Bicarbonate buffer system
બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ એ એસિડ-બેઝ હોમિયોસ્ટેટિક મિકેનિઝમ છે જેમાં કાર્બોનિક એસિડ (H2CO3), બાયકાર્બોનેટ આયન (HCO) અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) નું સંતુલન સામેલ છે, જેથી યોગ્ય ચયાપચય કાર્યને ટેકો આપવા માટે અન્ય પેશીઓ વચ્ચે લોહી અને ડ્યુઓડેનમમાં pH જાળવી શકાય. કાર્બનિક એનહાઇડ્રેઝ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) પાણી (H2O) સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ (H2CO3) બનાવે છે, જે બદલામાં ઝડપથી અલગ થઈને બાયકાર્બોનેટ આયન (HCO) અને હાઇડ્રોજન આયન (H +) બનાવે છે, જે નીચેની પ્રતિક્રિયામાં દર્શાવવામાં આવ્યું છેઃ કોઈપણ બફર સિસ્ટમની જેમ, pH નબળા એસિડ (ઉદાહરણ તરીકે, H2CO3) અને તેના સંયુક્ત આધાર (ઉદાહરણ તરીકે, HCO) બંનેની હાજરી દ્વારા સંતુલિત થાય છે જેથી સિસ્ટમમાં દાખલ કરવામાં આવેલ કોઈપણ વધારાનું એસિડ અથવા બેઝ તટસ્થ થાય. આ પ્રણાલી યોગ્ય રીતે કાર્ય કરવામાં નિષ્ફળ જાય તો એસિડ-બેઝ અસંતુલન થાય છે, જેમ કે રક્તમાં એસિડેમિયા (પીએચ <7.35) અને આલ્કેલેમિયા (પીએચ> 7.45). પેશીઓમાં પ્રણાલીગત એસિડ-બેઝ સંતુલનમાં, સેલ્યુલર શ્વસન કચરાના ઉત્પાદન તરીકે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે; કાર્ડિયોવાસ્ક્યુલર સિસ્ટમની પ્રાથમિક ભૂમિકાઓમાંની એક તરીકે, આમાંના મોટાભાગના CO2 ને પેશીઓમાંથી તેના હાઇડ્રેશન દ્વારા બાયકાર્બોનેટ આયનમાં ઝડપથી દૂર કરવામાં આવે છે. લોહીના પ્લાઝ્મામાં હાજર બાયકાર્બોનેટ આયન ફેફસાંમાં પરિવહન થાય છે, જ્યાં તે ફરીથી CO2માં નિર્જલીકૃત થાય છે અને શ્વાસ બહાર કાઢતી વખતે મુક્ત થાય છે. CO2 અને H2CO3 ના આ હાઇડ્રેશન અને નિર્જલીકરણ રૂપાંતરણો, જે સામાન્ય રીતે ખૂબ જ ધીમા હોય છે, તે લોહી અને ડ્યુઓડેનમ બંનેમાં કાર્બનિક એનહાઇડ્રેઝ દ્વારા સરળ બને છે. જ્યારે લોહીમાં, બાયકાર્બોનેટ આયન અન્ય મેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા લોહીમાં દાખલ થયેલા એસિડને તટસ્થ કરવા માટે કામ કરે છે (દા. ત. લેક્ટિક એસિડ, કીટોન બોડીઝ); તેવી જ રીતે, કોઈપણ પાયા (દા. ત. પ્રોટીનના અપચયમાંથી) યુરિયાને કાર્બોનિક એસિડ (H2CO3) દ્વારા તટસ્થ કરવામાં આવે છે. નિયમનની ગણતરી હેન્ડરસન-હેસ્સેલબાલ્ચ સમીકરણ દ્વારા કરવામાં આવે છે, જેથી લોહીમાં 7.4નું સામાન્ય પી. એચ. જાળવવા માટે (જેમાં કાર્બોનિક એસિડનું પી. કે. એ. શારીરિક તાપમાન પર 6.1 હોય છે), બાયકાર્બોનેટ અને કાર્બોનિક એસિડનો 20:1 ગુણોત્તર સતત જાળવવો આવશ્યક છે; આ હોમિયોસ્ટેસિસ મુખ્યત્વે મગજના મેડુલા ઓબ્લોંગાટામાં અને કદાચ કિડનીમાં પી. એચ. સેન્સર દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે, જે શ્વસન અને મૂત્રપિંડની પ્રણાલીઓમાં નકારાત્મક પ્રતિસાદ લૂપ્સ દ્વારા અસરકર્તાઓ સાથે જોડાયેલા હોય છે. મોટાભાગના પ્રાણીઓના લોહીમાં, બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ શ્વસન વળતર દ્વારા ફેફસાં સાથે જોડાયેલી હોય છે, તે પ્રક્રિયા જેના દ્વારા CO2 ની રક્ત સાંદ્રતામાં ફેરફારોની ભરપાઈ કરવા માટે દર અને/અથવા શ્વાસની ઊંડાઈ બદલાય છે. લે ચેટેલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ, ફેફસાંમાંથી CO2નું પ્રકાશન ઉપરની પ્રતિક્રિયાને ડાબી તરફ ધકેલી દે છે, જેના કારણે જ્યાં સુધી તમામ વધારાના પ્રોટોન દૂર ન થાય ત્યાં સુધી કાર્બનિક એનહાઇડ્રેઝ CO2 બનાવે છે. બાયકાર્બોનેટની સાંદ્રતા પણ રેનલ કોમ્પેન્સેશન દ્વારા વધુ નિયંત્રિત થાય છે, તે પ્રક્રિયા જેના દ્વારા કિડની પેશાબમાં H + આયનો સ્ત્રાવ કરીને બાયકાર્બોનેટ આયનોની સાંદ્રતાને નિયંત્રિત કરે છે, જ્યારે તે જ સમયે, રક્ત પ્લાઝ્મામાં HCO આયનોને ફરીથી શોષી લે છે, અથવા ઊલટું, પ્લાઝ્મા pH અનુક્રમે ઘટી રહ્યું છે કે વધી રહ્યું છે તેના આધારે. હેન્ડરસન-હેસ્સેલબાલ્ચ સમીકરણ હેન્ડરસન-હેસ્સેલબાલ્ચ સમીકરણના સુધારેલા સંસ્કરણનો ઉપયોગ રક્તના પી. એચ. ને બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમના ઘટકો સાથે સંબંધિત કરવા માટે કરી શકાય છેઃ જ્યાંઃ પી. કે. એ. એચ. 2. સી. ઓ. 3 એ કાર્બોનિક એસિડના એસિડ વિયોજન અચળાંકનું નકારાત્મક લઘુગણક (આધાર 10) છે. તે 6.1 બરાબર છે. [એચસીઓ] એ લોહીમાં બાયકાર્બોનેટની સાંદ્રતા છે [એચ2સીઓ3] એ લોહીમાં કાર્બોનિક એસિડની સાંદ્રતા છે જ્યારે ધમનીય રક્ત ગેસનું વર્ણન કરવામાં આવે છે, ત્યારે હેન્ડરસન-હેસેલબાલ્ચ સમીકરણ સામાન્ય રીતે એચ2સીઓ3 સાંદ્રતાને બદલે કાર્બન ડાયોક્સાઇડના આંશિક દબાણ પી. સી. ઓ. 2 ની દ્રષ્ટિએ ટાંકવામાં આવે છે. જો કે, આ જથ્થાઓ સમીકરણ દ્વારા સંબંધિત છેઃ જ્યાંઃ [H2CO3] એ લોહીમાં કાર્બોનિક એસિડની સાંદ્રતા છે kH CO2 એ લોહીમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડની દ્રાવ્યતા સહિત સતત છે. kH CO2 એ લોહીમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ છે આ સમીકરણોને જોડીને લોહીના pH ને બાયકાર્બોનેટની સાંદ્રતા અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના આંશિક દબાણ સાથે સંબંધિત નીચેના સમીકરણમાં પરિણમે છેઃ જ્યાંઃ pH એ લોહીમાં એસિડિટી છે [HCO] એ લોહીમાં બાયકાર્બોનેટની સાંદ્રતા છે, mmol/L pCO2 એ લોહીમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ છે, mmHg માં કાસીરર-બ્લેઇચ અંદાજની વ્યુત્પત્તિ હેન્ડરસન-હેસેલબાલ્ચ સમીકરણ, જે સામૂહિક ક્રિયાના નિયમમાંથી મેળવવામાં આવે છે, તેના સંદર્ભમાં સુધારી શકાય છે. H + માટે હલ કર્યા પછી અને હેનરીના નિયમને લાગુ કર્યા પછી, સમીકરણ બને છેઃ જ્યાં K 'એ કાર્બોનિક એસિડનો વિયોજન અચળાંક છે, જે 800 nmol/L બરાબર છે (કારણ કે K' = 10 − pKaH2CO3 = 10 − (6.1) ≈ 8 × 10 − 7 mol/L = 800 nmol/L). સ્થિરાંકો (800 × 0.03 = 24) નો ગુણાકાર કર્યા પછી અને HCO માટે ઉકેલ લાવ્યા પછી, સમીકરણને આ રીતે સરળ બનાવવામાં આવે છેઃ જ્યાંઃ [H] એ લોહીમાં હાઇડ્રોજન આયનની સાંદ્રતા છે, nmol/L માં [HCO] એ લોહીમાં બાયકાર્બોનેટની સાંદ્રતા છે, mmol/L pCO2 એ લોહીમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ છે, mmHg માં અન્ય પેશીઓમાં બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ અન્ય પેશીઓમાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. માનવ પેટ અને ડ્યુઓડેનમમાં, બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ ગેસ્ટ્રિક એસિડને તટસ્થ કરે છે અને ગેસ્ટ્રિક મ્યુકોસામાં બાયકાર્બોનેટ આયનના સ્ત્રાવ દ્વારા ઉપકલા કોષોના ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર પીએચને સ્થિર કરે છે. ડ્યુઓડીનલ અલ્સર ધરાવતા દર્દીઓમાં, હેલિકોબેક્ટર પાયલોરી નાબૂદી મ્યુકોસલ બાયકાર્બોનેટ સ્ત્રાવને પુનઃસ્થાપિત કરી શકે છે અને અલ્સરની પુનરાવૃત્તિનું જોખમ ઘટાડી શકે છે. આંસુ બફરિંગ આંસુ શરીરના પ્રવાહીમાં અનન્ય છે કારણ કે તે પર્યાવરણના સંપર્કમાં આવે છે. શરીરના અન્ય પ્રવાહીની જેમ, આંસુ પ્રવાહીને બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને ચુસ્ત પીએચ શ્રેણીમાં રાખવામાં આવે છે. આંસુઓનું પી. એચ. જાગતા દિવસ દરમિયાન બદલાય છે, જ્યાં સુધી લાંબા સમય સુધી બંધ-આંખનો સમયગાળો પી. એચ. ને ફરીથી ઘટાડવાનું કારણ ન બને ત્યાં સુધી "લગભગ 0.013 પી. એચ. એકમો/કલાક" વધે છે. મોટાભાગની તંદુરસ્ત વ્યક્તિઓમાં 7 થી 7.7 ની રેન્જમાં આંસુ પીએચ હોય છે, જ્યાં બાયકાર્બોનેટ બફરિંગ સૌથી નોંધપાત્ર છે, પરંતુ પ્રોટીન અને અન્ય બફરિંગ ઘટકો પણ હાજર છે જે આ પીએચ શ્રેણીની બહાર સક્રિય છે. સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિક્ષેપ બફર ઉકેલો