Zhrnutie na Acidobázická rovnováha a pufre

## Úvod Stabilné vnútorné prostredie organizmu je nevyhnutné pre správne fungovanie bunkových a systémových procesov. Acidobázická rovnováha (ABR) zabezpečuje, že koncentrácia vodíkových iónov $\mathrm{H^+}$ v rôznych telesných tekutinách zostáva v medziach, ktoré umožňujú normálnu aktivitu enzýmov, transportu a metabolizmu. > **Definícia:** Acidobázická rovnováha je súbor chemických a fyziologických mechanizmov, ktoré udržiavajú konštantnú koncentráciu $\mathrm{H^+}$ v tele (pH) navzdory produkcii kyslých alebo zásaditých metabolitov. ## Základné pojmy - **pH:** záporný dekadický logaritmus koncentrácie $\mathrm{H^+}$, pH = $-\log\,[\mathrm{H^+}]$. - Normálne hodnoty pH: arteriálna krv $7{,}4 \pm 0{,}04$, venózna krv mierne nižšie. - **Isohydria:** stav udržiavania konštantného pH vnútorného prostredia. ## Typy regulačných mechanizmov 1. **Chemické tlmivé systémy (pufre)** 2. **Fyziologické mechanizmy** — dýchanie (respiračné) a obličková regulácia (renálne) (tieto mechanizmy sú iba uvedené, podrobnejšie sú riešené inde). ## Chemické tlmivé systémy: princíp a význam Chemické tlmivé systémy neutralizujú krátkodobé zmeny $\mathrm{H^+}$ pridaním alebo odobratím protónov bez výraznej zmeny pH. V krvi a extracelulárnej tekutine zabezpečujú významnú časť celkovej tlmivej kapacity. > **Definícia:** Tlmivý systém je pár molekúl alebo iónov schopných prijímať alebo uvoľňovať $\mathrm{H^+}$ tak, aby minimalizoval zmenu pH. ### Klasifikácia podľa zloženia - **Hydrogenuhličitanový (HCO3-)** - **Nehydrogenuhličitanové pufre** (bielkoviny, hemoglobín, fosfáty) ### Klasifikácia podľa miesta pôsobenia - **Extracelulárne pufre** — hlavne hydrogenuhličitanový systém - **Intracelulárne pufre** — hlavne bielkoviny a fosfátový systém ## Hlavné tlmivé systémy — podrobne ### Hydrogenuhličitanový systém - Tvorí ho **hydrogenuhličitanový anión** $\ce{HCO3^-}$ a **kyselina uhličitá** $\ce{H2CO3}$ v pomere približne $20:1$. - Je najdôležitejší pre extracelulárnu tekutinu a predstavuje viac než polovicu tlmivej kapacity krvi. > **Definícia:** Hydrogenuhličitanový systém pracuje podľa reakcie medzi $\ce{HCO3^-}$ a $\ce{CO2}$ / $\ce{H2CO3}$, kde pľúca a obličky reguluju hladinu $\ce{CO2}$ a $\ce{HCO3^-}$. Praktický príklad: zvýšenie metabolickej produkcie kyselín vedie k poklesu $\mathrm{HCO3^-}$ pri konštantnom $\ce{CO2}$, čo znižuje pH; organizmus môže rýchlo reagovať zmenou ventilácie (fyziologicky) alebo pomalšie upravovať $\mathrm{HCO3^-}$ renálne. ### Bielkovinový tlmivý systém - Tvoria ho plazmatické a bunkové bielkoviny, ktoré sú **amfolyty** (môžu prijímať alebo uvoľňovať $\mathrm{H^+}$ podľa pH prostredia). - Hemoglobín v krvi je zvlášť účinný — deoxygenovaný hemoglobín viaže $\mathrm{H^+}$ lepšie než oxygenovaný. Praktický príklad: pri zvýšenom delení $\mathrm{CO2}$ v tkanivách sa viac hemoglobínu odoxygenuje, čo zvyšuje jeho schopnosť viazať $\mathrm{H^+}$ a tým tlmí pokles pH. ### Hemoglobínový tlmivý systém - Zložky: oxygenovaný a deoxygenovaný hemoglobín. - Mechanizmus: pri oxygenácii v pľúcach sa z molekúl hemoglobínu uvoľní $\mathrm{H^+}$, ktorý reaguje s $\ce{HCO3^-}$ za vzniku $\ce{H2CO3}$; $\ce{H2CO3}$ disociuje na $\ce{H2O}$ a $\ce{CO2}$, ktorý sa vydýchne. Chemická schéma (zjednodušené): $$\ce{HCO3^- + H+ -> H2CO3}$$ $$\ce{H2CO3 -> CO2 + H2O}$$ ### Fosfátový tlmivý systém - Tvorí ho pomer **dihydrogénfosfátu** $\ce{H2PO4^-}$ a **hydrogénfosfátu** $\ce{HPO4^{2-}}$. - V plazme sú koncentrácie fosfátov príliš nízke na významnú extracelulárnu tlmivú funkciu, avšak ide o hlavný intracelulárny pufor a dôležitý pufor moču pri regulácii pH močom. > **Definícia:** Fosfátový systém reguluje pH v bunkách a v moči pomocou reakcie $\ce{HPO4^{2-} + H+ <=> H2PO4^-}$. ## Porovnanie hlavných pufrov (tabuľka) | Pufor | Hlavné miesto pôsobenia | Hlavné zložky | Význam | |---|---:|---|---| | Hydrogenuhličitanový | Extracelulárne tekutiny (plazma) | $\ce{HCO3^-}$ / $\ce{H2CO3}$ | Najdôležitejší extracelulárny pufor, ~>50% kapacity | | Bi