Hydrogenuhličitanový pufr

Hydrogenuhličitanový pufrační systém (též bikarbonátový) je nejdůležitějším a nejúčinnějším tlumivým systémem v těle. A to zejména v krvi, kde zastává až 53 % pufrační kapacity. Jeho význam spočívá v dobrých schopnostech udržet stabilní pH především díky tomu, že se koncentrace obou složek může na sobě nezávisle měnit – CO₂ dýcháním, HCO₃^- činností ledvin a jater. Proto se hydrogenuhličitanový pufr v těle označuje jako otevřený pufrační systém.

Titrační křivka hydrogenuhličitanového pufru

Reakce probíhá takto: CO₂ + H₂O $\rightleftharpoons$ HCO₃^- + H⁺.

Největší pufrační kapacitu mají pufry složené ze slabých kyselin a jejich solí (resp. slabých zásad a jejich solí) o stejné látkové koncentraci, tedy přesněji, u nichž je pH = pK_A. Optimální hodnota pH krve je 7,4 ± 0,04. Hodnota pK_A u bikarbonátového pufru je 6,1. Zdá se tedy, že tento pufr nebude moc dobře tlumit výkyvy pH. Opak je ale pravdou. Pro lepší představu se nabízí si uvést příklad:

Do Hendersonovy-Hasselbalchovy rovnice

$pH=pK_{A}+\log {\frac {[HCO_{3}^{-}]}{[CO_{2}]}}$

dosadíme fyziologické koncentrace

HCO₃^- = 24 mmol/l a CO₂ 1,2 mmol/l.

(Poměr zásady ke kyselině je tedy 20:1.)

$pH=6,1+\log {\frac {24mmol/l}{1,2mmol/l}}$     Výsledné pH = 7,4.

V případě uzavřeného systému po přidání H⁺ vzniká konjugovaná kyselina CO₂, která nemůže ze systému unikat, a tím pádem její koncentrace stoupá. Vzestup koncentrace CO₂ o 2 mmol/l je recipročně vyrovnán poklesem koncentrace HCO₃^-.

$pH=6,1+\log {\frac {22mmol/l}{3,2mmol/l}}$     Výsledné pH = 6,93.   (V tomto případě je pufrační kapacita pufru velmi malá, protože hodnota 6,93 je od 7,4 dosti vzdálena.)

Jestliže je však vznikající CO₂ ze systému odstraněn (vydýchán), jak je tomu právě v případě hydrogenuhličitanového otevřeného systému, mění se přidáním H⁺ jen koncentrace HCO₃^-. Poměr HCO₃^- a CO₂, a tím také hodnota pH, se posune mnohem méně.

$pH=6,1+\log {\frac {22mmol/l}{1,2mmol/l}}$     Výsledné pH = 7,36.

Shrnutí: Nárůst H⁺ v krvi vede k produkci CO₂, který je záhy vydýchán v plicích, což umožňuje udržovat konstantní pCO₂, tedy koncentraci 1,2 mmol/l.

Odkazy

Související články

• Pufry
• Hendersonova-Hasselbalchova rovnice
• pH
• Proteinový pufrační systém
• Pufrační systémy

Použitá literatura

• LEDVINA, M, et al. Biochemie pro studující medicíny II. 2. vydání. Praha : Nakladatelství Karolinum, 2009. 281 s. ISBN 978-80-246-1415-1.