Basis tot Homeostase HC6: Zuren, basen en buffers

HC6: Zuren, basen en buffers

Algemene informatie

  • Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
    • In dit college wordt uitgelegd wat zuren, basen en buffers zijn en welke rol zij spelen in het menselijk lichaam
  • Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
    • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
  • Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
    • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
  • Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
    • Er zijn geen opmerkingen over het tentamen gemaakt
  • Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
    • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Zuren en basen

Zuren en basen zijn elkaars tegenovergestelde:

  • Zuur
    • H+ is de donor
    • pH < 7
  • Base
    • H+ is de acceptor
    • pH > 7

De pH is de graad voor zuren en basen:

  • pH = - log10[H+]
  • Hierbij is voor het gemak een pH-schaal ontworpen: ∆pH
  • Bij een verandering van ~0,3 is: ∆[H+] factor 2
    • Als de pH van een oplossing van 6 naar 3 daalt, is de [H+] (210) keer zo groot
    • Bij een pH van 2 zijn er 10.000.000.000 keer zoveel H+ ionen als OH- ionen
  • Het lichaam moet ervoor zorgen dat de pH rond de referentiewaarde (7,35-7,45) blijft
  • pH + pOH = 14

Reactieverloop:

Een reactie tussen zuren en basen kan op verschillende manieren verlopen:

  • Sterk zuur + sterke base → aflopend
    • HCl + NaOH → H2O + NaCl
  • Sterk/zwak zuur + sterke/zwakke base → vrijwel aflopend
  • Zwak zuur + zwakke base → evenwichtsreactie
    • CH3COOH + NH3 <-> CH3COO- + NH4+
  • Zeer zwak zuur + zeer zwakke base → nauwelijks reactie

Buffers

Een buffer vangt schommelingen in de zuurgraad van een oplossing op. Bij de toevoeging van een hoeveelheid zuur of base aan een buffer, zal bij een goede bufferwerking de pH weinig veranderen. Bij buffers is er sprake van een evenwichtsreactie (zwak zuur + zwakke base). Buffers kunnen protonen opnemen of afgeven:

  • HB(n+1)<-> Bn+ H+
  • K = ([Bn][H+])/[HB(n+1)]
    • K = de dissociatieconstante: de evenwichtsconstante van deze reactie
    • Bn= de geconjugeerde base
    • HB(n+1)= het geconjugeerde zuur

Henderson-Hasselbach vergelijking:

Hieruit volgt de Henderson-Hasselbach vergelijking:

  • pH = pK + log([Bn]/[HBn+1]) → pH = pK + log ([geconjugeerde base]/[zuur])
  • Voor een fosfaatbuffer: pH = pK + log(HPO42-/H2PO2-)
  • Voor een bicarbonaatbuffer: pH = pK + log (HCO3-/αPCO2)

Toevoegen van een zuur of base:

  • H++ Cl-+ Bn→ HB(n+1)+ Cl-

    • De base buffert het zuur
  • Na++ OH-+ HBn+1→ Na++ Bn+ H2O
    • Het zuur buffert de base
  • Buffercapaciteit β = (∆[sterke base])/( ∆[pH]) = - ∆[sterk zuur]/ ∆[pH]
    • bbloed = 25 mM/pH unit
      • mM/pH unit in afwezigheid van bicarbonaat
    • bplasma = 5
      • Plasma is bloed zonder cellen

Buffers in het bloed:

In het bloed zijn twee soorten buffers:

  • Bicarbonaatbuffers
    • De CO2/HCO3- buffer kan als een open buffersysteem worden beschouwd als CO2 de weefsels en longen makkelijk kan verlaten → het kan de bloedbaan verlaten
  • Niet-bicarbonaatbuffers
    • Titreerbare groepen aan eiwitten (bijv. hemoglobine)
    • Eiwitten kunnen de bloedbaan niet makkelijk verlaten → vormen een gesloten systeem

Hemoglobine bepaalt de buffercapaciteit in het bloed:

  • Bestaat uit 4 ketens die ieder 38 histidines bevatten
  • Bevat een ringstructuur → imidazolen (zure en basische vorm)
  • Vervoert zuurstof
  • Heeft in basische vorm de grootste affiniteit voor zuurstof
  • Als CO2 niet kan ontsnappen, bijv. als weefsel slecht of niet is doorbloed, neemt de buffercapaciteit af

Urine bevat ook buffersystemen:

  • Ammoniumbuffer
  • Fosfaatbuffer
  • Bicarbonaatbuffer

Per dag wordt door het lichaam 15 mol CO2 uitgeademd. Ook wordt 70 mmol H+ verwijderd door de nieren. De buffers hiervoor zijn:

  • Fosfaat (6,8)
  • Ammonium (9,2)
  • Bicarbonaat (6,1)
  • Creatinine (5,0)
  • Urinezuur (5,8)

Dit is afhankelijk van de urine pH en de beschikbaarheid.

Buffercapaciteit:

Gesloten en open buffersystemen hebben een verschillende buffercapaciteit (b):

  • Gesloten systemen
    • Totale buffercapaciteit van eiwitten en fosfaten = 25 mmol/pH
    • In een gesloten systeem kan CO2 niet kan ontsnappen → het weefsel wordt slecht doorbloed (ischemie) en de buffercapaciteit (b) neemt sterk af
    • βgesloten= 2,3[TB] ([H+] x K])/(H++ K])2
      • Waarin [TB] = de totale bufferconcentratie
      • Hoe groter [TB], des te groter β
      • De buffercapaciteit is dus maximaal als [H+] = K, dus als pH = pK
      • Voor iedere buffercapaciteit in het bloed is er een curve, die samen in één figuur gezet kunnen worden
        • Tandradmodel: iedere verandering in [H+] wijzigt de verhouding van ongeprotoneerde en geprotoneerde componenten van alle buffers
          • Er is een isohydrisch principe: voor elke buffer die aanwezig is geldt dezelfde pH (alle buffers absorberen protonen)
        • De top van de buffercapaciteit voor elke buffer ligt op een andere plek, deze wordt namelijk bepaald door de pK, die specifiek is voor elke buffer
          • De maximale buffercapaciteit van het bloed is ongeveer 25 mM/pH unit
  • Open systemen
    • Totale buffercapaciteit van een bicarbonaat = 2,3 [HCO3-] = 55 mmol/pH
    • De reactie hierbij is: H2O + CO2 <-> H2CO3 <-> H++ HCO3-
      • Als er H+wordt toegevoegd, wordt er CO2 gevormd, wat vervolgens wordt uitgeblazen
      • Als CO2 niet kan ontsnappen, bijv. als het weefsel slecht of niet wordt doorbloed (ischemie), neemt bdramatisch af → βHCO3-gesloten is slechts 14 mM/pH unit
    • Een open buffersysteem is sterker, omdat de pCO2 en HCO3- kunnen worden aangepast waardoor de effectiviteit toeneemt

De buffercapaciteit is maximaal als [H+] = K, dus als pH = pK.

Concluderend:

  • In een open systeem wordt de buffercapaciteit exponentieel groter met de pH
  • In een gesloten systeem bereikt de buffercapaciteit een maximum bij de pK
  • De bicarbonaatconcentratie in het bloed is 24, de pH van het bloed is 7,4
  • De totale buffercapaciteit van het bloed is:
    • Eiwitten/fosfaten: ongeveer 25 mmol/pH unit
    • Bicarbonaatbuffer: ongeveer 55 mmol/pH unit

 

Image

Access: 
Public

Image

Join WorldSupporter!
This content is used in:

Collegeaantekeningen bij Basis tot Homeostase 2019/2020

Search a summary

Image

 

 

Contributions: posts

Help other WorldSupporters with additions, improvements and tips

Add new contribution

CAPTCHA
This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.
Image CAPTCHA
Enter the characters shown in the image.

Image

Spotlight: topics

Check the related and most recent topics and summaries:
Institutions, jobs and organizations:
Activity abroad, study field of working area:
This content is also used in .....

Image

Check how to use summaries on WorldSupporter.org

Online access to all summaries, study notes en practice exams

How and why use WorldSupporter.org for your summaries and study assistance?

  • For free use of many of the summaries and study aids provided or collected by your fellow students.
  • For free use of many of the lecture and study group notes, exam questions and practice questions.
  • For use of all exclusive summaries and study assistance for those who are member with JoHo WorldSupporter with online access
  • For compiling your own materials and contributions with relevant study help
  • For sharing and finding relevant and interesting summaries, documents, notes, blogs, tips, videos, discussions, activities, recipes, side jobs and more.

Using and finding summaries, notes and practice exams on JoHo WorldSupporter

There are several ways to navigate the large amount of summaries, study notes en practice exams on JoHo WorldSupporter.

  1. Use the summaries home pages for your study or field of study
  2. Use the check and search pages for summaries and study aids by field of study, subject or faculty
  3. Use and follow your (study) organization
    • by using your own student organization as a starting point, and continuing to follow it, easily discover which study materials are relevant to you
    • this option is only available through partner organizations
  4. Check or follow authors or other WorldSupporters
  5. Use the menu above each page to go to the main theme pages for summaries
    • Theme pages can be found for international studies as well as Dutch studies

Do you want to share your summaries with JoHo WorldSupporter and its visitors?

Quicklinks to fields of study for summaries and study assistance

Main summaries home pages:

Main study fields:

Main study fields NL:

Follow the author: nathalievlangen
Work for WorldSupporter

Image

JoHo can really use your help!  Check out the various student jobs here that match your studies, improve your competencies, strengthen your CV and contribute to a more tolerant world

Working for JoHo as a student in Leyden

Parttime werken voor JoHo

Statistics
2222