PUFFERSYSTEME

Puffer-systeme

Physiologische Bedeutung

CHEMIE

Die chemische Bedeutung von Puffer-systeme.

Physiologische Bedeutung.

Intro:

Puffer Gleichung (Henderson-Hasselbach:

Gleichung zur Berechnung des pH-Wertes einer wässrigen Lösung bei Vorgabe der Konzentration der Eletrolyten

pK = pKs + lg  [konjugierte Base]/[Säure]

Pufferlösung:

Wässrige Lösung einer schwachen Säure (zB. Essigsäure/Natriumacetat) bzw. Base (z.B. Ammmniak/Ammoniumchlorid) und deren konjugierten Basen, bzw. Säure. Solche Lösungen ändern ihren pH-Wert bei zugabe starker Säuren und Basen nur wenig.

è    Protonen werden aufgefangen

Einsatzbereich von Pufferlösungen : pH = pKs +/- 1

-               Die Pufferkapazität ist abhängig von der Konzentration von Säure und Slaz, sowie vom pK-Wert der Säure

-               Bei halbmaximaler Dissoziation ist die Pufferkapazität am größten.

Beteiligte Organe an der Säure-Base-Regulation:

-               Lunge reguliert Kohlensäure-Puffer durch Abgabe von CO2

-               Blut mit seiner Puffersysteme

-               Leber : Harnstoffzyklus bindet NH4- und HCO3-

-               Niere: Protonenauscheidung (auch mit Gluconeogenese gekoppelt)

Achtung! pK-Werte sind tempraturabhängig!

BLUT : PUFFERKAPAZITÄT

pH-Wert besträgt 7,4 mit einer schwankungsbreite von 0,03 -> über +/-0,3 ist letal

1)     Kohlensäurepuffer

-               Kohlendioxid /Hydrogencarbonat

CO2 + 2H2O ó H3O+ + HCO3-

pK s = 6,4

pH = 6,4 + lg[HCO3-]/[CO2]

Die [CO2] hängt com Partialdruck ab.

Überschüssige CO2 kann abgeatmet werden, dadurch H3O+ Ionen beseitigt.

Der Kohlensäure-Puffer ist ein „offenes System“ wie eine Komponente über die Gasphase entfernt werden kann. CO2 wird gegen O2 an das Blut abgegeben, sodass die Konzentration bon HCO3- und CO2 im Blut konstant bleiben.

53% der Gesammtpufferkapazität entfällt auf das Bicarbonatsystem.

2)     Proteinpuffer, durch Albumin im Blutplasma, Hämoglobin in Erythryzyten bestimmt ist-

Hämoglobin puffert in oxygenierter Form.

Albumin: enstprechend der Mengenverhältnisse der Hauptpuffer : der Imidazolring der Histidingruppen durch Ionisierbarkeit für gute Pufferwirkung verantwortlich.

3)     Phosphatpuffer (mit 3 Dissoziationsstuffen: H3PO4, H2PO4-, HPO4--, PO4---)

è    Aus der Phosphorsäure und ihren Salzen läßt sich in der Praxis ein Puffersystem aufbauen, z.B die Verwendung von NaH2PO4/Na2PO4 als Puffersubstanzen: H2PO4-/HPO4-- , pHOptimum bei 7,2

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Die Proteinen u. Hydrogencarbonat liegen bei 7,4 als Anionen vor -> sind Pufferbasen

Die Summe der Pufferbasen im Blut ergibt 48 mml/l

Normalwerte: +/- 3 BE

Ist die Regulation gestört -> Bildung von Säureäquivalente -> metabolische Azidose

-> kompensatorische Mechanismen : metabolische oder respiratorische Kompensierung.

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DIAGNOSTIC.

-               Ph Wert 7-37-7,43

-               pCO2 verändert -> primär respiratorische Störung

-               BE (Basenüberschuß) verändert -> primär metabolosche Störung

Azidosen und Alkalose:

Bei metabolische Azidosen ändert sich der pCO2 nicht, aber die Standart HCO3- und Pufferbasen

Ursachen:

-               respiratorische Azidosen :Lungenemphysem, Atelektasen, Astham, Narkose, Atemmuskellählmung

-               respiratorische Alkalose : Alveoläre Herpventilation : Höhenaufenthalt, o. psychogen

-               metabolische Azidose : Diabetes Mellitus, Diarrhoe, Niereninsuffiziene

-               metabolische Alkalose : Verlust von saurem Magensaft nach Erbrechen o. Magenspülungen

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ROLLE DER AUSCHEIDUNGSORGANE FÜR DIE SÄURE-BASE REGULATION

Durch die Puffersysteme des Blutes können pH-Veränderungen im Organimus nur innerhalb gewisser Grenzen abpuffern

è    für Dauerregulierung : Auscheidung über Lunge + Niere

a)     CO2 Auscheidung über die Lunge

15 mol CO2/Tag werden eliminiert da es bei der Energiegewinnung als Abfallprodukt fällt.

Information über CO2-Gehalt im Blut wird über Chemorezeptoren an die Atemzentren weitergegeben und die Atmung entsprechend gesteigt. Das Reaktionsgleichgewicht wird zum H2O + CO2 Seite verschoben, sodass mehr H+-Ionen vermehrt als Wasser gebunden werden.

b)    H+ Auscheidung über die Niere

50 mmol H+ eliminiert durch sezenierren im Lumentubuls, an Rückresoption von Bikarbonat gekoppelt

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