Что называется ионным произведением воды? Что такое рН? Влияние рН среды на биологические процессы в организме. Что такое ацидоз и алкалоз?
Ионное произведение воды — произведение концентраций ионов водорода Н+ и ионов гидроксида OH− в воде или в водных растворах, константа автопротолиза воды. При 25 °C константа диссоциации воды равна 1,8·10−16моль/л.
водородным показателем называется величина, характеризующая активность (или концентрацию) водородных ионов и численно равная отрицательному десятичному логарифму этой активности (или концентрации, выраженной в грамм-ионах на литр).
В биологических системах постоянная величина рН поддерживается с помощью эффективных буферных систем, которые по своей химической природе таковы, что они препятствуют изменениям рН, возникающим в ходе метаболического образования кислот (например, молочной кислоты) и оснований (например, аммиака). Большинство буферных систем, содержащихся в клеточных жидкостях, включают фосфаты, бикарбонат, аминокислоты и белки.
Чувствительность биологических процессов к рН обусловлена целым рядом причин. Ионы водорода могут выступать в качестве катализатора ряда процессов, быть реагентом или продуктом реакции. Кроме того, при изменении рН может измениться проницаемость клеточной мембраны, а следовательно, и распределение веществ или ионов по обе ее стороны. Подобно другим биологическим структурам, мембраны содержат способные к ионизации группы, и в зависимости от степени их ионизации меняется конформация, а значит и биологическая активность молекул, в которые эти группы входят. Это прежде всего касается белков, а следовательно, ферментов. В некоторых белках небольшое изменение рН окружающей среды вызывает проявление биологической активности. На примере гемоглобина, основной функцией которого является перенос кислорода от легких к тканям, можно видеть, что при активном тканевом дыхании незначительное понижение рН в тканях в результате образования углекислоты и ионов водорода облегчает высвобождение кислорода. Процесс высвобождения кислорода сопровождается связыванием протонов гемоглобином, что увеличивает буферную емкость системы.
Ацидоз – это состояние с избытком кислот в крови, что приводит к падению pH крови ниже 7,36.
Алкалозом называют избыток оснований в крови с последующим повышением pH крови выше 7,44.
Показать различие между общей и активной кислотностью. Что такое степень диссоциации? Значения pH крови, желудочного сока, молока.
Общая кислотность - это концентрация всех катионов Н+ (свободных и связанных), имеющихся в растворе.
Общая кислотность равна сумме молярных концентраций эквивалентов
Активная кислотность - это концентрация свободных катионов Н+, имеющихся в растворе при данных условиях.
Нормальное значение рН плазмы крови составляет 7,40 ± 0,05.
Желудочный сок – 1,7 (1-2)
Молоко – 6,6 – 6,9
Какие растворы называются буферными? Перечислите буферные системы организма и укажите их роль.
Растворы, которые обладают свойством поддерживать в определенных границах постоянной величину рН при добавлении к ним сильных кислот, щелочей, а также при разбавлении, называются буферными.
1. Водородкарбонатный буферный раствор: H2CO3 +NaHCO3 2. Карбонатный буферный раствор: CO2 + Ca(HCO3)2; CO2 + Mg(HCO3)2 Эти растворы эффективно компенсирует действие веществ, увеличивающих кислотность крови, например, молочной кислоты, избыток которой образуется при интенсивной физической нагрузке. 3. Фосфатный буферный раствор – играет более важную роль в клетках крови, чем в её плазме: CaHPO4 + Ca(H2PO4)2 4. Белковый (аминокислотный) буферный раствор – нейтрализует как кислые, так и основные продукты обмена веществ.
Охарактеризуйте минеральные буферные системы организма. На примере ацетатного буферного раствора (СН3СООН + СН3СООNa) покажите механизм буферного действия при добавлении небольших количеств кислоты и щелочи.
В организме человека имеются две минеральные буферные системы: бикарбонатная и фосфатная. Первая состоит из слабо диссоциирующей угольной кислоты и ее диссоциированной кислой соли (NаНСО3→Nа+ + НСО3‾), вторая – из двух кислых солей фосфорной кислоты (NаН2РО4 и Nа2НРО4).
Минеральные буферные системы участвуют в поддержании относительного постоянства рН внутренней среды организма человека, являясь первой, наиболее быстрой «линией защиты». Они способны в считанные секунды нейтрализовать избыток кислот или оснований.
Механизм действия минеральных буферных систем заключается в связывании в недиссоциирующие или слабо диссоциирующие соединения ионов водорода или гидроксила, образующихся при диссоциации метаболитов кислого или щелочного характера.
