![](/user_photo/65070_2azrz.gif)
![](/html/65070/203/html_WdbS4Ii1p0.XbxN/htmlconvd-yd16EZ31x1.jpg)
Аминокислотные и белковые буферные системы
— Глициновая буферная система
1. рН раствора = pI глицина
глицин преимущественно в форме цвиттер-иона +NH3-CH2-COO- Буферное действие практически отсутствует.
2. рН раствора < pI глицина
NH3+CH2COOH |
|
|
|
NH3+CH2COO |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
сопряженная кислота |
|
|
|
± |
] [H |
+ |
] |
|
[Gly |
± |
] |
|||||
NH3+CH2COO- |
K |
|
= |
[Gly |
|
pH = K−COOH +lg |
+ |
|||||||||
дис |
|
[Gly+ ] |
|
|
|
[Gly |
] |
|||||||||
сопряженное основание |
|
|
|
|
|
|
|
Максимальная буферная емкость при рН = рК—СООН = 2,35 [Gly+]=[Gly+]
31
![](/html/65070/203/html_WdbS4Ii1p0.XbxN/htmlconvd-yd16EZ32x1.jpg)
3. рН раствора > pI глицина
NH3+CH2COOH NH3+CH2COO +
сопряженная+ кислота-
NH3 CH2COO
сопряженное основание
Kдис = [Gly[ −] [±H] + ]
Gly
pH = pK + |
+lg |
[Gly−] |
||
− NH3 |
|
[Gly |
± |
] |
|
|
|
Максимальная буферная емкость при рН= pK—+NH3 = 9,78 [Gly -]=[Gly+]
32
![](/html/65070/203/html_WdbS4Ii1p0.XbxN/htmlconvd-yd16EZ33x1.jpg)
Белковая буферная система
— рН раствора < pI белка |
|
|
|
|
Рrot + |
|
|
|
Prot + + H+ |
|
|
|||
|
|
|
||
сопряженная |
|
|
|
сопряженное |
кислота |
|
|
|
основание |
— рН раствора > pI белка
Prot + |
Рrot - + H+ |
сопряженная |
сопряженное |
|
кислота |
основание |
33 |
|
|
![](/html/65070/203/html_WdbS4Ii1p0.XbxN/htmlconvd-yd16EZ34x1.jpg)
Белковая буферная система
NH2 |
|
Prot |
|
|
|
COONa |
акцептор протона |
|
|
Prot — |
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
NH2 |
|
|
Prot |
|
|
COOH |
донор протона |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
макромолекулярный |
||
В водных растворах: |
|
|
|
|
|
|
|
остаток белка |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
H2N |
|
|
Prot |
|
COOH(R) |
|
|
|
H3N+ |
|
Prot |
|
COO–(R± ) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
акцептор |
|
донор |
|
донор |
|
акцептор |
|||||||||||
|
|
|
протона |
|
протона |
|
протона |
|
протона |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(цвиттер-ион) |
pI (ИЭТ) — изоэлектрическая точка белка — значение pH, при котором молекула белка электронейтральна.
34
![](/html/65070/203/html_WdbS4Ii1p0.XbxN/htmlconvd-yd16EZ35x1.jpg)
Механизм действия
При добавлении сильной кислоты:
H3N+ |
|
Prot |
|
COO– + H+ |
|
H3N+ |
|
|
Prot |
|
COOH |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
катион белка |
При добавлении щёлочи:
|
|
−H+ |
|
|
|
|
|
||
H3N+ |
|
Prot |
|
COO– + OH– |
H2N |
|
Prot |
|
COO– + HOH |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
анион белка |
35
![](/html/65070/203/html_WdbS4Ii1p0.XbxN/htmlconvd-yd16EZ36x1.jpg)
Механизм действия
Белковая буферная система поддерживает постоянство pH в клетках и тканях, причём:
катионная (R+) — в средах с pH < 6; анионная (R−) — в средах с pH > 6
В крови работает анионная белковая буферная система
Попадающие на кожу человека небольшие количества кислоты или щёлочи довольно быстро нейтрализуются белковой буферной системой.
36
![](/html/65070/203/html_WdbS4Ii1p0.XbxN/htmlconvd-yd16EZ37x1.jpg)
Механизм действия анионного белкового буфера При добавлении сильной кислоты:
H2N |
|
|
Prot |
|
COO– + H+ |
|
H3N+ |
|
Prot |
|
COO– |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
белок-основание |
|
соль белка-основания |
||||||||
При добавлении щёлочи: |
|
сопряжённая кислота |
|
|
−H+ |
|
|
|
|
|
|
||
H3N+ |
|
Prot |
|
COO– + OH– |
|
H2N |
|
Prot |
|
COO– + HOH |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||||
соль белка-основания |
сопряжённое белок-основание |
|||||||||
|
кислота |
|
|
|
|
|
|
37
![](/html/65070/203/html_WdbS4Ii1p0.XbxN/htmlconvd-yd16EZ38x1.jpg)
Гемоглобиновая буферная система
Гемоглобиновая |
|||||
H–Hb (pKa = 8,2) |
|||||
K+Hb− |
|
||||
|
венозная кровь |
||||
|
pH = 7,32–7,36 |
||||
|
|
|
Bщ > Bк |
||
HHb + OH− H2O + Hb− |
|||||
Hb |
|
+ H |
|
|
HHb |
− |
+ |
|
|||
|
|
|
|
N N
Fe2+
NN
гем
|
|
Оксигемоглобиновая |
|||||||||||
|
|
HHbO2 |
|
(pKa = 6,95) |
|
||||||||
|
|
K+HbO2− |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
артериальная кровь |
|
||||||||||
|
|
pH = 7,42–7,46 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Bк > Bщ |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
||
|
|
HHbO2 + OH− |
|
H2O + HbO2− |
|||||||||
|
|
HbO2 |
|
+ H |
|
|
|
HHbO |
2 |
|
O |
+ HHb |
|
|
|
|
− |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H2O |
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
N |
N |
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
||
|
Fe2+ |
+ O2 |
|
Fe2+ |
|
|
|
+ H2O |
|||||
N |
N |
N |
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
глобин |
|
|
глобин |
|
|
|
|
|
|
|||
миоглобин |
оксимиоглобин |
|
|
|
38 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
![](/html/65070/203/html_WdbS4Ii1p0.XbxN/htmlconvd-yd16EZ39x1.jpg)
Кооперативное действие гидрокарбонатной и оксигемоглобиновой буферной систем
pKa |
6,1 |
|
6,95 |
8,2 |
|
|
H |
CO |
|
HHbO2 |
HHb |
|
2 |
|
3 |
Сила кислоты уменьшается |
|
|
HCO3− |
HbO2− |
Hb− |
Оксигемоглобин — более сильная кислота, чем гемоглобин, но слабее угольной кислоты!
39
![](/html/65070/203/html_WdbS4Ii1p0.XbxN/htmlconvd-yd16EZ40x1.jpg)
Кооперативное действие гидрокарбонатной и оксигемоглобиновой буферной систем
В лёгких:
HHb + O2 HHbO2
(вдох)
Карбонангидраза
HCO3- + HHbO2 → HbO2- + CO2 + H2O
(выдох)
В тканях:
HbO2- → Hb- + O2
Карбонангидраза
CO2 + H2O H2CO3
H2CO3 + Hb- → HCO3- + HHb
40