in weefsel produceert cellulaire ademhaling kooldioxide als afvalproduct; als een van de belangrijkste rollen van het cardiovasculaire systeem wordt het grootste deel van dit CO2 snel uit de weefsels verwijderd door hydratatie tot bicarbonaation. Het in het bloedplasma aanwezige bicarbonaation wordt naar de longen getransporteerd, waar het wordt uitgedroogd tot CO2 en vrijkomt tijdens de uitademing. Deze hydratatie-en dehydratatieconversies van CO2 en H2CO3, die normaal zeer langzaam zijn, worden vergemakkelijkt door koolzuuranhydrase in zowel het bloed als de twaalfvingerige darm. Terwijl bicarbonaation in het bloed dient om zuur te neutraliseren dat door andere metabolische processen in het bloed wordt ingebracht (bv. melkzuur, ketonlichamen); evenzo worden alle basen (bv. ureum uit het katabolisme van eiwitten) geneutraliseerd door koolzuur (H2CO3).

Regulatie Edit

volgens De Henderson-Hasselbalch-vergelijking moet, om een normale pH van 7,4 in het bloed te handhaven (waarbij de pKa van koolzuur 6,1 bij fysiologische temperatuur is), een 20:1 bicarbonaat op koolzuur constant worden gehandhaafd; deze homeostase wordt voornamelijk gemedieerd door pH-sensoren in de medulla oblongata van de hersenen en waarschijnlijk in de nieren, gekoppeld via negatieve terugkoppelingslussen aan effectoren in de luchtwegen en de nieren. In het bloed van de meeste dieren wordt het bicarbonaatbuffersysteem gekoppeld aan de longen via ademhalingscompensatie, het proces waarbij de snelheid en/of diepte van de ademhaling verandert om veranderingen in de bloedconcentratie van CO2 te compenseren. Volgens het principe van Le Chatelier duwt het vrijkomen van CO2 uit de longen de reactie naar links, waardoor koolzuuranhydrase CO2 vormt totdat alle overtollige zuur is verwijderd. De concentratie van bicarbonaat wordt ook verder gereguleerd door renale compensatie, het proces waarbij de nieren de concentratie van bicarbonaationen regelen door H+−ionen in de urine af te scheiden en tegelijkertijd HCO –
3-ionen in het bloedplasma te reabsorberen, of omgekeerd, afhankelijk van of de plasma-pH daalt of stijgt.

Henderson–Hasselbalch equationEdit

Een aangepaste versie van de Henderson–Hasselbalch vergelijking kan worden gebruikt om het verband tussen de pH van het bloed naar bestanddelen van het bicarbonaat buffersysteem:

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

waar:

• pKa H2CO3 is de negatieve logaritme (grondtal 10) van het zuur dissociatieconstante van koolzuur. Het is gelijk aan 6.1.
• is de concentratie van bicarbonaat in het bloed
• is de concentratie van koolzuur in het bloed

bij de beschrijving van arterieel bloedgas wordt de vergelijking van Henderson–Hasselbalch meestal geciteerd in termen van pCO2, de partiële druk van kooldioxide, in plaats van H2CO3. Deze grootheden zijn echter gerelateerd aan de vergelijking:

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

waarbij:

• is de concentratie koolzuur in het bloed
• KH CO2 is een constante met inbegrip van de oplosbaarheid van kooldioxide in het bloed. kH CO2 is ongeveer 0,03 (mmol / l) /mmHg
• pCO2 is de partiële druk van kooldioxide in het bloed

samen kan de volgende vergelijking worden gebruikt om de pH van het bloed te relateren aan de concentratie van bicarbonaat en de partiële druk van kooldioxide:

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),}

waar:

• pH is de zuurgraad in het bloed
• is de concentratie van bicarbonaat in het bloed (mmol/L)
• pCO2 is de partiële druk van kooldioxide in het bloed, in mmHg

Afleiding van de Kassirer–Bleich approximationEdit

De Henderson–Hasselbalch vergelijking, die is afgeleid van de wet van massa-actie, kan worden gewijzigd met betrekking tot het bicarbonaat buffersysteem te resulteren in een eenvoudiger vergelijking die zorgt voor een snelle aanpassing van de H+ of HCO−
3 concentratie zonder de noodzaak voor het berekenen van logaritmen:

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

Sinds de partiële druk van kooldioxide is veel gemakkelijker te verkrijgen van de meting dan koolzuur, de Henry ‘ s wet oplosbaarheid constant – die betrekking heeft op de partiële druk van een gas naar de oplosbaarheid – voor CO2 in plasma wordt gebruikt in plaats van het koolzuur van de concentratie. Na het herschikken van de vergelijking en het toepassen van Henry ’s wet, wordt de vergelijking:

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

waar K’ is de dissociatieconstante van de pKa van koolzuur, 6.1, die gelijk is aan 800nmol/L (sinds K’ = 10−pKa = 10−(6.1) ≈ 8.00X10−07mol/L = 800nmol/L).

door K’ (uitgedrukt als nmol/L) en 0,03 (800 X 0,03 = 24) te vermenigvuldigen en te herschikken ten opzichte van HCO –
3, wordt de vergelijking vereenvoudigd tot:

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