Вопрос 20. Буферные системы: определение, классификация. Зона буферного действия и буферная емкость. Механизм действия буферных систем.

Буферная система – водные растворы. Препятствующие изменению при добавлении небольшого количества сильной кислоты, основания, а также при разбавлении и концентрировании.

Бс включает в себя 2 компонента:

1) Слабая кислота и ее соль. Образованная сильным основанием

2) Слабое основание и его соль, образованная сильной кислотойю

Уравнение Гендерсона-Гассельбаха:

pH=pKa+lg[A]/[HA]

pKa-константа диссоциации слабой кислоты

[A]-концентрация соли

[HA]-концентрация слабой кислоты

Интервал pH=pKa+-1 – зона буферного действия

Буферная емкость – это количество молей любой сильной кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 1 л буферного раствора для смещения его pH на 1.

Механизм действия БС:

1) Сильная кислота

CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl

Концентрация ск увеличивается, степень диссоциации понизиться

2) Сильное основание

CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O

все наоборот

21. Буферные системы крови: гидрокарбонатная, фосфатная, белковая, гемоглобиновая.

Буферная система — раствор, препятствующий смещению кислотно-основного равновесия путем нейтрализации кислот или оснований.

Любая буферная система состоит из двух компонентов:

1. Слабая кислота и её соль, основанная сильным основанием.

2. Слабое основание и его соль, основанная сильной кислотой.

Любая буферная система обладает двойственностью — она имеет как основные компоненты, так и кислотные. При добавлении в раствор(кровь, например) небольшого количества кислоты в действие вступает основный компонент буфера, нейтрализуя кислоту. При добавлении в раствор небольшого количества щелочи, в действие вступает кислотный компонент буфера.

Буферные системы крови:

4. Гидрокарбонатная(10%). Состоит из двух компонентов угольной кислоты и её аниона( в растворе натриевой соли угольной кислоты — слабая кислота+соль, образованная сильным основанием). Принцип действия:

при поступлении в кровь избытка кислых продуктов обмена веществ (Н+) связываются с НСО3- буферной системы в слабую кислоту, которая тут же распадается под действием ферментов на СО2 и Н2О. При поступлении в кровь щелочи, происходит реакция нейтрализации основания угольной кислотой — до гидрокарбоната и воды. Гидрокарбонат возвращается в буферную систему, как один из её компонентов, вода расходуется организмом по потребностям.

5. Фосфатная(1%). Состоит из двух анионов фосфорной кислоты — Н2РО4- и НРО42-. Первая выступает в роли кислотного компонента, отдавая протоны для связывания избытка щелочи. Вторая используется, как акцептор протонов(щелочной компонент буфера), связывая избыток (Н+).

6. Белковая(13%). Наиболее слабая буферная система. Но, так как, белки тоже обладают двойственностью(амфолитностью), участвует в поддержании рН. Главные компоненты — аминогруппы и карбоксильные(NH3- и COOH-).

7. Гемоглобиновая. Составляет 76% от всех буферных систем крови. Основное механизм действия — транспорт кислорода и углекислого газа.

Гемоглобиновая буферная система представлена двумя сопряженными парами, каждая из которых имеет свое действие:

4.1. дезоксигемоглобин(ННb) — слабая органическая кислота + калиевая соль этой кислоты(KHb) — щелочной компонент буфера.

4.2.оксигемоглобин(HHbO4) — очень сильная органическая кислота + калиевая соль

Содержащаяся, в гемоглобине человека амино¬кислота гистидин (до 8,1%) имеет в своей структуре как кислые (СООН), так и основные (NH2) группы. Константа диссоциации у гемоглобина ниже, чем рН крови, поэтому гемоглобин диссоциирует как кислота. Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем редуцированный гемоглобин. При диссоциации оксигемоглобина в капиллярах тканей с отдачей кислорода появляется большее коли¬чество щелочно- реагирующих солей гемоглобина, способных связы¬вать Н-ионы, поступающие из кислот тканевой жидкости, напри¬мер, угольной кислоты. Оксигемоглобин обычно представляет собой калиевую соль. При взаимодействии кислот с калиевой солью ок¬сигемоглобина образуется соответствующая калиевая соль кислоты и свободный гемоглобин со свойствами очень слабой кислоты. Гемог¬лобин в тканевых капиллярах связывает углекислый газ за счет аминогрупп, образуя карбгемоглобин:

НВ- NH2+CO2 →НВ- NHCOOH.

1) HHb+O2=HHbO2

HHbO2+KHCO3=KHbO2+H2CO3

2) KHbO2=KHb+O2

KHb+H2CO3=HHb+KHCO3