Meniu

Buferiai ir buferinės sistemos

Buferiai yra medžiagos, palaikančios tirpalo pH pastovumą, į jį pridėjus rūgščių arba šarmų.

Bendra buferinės pusiausvyros lygtis yra H++B=HB, čia HB – neskilusi (nedisocijuota) silpna rūgštis, B – bazė, sąveikaujanti su H+. Jeigu stipri rūgštis patenka į šį tirpalą, H+ koncentracijos pokyčiai sumažinami, nes, remiantis veikiančių masių dėsniu, reakcijos pusiausvyra pakryps į dešinę.

Henderseno-Haselbacho lygtis naudojama pH pokyčiams išreikšti, į buferinę sistemą pridėjus rūgšties arba bazės.

pH=pK+log[B]/[HB], pK – disociacijos konstanta.

pH=log[druska]/[rūgštis]×logKa, Ka – rūgštingumo konstanta.

Tirpalo buferinė talpa priklauso nuo buferinę sistemą sudarančių komponentų koncentracijų ir jų santykio. Didėjant koncentracijai, didėja ir buferinė talpa.Vienodų koncentracijų tirpaluose buferinė talpa bus didžiausia, kai koncentracijų santykis lygus vienetui.

Medžiagų apykaitos metu nuolat susidaro rūgštinių ir bazinių medžiagų, bet kraujo pH yra 7,35– 7,45.

Žmogaus organizmas labai jautrus pH svyravimams. Nekintamą vandenilio jonų koncentraciją žmogaus organizme palaiko kvėpavimo (plaučiai) ir šalinimo (inkstai) sistemos bei kraujo buferinės sistemos.

Yra keturios pagrindinės ląstelinės ir neląstelines buferinės sistemos:

– rūgščiųjų karbonatų buferinė sistema (bikarbonatų),

– fosfatų,

– hemoglobino,

– baltymų.

Buferis – → H∙buferis

(bazė)              (rūgštis).

H+ + HCO3 → H2CO3 → CO2 + H2O.

H+ +HPO2–4 → H2 HPO4.

H+ + Hb → H∙Hb.

H+ + baltymas → H∙baltymas

Pagrindinis neląstelinio ryšio rūgštusis komponentas yra NHCO3, o ląstelinio – KHCO3.

Rūgščiųjų karbonatų sistemoje H2CO3 veikia kaip silpnoji rūgštis, o NaHCO3 – kaip jungtinė bazė (ląstelėse – KHCO3).

Rūgščiųjų karbonatų (bikarbonatų) buferinė sistema yra svarbiausia kraujo plazmos buferinė sistema.

Fosfatinė buferinė sistema (H++HPO2–4 → H2 HPO4) sudaro tik 1 proc. kraujo buferinės sistemos talpos. Kituose audiniuose ji gali būti pagrindinė. Kraujyje atsiradęs tam tikras rūgščių fosfatų perteklius pašalinamas pro inkstus. Kraujo fosfatai glaudžiai sąveikauja su rūgščiųjų karbonatų sistema.

Hemoglobino – oksihemoglobino buferinė sistema. Ji yra stipriausia kraujo buferinė sistema, kuri sudaro apie 75 proc. visos kraujo buferinės talpos. Hemoglobino gebėjimas reguliuoti pH yra susijęs su deguonies ir anglies dioksido pernaša.

Hemoglobino buferių sistemą sudaro nejonizuotas hemoglobinas – HHb (silpnoji rūgštis, protonų donoras) ir oksihemoglobino buferinė sistema. Oksihemoglobino (HHbO2) pKa yra mažesnė už hemoglobino (HHb) pKa, todėl oksihemoglobinas yra stipresnė rūgštis nei hemoglobinas. Taigi su organizme susidarančiomis rūgštimis pirmiausiai reaguoja Hb, su bazėmis – HHbO2.

Protonų koncentracijos padidėjimas skatina deguonies atpalaidavimą, o deguonies koncentracijos padidėjimas – protonų atpalaidavimą. Esant žemoms audinio pO2 (audiniuose), prie hemoglobino jungiasi H+. Vienas molis oksihemoglobino atiduoda keturis molius deguonies, prijungdamas 2 molius H+. Didėjant O2 kiekiui, didėja CO2 ir H+ atpalaidavimas. Šie reiškiniai sudaro Boro reiškinio esmę.

                                                             Boro reiškinio schema      

Baltymų buferinė sistema. Baltymams, turintiems rūgštinių ir bazinių grupių, yra taip pat būdingos buferinės savybės, tačiau jų buferinė talpa, esant fiziologinėms pH reikšmėms, yra gana nedidelė.

Baltymai, kaip aminorūgštys, yra amfolitai: šarminėje terpėje veikia kaip rūgštys, o rūgščioje – kaip bazės.

Baltymai, kurių ląstelėse yra labai daug, yra pagrindinis buferis. Todėl jų buferinės savybės yra svarbios palaikant viduląstelinį pH.

Rašyti komentarą

Captcha