Nel tessuto, la respirazione cellulare produce anidride carbonica come prodotto di scarto; come uno dei ruoli primari del sistema cardiovascolare, la maggior parte di questa CO2 viene rapidamente rimossa dai tessuti mediante la sua idratazione allo bic bicarbonato. Lo bic bicarbonato presente nel plasma sanguigno viene trasportato ai polmoni, dove viene disidratato in CO2 e rilasciato durante l’espirazione. Queste conversioni di idratazione e disidratazione di CO2 e H2CO3, che sono normalmente molto lente, sono facilitate dall’anidrasi carbonica sia nel sangue che nel duodeno. Mentre nel sangue, lo bic bicarbonato serve a neutralizzare l’acido introdotto nel sangue attraverso altri processi metabolici (ad esempio acido lattico, corpi chetonici); allo stesso modo, qualsiasi base (ad esempio urea dal catabolismo delle proteine) viene neutralizzata dall’acido carbonico (H2CO3).

RegulationEdit

Come calcolato dall’equazione di Henderson-Hasselbalch, per mantenere un pH normale di 7,4 nel sangue (per cui il pKa dell’acido carbonico è 6,1 a temperatura fisiologica), deve essere costantemente mantenuto un bicarbonato 20: 1 in acido carbonico; questa omeostasi è principalmente mediata da sensori di pH nel midollo allungato del cervello e probabilmente nei reni, collegati tramite anelli di feedback negativo agli effettori nei sistemi respiratorio e renale. Nel sangue della maggior parte degli animali, il sistema tampone bicarbonato è accoppiato ai polmoni tramite compensazione respiratoria, il processo mediante il quale la velocità e/o la profondità della respirazione cambia per compensare i cambiamenti nella concentrazione ematica di CO2. Secondo il principio di Le Chatelier, il rilascio di CO2 dai polmoni spinge la reazione sopra a sinistra, causando l’anidrasi carbonica a formare CO2 fino a rimuovere tutto l’acido in eccesso. La concentrazione di bicarbonato è anche ulteriormente regolata dalla compensazione renale, il processo mediante il quale i reni regolano la concentrazione di ioni bicarbonato secernendo ioni H+ nelle urine mentre, allo stesso tempo, riassorbono gli ioni HCO−
3 nel plasma sanguigno, o viceversa, a seconda che il pH plasmatico diminuisca o aumenti, rispettivamente.

Henderson–Hasselbalch equationEdit

Una versione modificata di Henderson–Hasselbalch equazione può essere utilizzata per correlare il pH del sangue ai componenti del bicarbonato di buffer di sistema:

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

in cui:

• pKa H2CO3 è negativo logaritmo (in base 10) la costante di dissociazione acida dell’acido carbonico. È uguale a 6.1.
• è la concentrazione di bicarbonato nel sangue
• è la concentrazione di acido carbonico nel sangue

Quando si descrive il gas del sangue arterioso, l’equazione di Henderson–Hasselbalch viene solitamente citata in termini di pCO2, la pressione parziale dell’anidride carbonica, piuttosto che H2CO3. Tuttavia, queste grandezze sono legate dall’equazione:

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

dove:

• è la concentrazione di acido carbonico nel sangue
• kH CO2 è una costante compresa la solubilità dell’anidride carbonica nel sangue. kH CO2 è di circa 0.03 (mmol/L)/mmHg
• la pCO2 è la pressione parziale di anidride carbonica nel sangue,

Presi insieme, la seguente equazione può essere utilizzata per correlare il pH del sangue la concentrazione di bicarbonato e la pressione parziale di anidride carbonica:

pH = 6.1 + log ⁡ ( 0.0307 × p CO 2 ) , {\displaystyle {\ce {pH}}=6.1+\log \left({\frac {}{0.0307\times p_{{\ce {CO_2}}}}}\right),}

dove:

• pH è l’acidità nel sangue
• è la concentrazione di bicarbonato nel sangue, in mmol/L
• la pCO2 è la pressione parziale di anidride carbonica nel sangue, in mmHg

Derivazione del Kassirer–Bleich approximationEdit

Henderson–Hasselbalch equazione, che è derivata dalla legge di azione di massa, può essere modificata rispetto al bicarbonato di buffer di sistema per produrre una semplice equazione che fornisce una rapida ravvicinamento delle H+ o HCO−
3 concentrazione, senza la necessità di calcolare i logaritmi:

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

Dal momento che la pressione parziale di anidride carbonica è molto più facile da ottenere dalla misura di acido carbonico, la legge di Henry solubilità costante che riguarda la pressione parziale di un gas per la sua solubilità – per CO2 nel plasma è utilizzato in sostituzione della concentrazione di acido carbonico. Dopo aver riorganizzato l’equazione e applicato la legge di Henry, l’equazione diventa:

= K ‘ 0 0.03 p CO 2 , {\displaystyle ={\frac {K’\cdot 0.03p_{{\ce {CO_2}}}}{}},}

dove K è la costante di dissociazione dalla pKa dell’acido carbonico, 6.1, che è pari a 800nmol/L (dato che K’ = 10−pKa = 10−(6.1) ≈ 8.00X10−07mol/L = 800nmol/L).

Moltiplicando K ‘ (espresso come nmol / L) e 0,03 (800 X 0,03 = 24) e riorganizzando rispetto a HCO –
3, l’equazione è semplificata in:

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