Hemoglobin as a buffer

náhled|Hemoglobin

Proteiny jako důležitý intracelulární pufr

Hemoglobin

Proteiny díky své vysoké koncentraci, zvláště uvnitř buňky, patří mezi nejhojnější pufry v lidském organismu.
pH buněk, které je lehce nižší než pH v extracelulární tekutině, se nicméně mění přibližně úměrně s pH v extracelulární tekutině. Dochází zde k mírné difusi iontů H⁺ a HCO₃^- skrz buněčnou membránu, a to i přesto že tyto ionty vyžadují několik hodin k tomu, aby se dostaly do rovnováhy s extracelulární tekutinou. Výjimkou je rychlé ustanovení rovnováhy, které s objevuje v červených krvinkách.

Oxid uhličitý (CO₂) je schopen rychle difundovat skrz všechny buněčné membrány. Tato difuse prvků bikarbonátového pufrovacího systému způsobuje změnu pH intracelulární tekutiny v případě, že se změní pH v extracelulární tekutině. Z tohoto důvodu pufrovací systém uvnitř buňky pomáhá zabránit změnám v pH extracelulární tekutiny. Může trvat ale i několik hodin, než pufrovací systém uvnitř buňky dosáhne maximální efektivity.

Hemoglobin

V červené krvince je hemoglobin (Hb) a funguje jako důležitý pufr:
H⁺ + Hb ↔ HHb

Přibližně 60 až 70 % všech chemických pufrů tělních tekutin se nachází uvnitř buněk a většina z nich pochází z intracelulárních proteinů. Vyjma červených krvinek, pozvolnost se kterou se H⁺ a HCO₃^- transportují skrz membránu se často opožďuje o několik hodin do maximální schopnosti intracelulárního proteinu pufrovat extracelulární acidobazické abnormality.

Vedle vysoké koncentrace proteinů v buňkách přispívá k jejich pufrovací síle fakt, že pK mnoha těchto proteinových systémů je docela blízké intracelulárnímu pH.

Izohydrický princip

Izohydrický princip je princip, kdy všechny pufry v běžném roztoku jsou vyvažovány stejnou koncentrací H⁺.

Mluvili jsme o pufrech, jak pracují individuálně v tělních tekutinách. Nicméně pracují společně, protože všem reakcím ve všech systémech je společná výměna H⁺. Proto, změní-li se extracelulární koncentrace H⁺, rovnováha všech pufrových systémů se změní naráz. Tento jev se nazývá izohydrický princip a popisuje jej následující vzorec:

H⁺=K₁ × (HA₁)/A₁ = K₂ × (HA₂)/A₂ = K₃ × (HA₃)/A₃

K1, K2 a K3 jsou disociační konstanty třích příslušných kyselin a A1, A2 a A3 jsou koncentrace volných, negativně nabitých iontů. Dohromady představují základ tří pufrových systémů. Důsledek tohoto principu je, že jakýkoliv vnější zásah, který by změnil rovnováhu jednoho z pufrů, změní rovnováhu i ostatních dvou. Pufrovací systémy si mezi sebou předávají H⁺ a tím působí jako pufry i vzájemně jeden na druhý.

Links

Související články

• Bicarbonate buffer
• Fosfátový pufr
• Hemoglobin a jeho deriváty
• Proteinový pufrační systém
• Pufrační systémy

Bicarbonate buffer

Použitá literatura

• GUYTON, A.C. – HALL, J.E.. Guyton and Hall textbook of medical physiology. 12. edition. Philadelphia : Saunders/Elsevier, 2011. ISBN 9781416045748.