Sistem tampon bicarbonat

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Această intrare este orfană
Această intrare referitoare la chimie este orfană , ceea ce înseamnă că nu există legături de intrare din alte intrări .
Introduceți cel puțin unul relevant și non-generic și eliminați avertismentul. Urmați sfaturile de proiectare de referință .
Dioxidul de carbon, un produs secundar al respirației celulare , este dizolvat în sânge, unde este absorbit de celulele roșii din sânge și transformat în acid carbonic de anhidrază carbonică. Majoritatea acidului carbonic se disociază apoi în ioni bicarbonat și hidrogen.

Sistemul tampon bicarbonat este un mecanism homeostatic acid-bazic care implică echilibrul acidului carbonic (H 2 CO 3 ), ionului bicarbonat (HCO 3 - ) și dioxidului de carbon (CO 2 ) pentru a menține pH - ul din sânge și duoden , precum și în alte țesuturi, pentru a susține funcția metabolică adecvată. [1]

Catalizat de anhidrază carbonică , dioxidul de carbon (CO 2 ) reacționează cu apa (H 2 O) pentru a forma acid carbonic (H 2 CO 3 ), care la rândul său se disociază rapid pentru a forma un ion bicarbonat (HCO 3). - ) și un hidrogen ion (H + ) așa cum se arată în următoarea reacție: [2] [3] [4]

Ca în orice sistem tampon , pH-ul este echilibrat de prezența atât a unui acid slab (de exemplu, H 2 CO 3 ), cât și a bazei sale conjugate (de exemplu, HCO 3 - ), pentru a neutraliza orice exces de acid sau bază introdus în sistem.

Eșecul acestui sistem determină dezechilibru acido-bazic, cum ar fi acidemia (pH <7,35) și alcalemia (pH> 7,45) în sânge. [5]

Echilibru acido-bazic

În țesuturi, respirația celulară produce dioxid de carbon ca produs rezidual; ca unul dintre rolurile principale ale sistemului cardiovascular , cea mai mare parte a acestui CO 2 este îndepărtată rapid din țesuturi prin hidratarea sa în ion bicarbonat. [6] Ionul bicarbonat prezent în plasma sanguină este transportat la plămâni, unde este din nou deshidratat în CO 2 și eliberat în timpul expirației. Aceste conversii de hidratare și deshidratare a CO 2 și H 2 CO 3 în mod normal foarte ușoare sunt facilitate de anhidrază carbonică atât în ​​sânge, cât și în duoden. [7]

În sânge, ionul bicarbonat servește la neutralizarea acidului introdus în sânge prin alte procese metabolice (de exemplu, acid lactic , corpuri cetonice ); în același mod, orice baze (de exemplu, uree din catabolism proteic ) sunt neutralizate de acid carbonic (H 2 CO 3 ). [8]

Ajustare

După cum se calculează prin ecuația Henderson - Hasselbalch , pentru a menține un pH normal de 7,4 în sânge (unde pKa de acid carbonic este de 6,1 la temperatura fiziologică), este necesar să se mențină constant un raport bicarbonat-acid carbonic de 20 la 1 . Această homeostazie este mediată în primul rând de senzori de pH în medula oblongată a creierului și, eventual, a rinichilor , conectați prin bucle de feedback negativ la efectorii din sistemul respirator și renal . [9] În sângele majorității animalelor, sistemul tampon bicarbonat este cuplat cu plămânii prin compensare respiratorie , procesul prin care se modifică viteza și / sau profunzimea respirației pentru a compensa modificările concentrației de CO 2 din sânge. [10] Conform principiului lui Le Chatelier , eliberarea de CO 2 din plămâni împinge reacția spre stânga, determinând formarea CO 2 a anhidrazei carbonice până când se elimină tot excesul de acid.

Concentrația de bicarbonat este, de asemenea, reglementată în continuare de compensarea renală , procesul prin care rinichii reglează concentrația ionilor de bicarbonat prin secretarea ionilor H + în urină și, în același timp, reabsorbția HCO 3 - în plasma sanguină sau invers , în funcție de dacă pH-ul plasmei scade sau respectiv crește. [11]

Ecuația Henderson - Hasselbalch

O versiune modificată a ecuației Henderson - Hasselbalch poate fi utilizată pentru a relaționa pH-ul sângelui cu componentele sistemului tampon bicarbonat: [12]

unde este:

La descrierea gazelor arteriale din sânge , ecuația Henderson-Hasselbalch este utilizată în termeni de pCO 2 , presiunea parțială a dioxidului de carbon , mai degrabă decât H 2 CO 3 . Cu toate acestea, aceste cantități sunt legate de ecuație: [12]

unde este:

  • [H 2 CO 3 ] este concentrația de acid carbonic din sânge
  • k HCO 2 este o constantă care include solubilitatea dioxidului de carbon în sânge. k HCO 2 este de aproximativ 0,03 ( mmol / L ) / mmHg
  • p CO 2 este presiunea parțială a dioxidului de carbon din sânge

Combinată, următoarea ecuație poate fi utilizată pentru a asocia pH-ul sângelui cu concentrația de bicarbonat și presiunea parțială a dioxidului de carbon: [12]

unde este:

  • PH este aciditatea din sânge
  • [HCO 3 - ] este concentrația de bicarbonat din sânge, în mmol / L
  • p CO 2 este presiunea parțială a dioxidului de carbon din sânge, în mmHg

În alte țesături

Sistemul tampon bicarbonat joacă, de asemenea, un rol fundamental în alte țesături. De exemplu, în stomac și duoden, sistemul tampon bicarbonat servește atât la neutralizarea acidului gastric, cât și la stabilizarea pH-ului intracelular al celulelor epiteliale prin secreția ionului bicarbonat în mucoasa gastrică. [1] La pacienții cu ulcer duodenal, eradicarea Helicobacter pylori poate restabili secreția de bicarbonat de mucoasă și reduce riscul de recurență a ulcerului. [13]

Notă

  1. ^ a b Brian J. Krieg, Seyed Mohammad Taghavi și Gordon L. Amidon, In Vivo Predictive Dissolution: Transport Analysis of the CO2, Bicarbonate In Vivo Buffer System ( PDF ), în Journal of Pharmaceutical Sciences , vol. 103, nr. 11, 1 noiembrie 2014, pp. 3473–3490, DOI : 10.1002 / jps . 24108 , ISSN 1520-6017 ( WC ACNP ) , PMID 25212721 .
  2. ^ David W. Oxtoby și Pat Gillis, Acid-base equilibries , în Principles of Modern Chemistry , ediția a VIII-a, Boston, MA, Cengage Learning, 2015, pp. 611-753, ISBN 978-1305079113 .
  3. ^ Eric Widmaier, Hershel Raff și Kevin Strang, Rinichii și reglarea apei și a ionilor anorganici , în Vander's Human Physiology , ediția a 13-a, New York, NY, McGraw-Hill, 2014, pp. 446–489, ISBN 978-0073378305 .
  4. ^ NU Meldrum și FJW Roughton, anhidrază carbonică. Pregătirea și proprietățile sale , în The Journal of Physiology , vol. 80, n. 2, 5 decembrie 1933, pp. 113–142, DOI : 10.1113 / jphysiol.1933.sp003077 , ISSN 0022-3751 ( WC ACNP ) , PMID 16994489 .
  5. ^ Rodney A. Rhoades și David R. Bell, Fiziologie medicală: principii pentru medicina clinică , ediția a IV-a, ediția internațională, Philadelphia, Pa., Lippincott Williams & Wilkins, 2012, ISBN 9781451110395 .
  6. ^ David Sadava ... [și colab.] Și David R. Bell,Life: The Science of Biology , ediția a X-a, Sunderland, MA, Sinauer Associates, 2014, ISBN 9781429298643 .
  7. ^ RA Bear și RF Dyck, Abordarea clinică a diagnosticului tulburărilor acido-bazice. , în Canadian Medical Association Journal , vol. 120, n. 2, 20 ianuarie 1979, pp. 173–182, ISSN 0008-4409 ( WC ACNP ) , PMID 761145 .
  8. ^ David L. Nelson, Michael M. Cox și Albert L Lehninger,Principiile Lehninger de biochimie , ediția a 5-a, New York, WH Freeman, 2008, ISBN 9781429212427 .
  9. ^ Johnson (ed.), Essential medical physiology , 3rd ed., Amsterdam, Elsevier Academic Press, 2003, ISBN 9780123875846 .
  10. ^ Henry O. Heinemann și Roberta M. Goldring, Bicarbonat și reglarea ventilației , în The American Journal of Medicine , vol. 57, nr. 3, 1974, pp. 361-370, DOI : 10.1016 / 0002-9343 (74) 90131-4 , PMID 4606269 .
  11. ^ Bruce M. Koeppen, Reglarea rinichilor și a acidului-bazei , în Advances in Physiology Education , vol. 33, nr. 4, 1 decembrie 2009, pp. 275-281, DOI : 10.1152 / advan.00054.2009 , ISSN 1043-4046 ( WC ACNP ) , PMID 19948674 .
  12. ^ a b c pagina 556 , secțiunea "Estimarea pH-ului plasmatic" în: John J. Bray,Lecture notes on human physiology , Malden, Mass., Blackwell Science, 1999, ISBN 978-0-86542-775-4 .
  13. ^ DL Hogan, RC Rapier și A Dreilinger, secreție de bicarbonat duodenal: eradicarea Helicobacter pylori și a structurii și funcției duodenale la om , în Gastroenterologie , vol. 110, nr. 3, 1996, pp. 705–716, DOI : 10.1053 / gast . 1996.v110.pm8608879 , PMID 8608879 .

linkuri externe

Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=System_tampone_bicarbonato&oldid=122570479 ”