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Puffersysteme im Blut 11:39 min

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Transkript Puffersysteme im Blut

Hallo und ganz herzlich willkommen! In diesem Video geht es um „Puffersysteme im Blut“.

Funktionen des Blutes:
Blut in unserem Körper hat viele Funktionen. 1) Stoffaustausch zwischen den Organen Blut transportiert verschiedene Stoffe zwischen den Körperorganen. Bei den Stoffen handelt es sich um Wasser, Salze, Proteine und Gase. 2) Wärmeregulierung Die hohe spezifische Wärmekapazität des Wassers verleit dem Blut die Fähigkeit, die Körpertempera­tur in einem engen Bereich konstant zu hal­ten. Ein gesunder menschlicher Körper hat eine Tem­peratur von 36,3 bis 37,4 °C. 3) Nährstoffaufnahme Die aufgenommene Nahrung wird auf ihrem Weg in den Dünndarm enzymatisch abgebaut. Ein Teil der gebildeten Moleküle sind die „Nährstoffe“. Nähr­stoffe gelangen durch Osmose über die Wand des Dünndarms in das Blut.

pH – Wert: Stoffwechselvorgänge können nur in einem en­gen pH – Intervall ablaufen. Ein gesunder menschli­cher Körper hat einen pH – Wert von 7,35 – 7,45.

Regelung des pH – Wertes: Wenn wir von einer Regelung des pH - Wertes spre­chen, so meint man damit: 1) Es geht NICHT um ein stark saures oder ein stark basisches Milieu. Die Einstellung erfolgt stets für neutrale bzw. neutralnahe Werte im pH – Bereich von etwa 5 bis 9. 2) pH – Regelung erfolgt nur bei Zugabe bis zu einer Menge von etwa 10 % Volumen starker Säure/Base (bezogen auf die Lösung).

Die Beschränkungen sind klar: 1) Starke Säuren und Basen werden durch geringe Mengen starker Basen/Säuren NUR TEILWEISE neu­tralisiert. 2) Im Bereich des pH – Wertes von 5 bis 9 sind die Konzentrationen der H+ - Ionen und OH- - Ionen ge­ring. Sie können daher nur etwa 1/10 des Volumens an starker Base/starker Säure (bezogen auf die Lösung) neutralisieren.

Puffersysteme: Puffersysteme, kurz Puffer, gewährleisten die Stabili­tät des pH – Wertes innerhalb enger Gren­zen. Wir wollen uns nicht mit der Zusammensetzung eines Puffers beschäftigen. Wichtiger ist zu klären, welche Eigenschaften eine Puffer – Lösung besitzen muss. Das sind genau zwei: 1) Ein Puffer reagiert mit Säuren und Basen gleicher­maßen. 2) Das Puffersystem hält den gewünschten pH – Wert in gewissen Grenzen konstant. In manchen Puffern wird die Neutralisation von Säu­ren UND Basen von EINEM EINZIGEN wirksamen Teilchen realisiert. Dieses Teilchen ist somit amphoter, ein Ampholyt. Ein gewünschter pH – Wert kann nur empirisch er­reicht werden. Das geschieht durch die Wahl eines ge­eigneten Puffers.

Blutpuffer: Blutpuffer ist die Bezeichnung für das komplexe Puf­fersystem des Blutes. Es puffert den pH – Wert des Blutes in den engen Grenzen von 7,35 bis 7,45.

Puffersysteme im Blut: Im Blutpuffer wirken vier Puffersysteme zusammen. Bei Säugetieren sind das nach absteigendem Anteil an der gesamten Pufferkapazität: 1. Kohlensäure – Hydrogencarbonat – Puffer (> 1/2) 2. Hämoglobin – Puffer (etwa 1/3) 3. Proteinat – Puffer (etwa 1/10) 4. Phosphat – Puffer (einige Prozent)

Kohlensäure – Hydrogencarbonat – Puffer Das Puffersystem wird durch zwei chemische Gleich­gewichte gekennzeichnet.

Katalysator: Das Enzym Carboanhydrase (51) führt zur Gleichge­wichtseinstellung. Ampholyt, wirksames Teilchen Hydrogencarbonat – Ion HCO3-

Pufferwirkung: gegen Basen: OH- + HCO3- → H2O + CO32- gegen Säuren: H3O+ + HCO3- → 2H2O + CO2

Protonenübergang: In der ersten Reaktion gibt das wirksame Teilchen HCO3- ein Proton ab. Es reagiert wie eine Brönsted – Säure. Im zweiten Fall nimmt das wirksame Teilchen HCO3- ein Proton auf. Es reagiert wie eine Brönsted – Base.

Bestimmung des pH - Wertes Es ist bekannt: Kohlensäure: pKs = 6,1 bei 37 °C Verhältnis c(HCO3-)/c(CO2): 20 : 1

Eingesetzt in die Henderson – Hasselbalch – Glei­chung (Puffergleichung): pH = pKs + lg[c(Base)/c(Säure)] = 6,1 + lg(20/1) pH = 7, 4 Der berechnete pH – Wert liegt sehr schön im ge­wünschten Intervall von 7,35 – 7,45.

Hämoglobin – Puffer Das Puffersystem wird durch ein Gleichgewicht ge­kennzeichnet. Wirksame Teilchen: HbH+, Hb

Pufferwirkung: gegen Basen: OH- + HbH+ → H2O + Hb gegen Säuren: H3O+ + Hb → H2O + HbH+

Protonenübergang: In der ersten Reaktion gibt das wirksame Teilchen HbH+ ein Proton ab. Es reagiert wie eine Brönsted – Säure. Im zweiten Fall nimmt das wirksame Teilchen Hb ein Proton auf. Es reagiert wie eine Brönsted – Base.

Zusammenspiel mit dem Kohlensäure – Hydrogen­carbonat – Puffer Die Protonen – Aufnahme durch Hb hat Auswirkung Auswirkung auf das Hauptpuffer – System: CO2 + 2H2O ⇌ H3O+ + HCO3- Es werden H3O+ - Ionen nachgebildet. Dadurch kann wieder Kohlenstoffdioxid aufgenommen werden.

Proteinat – Puffer Ampholyt, wirksames Teilchen ein Plasmaprotein (meist Albumin) Pufferwirkung: gegen Basen: OH- + Alb → H2O + Alb- gegen Säuren: H3O+ + Alb → 2H2O + AlbH+

Protonenübergang: In der ersten Reaktion gibt das wirksame Teilchen Alb ein Proton ab. Es reagiert wie eine Brönsted – Säure. Im zweiten Fall nimmt das wirksame Teilchen Alb ein Proton auf. Es reagiert wie eine Brönsted – Base.

Phosphat – Puffer Der Puffer ist gekennzeichnet durch das chemische Gleichgewicht: Ampholyt, wirksames Teilchen Dihydrogenphosphat – Ion H2PO4- Pufferwirkung: gegen Basen: OH- + H2PO4- → H2O + HPO42- gegen Säuren: H3O+ + H2PO4- → 2H2O + H2PO4

Protonenübergang: In der ersten Reaktion gibt das wirksame Teilchen H2­PO4- ein Proton ab. Es reagiert wie eine Brönsted – Säure. Im zweiten Fall nimmt das wirksame Teilchen H2PO4- ein Proton auf. Es reagiert wie eine Brönsted – Base.

Zusammenfassung: Das Blut benötigt für seine Funktionen einen pH – Wert zwischen 7,35 und 7,45. Die Pufferung bewirken vier Puffersysteme: Kohlensäure – Hydrogencarbonat, Hämoglobin, Proteinat und Phosphat.

Das war es schon wieder für heute. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüs