммоль/л
В патологии, при ацидозе (уменьшение pH крови) щелочной резерв уменьшается (потеря HCO3-), при алкалозе (увеличение рН крови) щелочной резерв увеличивается (накопление HCO3-).
Вследствие рвоты и диареи у больного произошло падение рН крови до 7, 59 из-за потери H+, что характерно для метаболического алкалоза.
11. Ацидоз – уменьшение кислотной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой.
Различают компенсированный и некомпенсированный, метаболический и респираторный ацидоз. При компенсированном ацидозе, несмотря на отклонение от нормы, рН крови сохраняет значение в пределах 7,35 < рН <7,4
Некомпенсированный ацидоз сопровождается уменьшением кислотной буферной емкости и снижением рН крови 6,8 < рН <7,35
Метаболический ацидоз – характеризуется недостатком HCO3- или избытком нелетучих кислот в межклеточной жидкости.
Причины:
· Введение или образование стойких кислот (молочная кислота при изжоге)
· Кислородное голодание тканей
· Потеря HCO3- при заболеваниях ЖКТ
· Неполное удаление кислот при почечной недостаточности
Дыхательный (респираторный) ацидоз – избыток CO2 вследствие пониженной легочной вентиляции (гиповентиляции легких)
Причины:
· Нарушение регуляции дыхания при травмах и опухолях мозга, кровоизлиянии в мозг
· Введение транквилизаторов
· Отравление морфином, алкоголем
· Пневмония, отек легких, попадание инородных предметов в дыхательные пути
12. Алкалоз -увеличение кислотной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой.
Различают компенсированный и некомпенсированный, метаболический и респираторный алкалоз. При компенсированном алкалозе, несмотря на отклонение от нормы, рН крови сохраняет значение в пределах 7,4 < рН <7,45
Некомпенсированный алкалоз сопровождается увеличением кислотной буферной емкости и повышением рН крови 7,45 < рН <7,9
Метаболический алкалоз – характеризуется накоплением HCO3- или удалением нелетучих кислот из организма.
Причины:
· Потери Н+ при рвоте и кишечной непроходимости
· Увеличение HCO3- при введении солей органический кислот (лимонной, молочной, уксусной, яблочной)
· Длительный прием щелочной пищи или минеральной воды
Дыхательный (респираторный) алкалоз – недостаток CO2 в связи с повышением легочной вентиляции (гипервентиляции легких)
Причины:
· Вдыхание разреженного воздуха
· Тепловая одышка
· Лихорадочное состояние, истерия
13. Норма рН крови – 7,4. Снижение рН крови до 7,3, увеличение сахара и кетоновых тел в крови – признаки кетоацидоза.
Названы симптомы сахарного диабета.
14. Причиной падения значения рН крови при недостатке кислорода в крови и тканях новорожденного является избыток CO2 вследствие гипововентиляции легких (респираторный ацидоз).
Кислотная буферная емкость крови уменьшается, происходит накопление кислотных продуктов.
15. При менингите у детей (менингит – воспаление мозговых оболочек разной этиологии) и при истерии у взрослых, наблюдается частое дыхание, головокружение, в конечном счете, может произойти потеря сознания.
При этом в организме наблюдается недостаток CO2, увеличение кислотной буферной емкости крови, т.е. накапливаются основные продукты обмена, рН крови увеличивается.
