Тема занятия: «Буферные системы крови. Кислотно – основное состояние организма».

Общая цель:  Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия и научиться применять учебный материал в своей будущей профессии врача.

Учебные вопросы занятия:

Буферное действие  - основной механизм протолитического гомеостаза организма. Буферные растворы: определение, классификация по составу и действию. Механизм действия буферных систем. Характеристика буферных систем: Расчет pH буферных систем. Уравнение Гендерсона-Гессельбаха. Буферная емкость: определение и формула расчета. Зона буферного действия: определение, формула расчета. Буферные системы крови: гидрокарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая, протеиновая, их состав, механизм действия, буферная емкость. Понятие о кислотно-основном состоянии организма.

6.1. Щелочной резерв крови: определение и количественная оценка.

6.2. Ацидоз, его виды.

6.3. Алкалоз, его виды.

  7.Применение реакции нейтрализации в фармакотерапии: лекарственные средства с кислотными и основными свойствами (гидрокарбонат натрия, оксид и пероксид магния, трисамин и др.).

При подготовки к занятию Вам необходимо повторить:

    протонную теорию кислот и оснований И. Бренстеда и Т. Лоури; понятие «кислота» и «основание» Бренстеда; сущность кислотно-основного (протолитического) взаимодействия.

При отработке 1 вопроса следует обратить внимание на:

    Состояние гомеостаза и кислотно-основные (протолитическое) равновесие как одну из его составляющих; сущность буферного действия, заключающуюся в способности сохранять постоянство значений рН биосред при незначительных внешних воздействиях.

При отработке 2 вопроса обратить внимание на:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?
    понятие буферные растворы; буферные системы; запись буферных систем в виде сопряженных кислотно-основных пар; зону буферного действия различных буферных систем.

При отработке 3 вопроса обратить внимание на:

    механизм действия буферных растворов при добавлении кислоты или щелочи; зависимость pH буферного раствора от разведения.

При отработке 4 вопроса обратить внимание на:

    уравнение Гендерсона-Гассельбаха, его анализ: от чего зависит pH буферного раствора; определение буферной емкости, её количественную оценку, формулу по которой она рассчитывается; зависимость буферной емкости от различных факторов зону буферного действия, формулу расчета,  зависимость от различных факторов.

При отработке 5 вопроса обратить внимание на:

    буферные системы крови и слюны; состав всех буферных систем крови в виде сопряженных кислотно-основных пар; механизм действия буферных систем крови (по выбору); распределение буферных систем крови по буферной емкости в плазме и эритроците.

При отработке 6 вопроса, обратить внимание на:

    щелочной резерв крови: чем он обеспечивается; факторы, влияющие на изменение щелочного резерва крови и приводящие к смещению pH крови; смещение кислотно-основного равновесия: ацидоз и алкалоз, их виды; возможную  коррекцию  кислотно-основного равновесия.

При отработке 7 вопроса, обратить внимание на:

    химические свойства лекарственных средств, применяемых для устранения нарушений кислотно-основного равновесия; реакции нейтрализации с указанными соединениями.

Рекомендуемая литература:

Основная литература

1. Общая химия. Учебник для медицинских вузов. (, ), 976 с. – М,: «ГЭОТАР-Медиа.», 2009 г.

Дополнительная литература

Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов

Учебник для медицинских вузов (, , и др. Ред. ), 560 с. – М,: «Высшая шк.», 1993 г.

Химия. основы химии живого. () 2 изд., 766 с – С-Пб.,: «Химиздат»

Экспериментальная работа.

Лабораторная работа № 1. «Определение буферной емкости сыворотки крови».

В I колбу 5 мл сыворотки крови (pH = 7,4) + 2 капли индикатора фенолфталеина

Во II колбу 5 мл сыворотки крови (pH = 7,4) + 2 капли индикатора метилоранжевого.

I колбу титруют раствором NaOH до появления малиновой окраски (pH = 8,4)

II колбу титруют раствором HCl до появления оранжево-розового окрашивания (pH = 3,4).

Записываем объемы (в мл) затраченных растворов NaOH и HCl:

I колба – V (NaOH)  -  мл

II колба – V (HCl) -  мл

Вычисляют буферную емкость сыворотки крови по кислоте и по щелочи:

Bк = CfHCl• VHCl/(pH0-pH1) •Vсыв. крови = моль/л

Вщ = = CfNaOH• VNaOH/(pH0-pH1) •Vсыв. крови =  моль/л

В выводе сравнивают вычисленные значения буферной емкости сыворотки крови по кислоте и по щелочи и объясняют, почему они различны.

Для лучшего запоминания материала Вы можете составить краткий конспект ответов на вопросы этой темы.

Приложение

Эталон билета «контроль на входе».

Билет № 1

Буферные растворы, буферные системы организма

Значение pH буферных растворов при добавлении небольших количеств кислот и оснований: сохраняются постоянными, т. к. добавляемые катионы водорода и анионы гидроксила связываются соответственно акцепторами и донорами протонов буферной системы; сохраняются примерно постоянными до тех пор, пока концентрации компонентов буферных систем будут превышать концентрации добавляемых ионов; изменяются, т. к. изменяются концентрации кислот и оснований к системе. При добавлении NaOH к буферной системе HPO42-/H2PO4-: активная концентрация HPO42- увеличивается, H2PO4- уменьшается; активная концентрация H2PO4- увеличивается, HPO42- уменьшается; активные концентрации HPO4- и H2PO4- не изменяются. Ацидоз – это: уменьшение кислотной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой; увеличение кислотной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой; увеличение основной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой. Физиологическое значение pH поддерживается при соотношении компонентов бикарбонатной буферной системы, равном: [HCO3-]/[CO2] = 1:18; [HCO3-]/[CO2] = 4:1; [HCO3-]/[CO2] = 18:1; [HCO3-]/[CO2] = 1:4. При вдыхании чистого кислорода за счет уменьшения парциального давления СO2 в легких развивается: респираторный ацидоз; респираторный алкалоз; pH не изменяется; метаболический ацидоз.

Эталон ответа на билет «контроль на входе»

Буферные растворы – это растворы при добавлении в которые кислоты или щелочи, или при разведении pH раствора не изменяется. Буферные растворы представляют собой сопряженные кислотно-основные пары, связанные переносом протона – ответ 2. При добавлении NaOH к буферной системе HPO42-/H2PO4- будет протекать реакция:

NaOH + H2PO4- ↔ Na+ + HPO42- + H2O,

поэтому активная концентрация HPO42- увеличивается, а H2PO4- - уменьшается;

Ответ 1.

Ацидоз – это уменьшение кислотной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой.

Ответ 1.

Физиологическое значение pH поддерживается при соотношении компонентов гидрокарбонатной буферной системы, равном 18:1, т. к.

pH = pK (H2CO3) + lg [HCO3-]/S • pCO2 = 6,1 + lg 18 = 6,1 + 1.25 = 7, 35

Ответ 3.

При вдыхании чистого кислорода за счет уменьшения парциального давления CO2  в легких развивается респираторный алкалоз.

Ответ 2.

Таким образом: 1 – 2  2 –1  3 – 1 4 – 3  5 – 2

Эталон билета «контроль на выходе»

Билет 9.

Какая буферная система вносит максимальный вклад в буферную емкость эритроцитов?

а) фосфатная  в) гемоглобиновая

б) белковая  г) гидрокарбонатная

  2.  Раствор питьевой соды имеет pH = 8,5. Каково значение pOH для этого раствора?

  а) 14  б) 5,5  в) 1,5  г) 8,5

  3. Если pH крови составляет 7,4, то концентрация катионов водорода в крови 

  составляет [моль/л]:

  а) 14,8  б) 10-7,4  в) 7,4 • 10-1

Эталон ответа на билет «контроль на выходе»

Максимальный вклад в буферную емкость эритроцитов вносит гемоглобиновая буферная система (35 %)

Ответ: в

Значение pOH в растворе питьевой соды будет:

pOH = 14 –pH = 14-8,5 = 5,5

Ответ: б

Если pH крови составляет 7,4, то концентрация катионов водорода в крови составляет:

pH = - lg [H+];  7,4 = - lg [10-7,4],

т. о. это 10-7,4 моль/л

Ответ: б

Перечень вопросов для защиты лабораторных работ по теме «Буферные системы»

Концентрацией каких ионов определяется характер среды в водных растворах? Дайте определение понятиям: общая кислотность, активная кислотность, потенциальная кислотность? Дайте определение буферной емкости. Напишите формулу по которой рассчитывается буферная емкость? Почему в крови определяется буферная емкость и по кислоте и по щелочи? Укажите сопряжённые основания для следующих источников протонов:

H2C2O4, H2O, H2PO4?

Укажите сопряженную кислоту для следующих оснований:

F-, NH3, HbO2-?

Раствор имеет pH = 5,8. Какая это среда? Какое при этом имеет значение pOH? Какие факторы влияют на величину буферной емкости? Напишите формулу расчета буферной емкости? Определение ацидоза, его виды? Определение алкалоза, его виды? Раствор имеет pOH = 3,9. Каково значение pH? Что такое водородный показатель? Напишите кислотно-основную пару, образующую в организме гидрокарбонатный буфер? Напишите реакции характеризующие механизм действия фосфатного буфера? Что такое щелочной резерв крови? Какие сопряженные основания обеспечивают щелочной резерв крови? Напишите формулу Гендерсона-Гассельбаха для расчета pH крови? Изменяется ли pH буферного раствора при разбавлении? Дайте определение. Каким показателем количественно оценивается щелочной резерв? Какое значение имеет pH крови в состоянии кислотно-основного равновесия? Какие буферные системы поддерживают буферную емкость в плазме крови? во внутренней среде? Какие буферные системы поддерживают буферную емкость во внутренней среде эритроцитов?