Как CO₂ и угольная кислота (H₂CO₃) буферизуют кровь?

Я боролся с этим в течение последних нескольких дней, даже после прочтения половины учебника по кислотно-щелочной базе здесь , если бы кто-то мог мне помочь, это было бы здорово.

Чего я не понимаю, так это того, как HCO 3 должен буферизовать кровь. Я знаю, что HCO 3 - является основанием и может принимать H + , но способ, которым HCO 3 - осуществляется, заключается в передаче H + в окружающую воду, поэтому в H + происходит чистое нулевое изменение, поэтому нет буферного действия . произошло. Скажем, HCO 3 - принимает H + , теперь CO 2 , произведенный H 2 CO 3 → CO 2 + H 2 O, выходит из крови, потому что P венозный CO 2становится выше, чем давление CO 2 в воздухе в легких, и вы выдыхаете. Теперь вы находитесь в той же самой ситуации, что и до того, как CO 2 присоединился к H 2 O. Тем не менее в тексте это называется буфером с очень большой буферной емкостью. Как это работает?

Мне кажется, что буферизация крови с помощью HCO 3 имеет такой же смысл, как и использование HCl, Cl может принять H + , верно? Неважно, что HCl — очень сильная кислота. Конечно, никому не придет в голову использовать HCl для буферизации крови.

У меня только один вопрос к вам. Если бы тело могло регулировать количество HCO3-, фактически создавая новый буфер, помогло бы это вам понять, что это за главный буфер?
может быть, не уверен, что я понимаю это сейчас
Жаль, что ты не ответил мне несколько дней назад.

Ответы (1)

Что вы подразумеваете под "чистым нулевым изменением в ЧАС Икс + таким образом, никакого буферного действия не происходит». Свойство буферной системы состоит в том, чтобы предотвращать резкое изменение рН.

Буферная емкость, мера того, насколько буферная система может выдержать изменение [ ЧАС Икс + ] (также известный как pH) (в основном) зависит от двух параметров - концентрации этого буфера и того, насколько желаемый pH близок к его pKa. ЧАС Икс 2 С О Икс 3 имеет pKa 6,4 и 10,3. Учитывая, что рН крови составляет около 7,4 и лучше оставаться таким, пара основание/кислота, [ ЧАС С О Икс 3 Икс ] / [ ЧАС Икс 2 С О Икс 3 ] (pKa=6,4) (плюс целый набор различных белков, таких как альбумины в крови, каждый из которых имеет свою собственную pKa) обеспечивают хорошую буферную емкость при таком значении pH.

Истинный, С О Икс 2 постоянно удаляется через дыхание, но также постоянно генерируется клеточным дыханием, что делает ЧАС Икс 2 С О Икс 3 С О Икс 2 + ЧАС Икс 2 О «изменчивое равновесие» и сохранение обоих ЧАС С О Икс 3 Икс а также ЧАС Икс 2 С О Икс 3 в достаточно высокой концентрации, чтобы поддерживать его буферную способность.

HCl имеет pKa около -7, поэтому она может стать хорошим буфером при pH около -7. В водной среде все молекулы HCl диссоциируют на 100 %, и никакие ЧАС Икс + когда-нибудь привяжется к С л Икс потому что сама вода сначала «захватит» протон, т.к. ЧАС Икс 3 О Икс + (pKa=-1,74) до С л Икс примерно на пять порядков.

---РЕДАКТИРОВАТЬ---

Вы можете подумать, что когда клетки высвобождают С О Икс 2 к крови, ЧАС Икс 2 С О Икс 3 будет первым продуктом, и для того, чтобы ЧАС Икс 2 С О Икс 3 сопряжённая основа для работы в качестве основы для поглощения любых дополнительных ЧАС Икс + , сначала он должен освободить ЧАС Икс + , что не приводит к чистому изменению свободного ЧАС Икс + и, следовательно, нет возможности сбалансировать избыточное или недостаточное ЧАС Икс + для поддержания рН. Действительно, если ЧАС Икс 2 С О Икс 3 является ЕДИНСТВЕННЫМ химическим веществом в крови, если оно не является буфером. Буфер требует по крайней мере двух частиц — потенциального донора протонов и потенциального акцептора протонов, оба из которых находятся в высокой и сопоставимой концентрации. рН является мерой внешней свободной ЧАС Икс + , результат окончательного протонного баланса всех кислот и оснований в крови, определяемый уравнением Хендерсона-Хассельбаха . Таким образом, когда ЧАС Икс 2 С О Икс 3 выделяется в кровь, основной рН крови вызывает большую часть ЧАС Икс 2 С О Икс 3 стать ЧАС С О Икс 3 Икс , высвобождая свободный протон. Опять же, ЕСЛИ это все ЧАС С О Икс 3 Икс в крови после получения ЧАС Икс 2 С О Икс 3 , рН крови упадет, но уже имеется обильное количество ЧАС С О Икс 3 Икс в крови, помогая системе достичь нового равновесия. Конечно, буферная емкость крови не безгранична. Если вырабатывается так много метаболической кислоты, что она сдвигает соотношение [ ЧАС С О Икс 3 Икс ] / [ ЧАС Икс 2 С О Икс 3 ] в сторону избыточной кислоты может возникнуть ацидоз.

Я бы не хотел видеть, что нужно, чтобы получить воду с pH -7.
@ user137 это не обязательно должна быть вода. Это может быть любой растворитель. Основания/кислоты/соли и т. д. определяются по отношению к растворителю (в большинстве случаев это вода). Если растворителем является H₂SO4, то K₂SO4 будет основанием, а не солью. Вы также можете представить, что если аммиак является растворителем.
Что вы подразумеваете под «чистым нулевым изменением H +, поэтому буферизация не выполнялась»? Я имею в виду, что поглощение H+ — это хорошо и все такое, но оно стало возможным только благодаря образованию H+ на более раннем этапе. Это все равно, что сказать, что гликолиз производит 4 АТФ - это, конечно, так, но для гликолиза необходимо 2 АТФ, поэтому чистый прирост АТФ составляет всего 2. Между прочим, я принял ваш ответ, спасибо за помощь (и комментаторы), но я не уверен если я понимаю это немного лучше сейчас.
Думаю, я лучше понял вашу трудность. Вы можете подумать, что когда клетки выделяют CO2 в кровь, H2CO3 будет первым продуктом, и для того, чтобы сопряженное основание H2CO3 работало как основание для поглощения любого дополнительного H+, сначала оно должно высвободить H+, что не приводит к изменению свободный H+ и, следовательно, отсутствие способности уравновешивать избыток или недостаток H+ для поддержания pH. См. Редактировать.
Лично я не понимаю, как можно обсуждать эту буферную систему, не обсуждая роль почек.
Разве это не то же самое, что сказать: «Гликолиз производит 4 АТФ, мы можем игнорировать 2 АТФ, которые необходимы для гликолиза, потому что клетки разрываются от АТФ»? Чистый эффект равен +два АТФ, как здесь +ноль Н+. В любом случае, спасибо за помощь. Я вернусь к рассмотрению основного буфера/закона действующих масс и роли почек в кислотно-щелочном балансе, я думаю, это поможет. Отстой, что я не могу найти источник, который описывает общую картину, все, что я нашел до сих пор, отдельно описывает все задействованные системы (легкие, почки, эритроциты), не проводя много связей с другими системами.