Im Gewebe produziert die Zellatmung Kohlendioxid als Abfallprodukt; Als eine der Hauptrollen des Herz-Kreislauf-Systems wird der größte Teil dieses CO2 durch seine Hydratation zu Bicarbonat-Ionen schnell aus dem Gewebe entfernt. Das im Blutplasma vorhandene Bicarbonat-Ion wird in die Lunge transportiert, wo es wieder zu CO2 dehydriert und beim Ausatmen freigesetzt wird. Diese Hydratations- und Dehydratisierungsumwandlungen von CO2 und H2CO3, die normalerweise sehr langsam sind, werden durch Carboanhydrase sowohl im Blut als auch im Zwölffingerdarm erleichtert. Im Blut dient das Bicarbonat-Ion zur Neutralisierung von Säure, die durch andere Stoffwechselprozesse (z. B. Milchsäure, Ketonkörper) in das Blut eingebracht wird; Ebenso werden alle Basen (z. B. Harnstoff aus dem Katabolismus von Proteinen) durch Kohlensäure (H2CO3) neutralisiert.

RegulationEdit

Wie durch die Henderson–Hasselbalch-Gleichung berechnet, um einen normalen pH-Wert von 7,4 im Blut aufrechtzuerhalten (wobei der pKa von Kohlensäure bei physiologischer Temperatur 6,1 beträgt), muss ein 20: 1-Verhältnis von Bicarbonat zu Kohlensäure konstant aufrechterhalten werden; diese Homöostase wird hauptsächlich durch pH-Sensoren in der Medulla oblongata des Gehirns und wahrscheinlich in den Nieren vermittelt, die über negative Rückkopplungsschleifen mit Effektoren im Atmungs- und Nierensystem verbunden sind. Im Blut der meisten Tiere ist das Bicarbonatpuffersystem über die Atmungskompensation mit der Lunge gekoppelt, wobei sich die Geschwindigkeit und / oder Tiefe der Atmung ändert, um Änderungen der CO2-Blutkonzentration auszugleichen. Nach dem Prinzip von Le Chatelier drückt die Freisetzung von CO2 aus der Lunge die Reaktion oben nach links, wodurch Carboanhydrase CO2 bildet, bis die gesamte überschüssige Säure entfernt ist. Die Bicarbonatkonzentration wird auch durch die Nierenkompensation weiter reguliert, den Prozess, bei dem die Nieren die Konzentration von Bicarbonationen regulieren, indem sie H + −Ionen in den Urin absondern und gleichzeitig HCO-
3-Ionen in das Blutplasma resorbieren oder umgekehrt, je nachdem, ob der Plasma-pH-Wert fällt oder steigt.

Henderson–Hasselbalch–Gleichungbearbeiten

Eine modifizierte Version der Henderson-Hasselbalch-Gleichung kann verwendet werden, um den pH-Wert von Blut auf Bestandteile des Bicarbonat-Puffersystems zu beziehen:

pH = p K a H 2 CO 3 + log ⁡ ( ) , {\displaystyle {\ce {pH}}={\textrm {p}}K_{a~{\ce {H_2CO_3}}}+\log \left({\frac {}{}}\right),}

wobei:

• pKa H2CO3 der negative Logarithmus base 10) der sauren Dissoziationskonstante der Kohlensäure. Es ist gleich 6.1.
• ist die Konzentration von Bicarbonat im Blut
• ist die Konzentration von Kohlensäure im Blut

Bei der Beschreibung von arteriellem Blutgas wird die Henderson–Hasselbalch-Gleichung normalerweise in Bezug auf pCO2, den Partialdruck von Kohlendioxid, und nicht in H2CO3 angegeben. Diese Größen werden jedoch durch die Gleichung in Beziehung gesetzt:

= k H CO 2 × p CO 2 , {\displaystyle =k_{\ce {H~CO_{2}}}\times p_{\ce {CO_{2}}},}

wo:

• ist die Konzentration von Kohlensäure im Blut
• kH CO2 ist eine Konstante einschließlich der Löslichkeit von Kohlendioxid im Blut. kH CO2 ist ungefähr 0,03 (mmol/ L) / mmHg
• pCO2 ist der Partialdruck von Kohlendioxid im Blut

zusammengenommen kann die folgende Gleichung verwendet werden, um den pH-Wert des Blutes mit der Konzentration von Bicarbonat und dem Partialdruck von Kohlendioxid in Beziehung zu setzen:

pH = 6,1 + log ⁡ (0,0307 × p CO 2), {\displaystyle {\ce {pH}}=6,1+\log \frac {}{0.0307\zeiten p_{{\ce {CO_2}}}}}\rechts),}

wobei:

• pH ist der Säuregehalt im Blut
• ist die Konzentration von Bicarbonat im Blut, in mmol/L
• pCO2 ist der Partialdruck von Kohlendioxid im Blut, in mmHg

Ableitung der Kassirer–Bleich–Näherungbearbeiten

Die Henderson−Hasselbalch-Gleichung, die aus dem Gesetz der Massenwirkung abgeleitet ist, kann in Bezug auf den PH-Wert der bicarbonat-Puffersystem, um eine einfachere Gleichung, die eine schnelle Annäherung an die H + oder HCO-
3 Konzentration ohne die Notwendigkeit, Logarithmen berechnen liefert ergeben:

K a , H 2 CO 3 = {\displaystyle K_{a,{\ce {H_2CO_3}}}={\frac {}{}}}

Da der Partialdruck von Kohlendioxid viel einfacher zu aus der Messung von Kohlensäure wird anstelle der Kohlensäurekonzentration die Henry’sche Löslichkeitskonstante – die den Partialdruck eines Gases mit seiner Löslichkeit in Beziehung setzt – für CO2 im Plasma verwendet. Nach dem Umordnen der Gleichung und Anwenden des Henrys wird die Gleichung zu:

= K ‚ ⋅ 0.03 p CO2 , {\displaystyle{\frac {K’\cdot 0,03 p_{{\ce {CO_2}}}}{}},}

wobei K‘ die Dissoziationskonstante von der PKA der Kohlensäure 6.1 ist, die gleich 800nmol/L ist (da K‘ = 10−pKa = 10−(6.1) ≈ 8.00X10−07mol/L = 800nmol/ L).

Durch Multiplikation von K‘ (ausgedrückt als nmol/ L) und 0,03 (800 X 0,03 = 24) und Umlagerung in Bezug auf HCO-
3 wird die Gleichung vereinfacht zu:

= 24 p CO 2 {\displaystyle =24{\frac {p_{{\ce {CO_2}}}}{}}}