Puferi i Henderson-Hasselbalchova jednačina
Puferi ograničavaju promjenu pH kada tečnost primi ili izgubi vodonične jone. Njihov značaj nije u tome da kiselinu učine nepostojećom, nego da raspodijele H+ između slobodnog i vezanog oblika. Na taj način nagla promjena acidobaznog opterećenja izaziva manju promjenu slobodnog H+, dok pluća i bubrezi mijenjaju sastav tečnosti. Henderson-Hasselbalchova jednačina matematički povezuje taj raspored sa pH i omogućava da se mehanizam objasni bez pamćenja izolovanih brojeva.
Šta pufer zapravo radi
Jednostavan pufer može se predstaviti slabom kiselinom HA i njenom konjugovanom bazom A−. Baza prihvata H+ i prelazi u kiselinski oblik. Kada se H+ uklanja iz rastvora, HA može otpustiti dio vezanog H+ i povećati bazni oblik. Oba oblika zato služe kao međusobno povezana rezerva.
Pri dodatku kiseline najveći dio dodatih H+ može završiti vezan za pufer, pa slobodna koncentracija poraste mnogo manje od ukupno dodate količine. Međutim, vezivanje nije izlučivanje. Organizam i dalje mora riješiti acidobazno opterećenje, a pufer ima ograničenu raspoloživu količinu baznog oblika.
pH je logaritamska veličina. U pojednostavljenim fiziološkim proračunima piše se pH ≈ −log10[H+], kada se koncentracija iskazuje u mol/L. Precizna termodinamička definicija koristi aktivnost H+, a ne samu koncentraciju. Logaritamski zapis omogućava pregledno poređenje veoma malih koncentracija, ali promjene pH zato nisu linearne promjene količine kiseline.
Od ravnoteže do jednačine
Slaba kiselina djelimično disocira: HA ⇌ H+ + A−. Konstanta disocijacije povezuje koncentracije tih oblika. Kada se ravnoteža napiše logaritamski, dobija se Henderson-Hasselbalchova jednačina.
- Simboli
- pKa je negativni dekadni logaritam konstante disocijacije, A− bazni oblik, HA kiselinski oblik
- Jedinice
- Obje koncentracije u istoj jedinici, njihov odnos i pH bez jedinice
- Uslovi i pretpostavke
- Ravnotežni model slabe kiseline i konjugovane baze koristi koncentracije kao aproksimaciju aktivnosti
Odnos je nosilac informacije. Kada su koncentracije jednake, njihov količnik je jedan, logaritam je nula i pH odgovara pKa. Više baznog oblika povećava pH, a veći udio kiselinskog oblika ga smanjuje.
Dva rastvora mogu imati isti odnos i isti pH, a različitu otpornost prema dodatku kiseline. Rastvor sa većom ukupnom koncentracijom pufera raspolaže većom količinom molekula koji mogu prihvatiti ili otpustiti H+. pH i puferski kapacitet zato nisu sinonimi. U zatvorenom sistemu sa fiksnom ukupnom količinom jednostavnog pufera kapacitet je najveći oko njegovog pKa.
Bikarbonatni sistem
U fiziološkoj tečnosti važna je ravnoteža CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−. Karboanhidraza ubrzava uspostavljanje ravnoteže između CO2, vode i produkata te reakcije. Bikarbonat prihvata H+, a nastali ugljen-dioksid može biti prenesen do pluća i uklonjen.
Za praktičan proračun plazme kiselinski doprinos opisuje se rastvorenim CO2. Njegova koncentracija zavisi od PCO2 i koeficijenta rastvorljivosti. Pri približno 37 °C koristi se koeficijent 0,03 mmol/L/mmHg i efektivni pKa oko 6,1.
- Simboli
- HCO3− je koncentracija bikarbonata, PCO2 parcijalni pritisak ugljen-dioksida, 0,03 koeficijent rastvorljivosti CO2
- Jedinice
- HCO3− u mmol/L, PCO2 u mmHg, koeficijent u mmol/L/mmHg
- Uslovi i pretpostavke
- Aproksimacija za plazmu oko 37 °C, obje komponente odnosa iskazane u mmol/L
Važno je da imenilac nije samo PCO2. Pritisak u mmHg ne može se direktno porediti sa koncentracijom u mmol/L. Množenje koeficijentom pretvara pritisak u koncentraciju rastvorenog CO2 i čini odnos dimenzionalno ispravnim.
Udžbenički orijentir za arterijsku plazmu je bikarbonat oko 24 mmol/L uz PCO2 oko 40 mmHg. Tada rastvoreni CO2 iznosi približno 1,2 mmol/L, odnos je oko 20, a proračunati pH oko 7,40. Ove vrijednosti ilustruju ravnotežu zdrave odrasle osobe, a nisu samostalan kriterijum za tumačenje pojedinačnog nalaza.
Zašto otvoren sistem mijenja priču
pH arterijske plazme nalazi se iznad pKa bikarbonatnog para. Kada bi taj par bio zatvoren u posudi, njegova funkcija bila bi ograničena početnom količinom obje komponente. U organizmu se CO2 kontinuirano razmjenjuje sa plućima, dok bubrezi čuvaju filtrirani bikarbonat i doprinose stvaranju novog. Zato sistem nije zatvorena posuda.
Ventilacija utiče na PCO2. Bubrežno rukovanje H+ i HCO3− utiče na baznu komponentu. Njihova koordinacija omogućava da odnos ostane povoljan uprkos stalnom metabolizmu. Hemoglobin, drugi proteini i fosfati istovremeno učestvuju u puferovanju. Fosfat je naročito značajan unutar ćelija i u tubularnoj tečnosti, dok hemoglobin pruža važan intracelularni pufer eritrocita.
Puferi u istoj tečnosti povezani su zajedničkim slobodnim H+. Promjena jednog para zato se odražava na ostale. Jednačina za bikarbonat opisuje njihov zajednički pH, ali ne govori da bikarbonat sam obavlja sve puferovanje.
Klinička korelacija
Primarno zadržavanje CO2 povećava kiselinski doprinos i predstavlja osnovu respiratorne acidoze. Primarni gubitak bikarbonata smanjuje bazni doprinos i predstavlja jedan od mehanizama metaboličke acidoze. U oba slučaja pH može pasti, ali je početna promjena različita. Kompenzatorni odgovor mijenja drugu komponentu i ublažava promjenu odnosa.
Ako se u izolovanom računu PCO2 udvostruči, a bikarbonat zadrži nepromijenjenim, pH iz početnog modela pada približno na 7,10. To nije predviđanje stvarnog odgovora krvi: drugi puferi i bubrežna regulacija mogu promijeniti bikarbonat. Takav račun razdvaja uticaj imenitelja od cjelokupne fiziološke reakcije.
Zapamti
- Puferovanje mijenja raspodjelu H+, dok izlučivanje rješava opterećenje organizma.
- Henderson-Hasselbalchova jednačina opisuje odnos baze i kiseline, a ukupna količina određuje dio kapaciteta.
- Bikarbonatni sistem povezuje pluća i bubrege, uz istovremeno djelovanje drugih pufera.
Izvori
- Hall JE, Hall ME. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 15. izdanje. Elsevier, 2026. Poglavlje 31.
- Boron WF, Boulpaep EL. Medical Physiology: A Cellular and Molecular Approach. Updated Second Edition. Saunders/Elsevier, 2012. Poglavlje 28.
- Costanzo LS. BRS Physiology. 7. izdanje. Wolters Kluwer, 2019. Poglavlje 5.
- Barrett KE, Barman SM, Brooks HL, Yuan JX-J. Ganong’s Review of Medical Physiology. 26. izdanje. McGraw-Hill Education, 2019. Poglavlje 35.
- IUPAC. pH, Gold Book, odrednica P04524. Compendium of Chemical Terminology,5. izdanje,2025. DOI:10.1351/goldbook.P04524. Dopunski izvor za formalnu definiciju pH.
Napravi besplatan nalog da nastaviš sa čitanjem
Ostatak ovog članka, cijeli wiki i alati za učenje otključavaju se jednim klikom. Bez kartice, bez pretplate.