Bicarbonate buffer system
பைகார்பனேட் இடையக அமைப்பு என்பது கார்பானிக் அமிலம் (H2CO3), பைகார்பனேட் அயனி (HCO) மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO2) ஆகியவற்றின் சமநிலையை உள்ளடக்கிய ஒரு அமில-கார ஹோமியோஸ்டாடிக் பொறிமுறையாகும், இது இரத்தத்தில் pH ஐ பராமரிப்பதற்காகவும், பிற திசுக்களுடன், சரியான வளர்சிதை மாற்ற செயல்பாட்டை ஆதரிக்கவும். கார்பானிக் அன்ஹைட்ரேஸ் மூலம் ஊக்குவிக்கப்படும் கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO2) தண்ணீருடன் (H2O) வினைபுரிந்து கார்பானிக் அமிலத்தை (H2CO3) உருவாக்குகிறது, இது பின்வரும் எதிர்வினையில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி பைகார்பனேட் அயனி (HCO) மற்றும் ஹைட்ரஜன் அயனி (H +) ஆகியவற்றை உருவாக்க விரைவாக பிரிகிறதுஃ எந்தவொரு இடையக அமைப்பையும் போலவே, pH ஒரு பலவீனமான அமிலம் (எடுத்துக்காட்டாக, H2CO3) மற்றும் அதன் இணைந்த காரம் (எடுத்துக்காட்டாக, HCO) ஆகிய இரண்டின் இருப்பு மூலம் சமநிலைப்படுத்தப்படுகிறது, இதனால் அமைப்பில் அறிமுகப்படுத்தப்படும் எந்த அதிகப்படியான அமிலம் அல்லது காரமும் நடுநிலையாக்கப்படுகிறது. இந்த அமைப்பு சரியாக செயல்படத் தவறினால், இரத்தத்தில் அமிலத்தன்மை (pH <7.35) மற்றும் அல்கலேமியா (pH> 7.45) போன்ற அமில-கார சமநிலையின்மை ஏற்படுகிறது. திசுக்களில், செல்லுலார் சுவாசம் ஒரு கழிவுப்பொருளாக கார்பன் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது; இருதய அமைப்பின் முதன்மை பாத்திரங்களில் ஒன்றாக, இந்த CO2 இன் பெரும்பகுதி திசுக்களில் இருந்து அதன் நீர்ப்பாசனம் மூலம் பைகார்பனேட் அயனிக்கு விரைவாக அகற்றப்படுகிறது. இரத்த பிளாஸ்மாவில் உள்ள பைகார்பனேட் அயனி நுரையீரலுக்கு கொண்டு செல்லப்படுகிறது, அங்கு அது மீண்டும் கார்பன் டை ஆக்சைடுக்குள் நீரிழப்பு செய்யப்பட்டு சுவாசத்தின் போது வெளியிடப்படுகிறது. பொதுவாக மிகவும் மெதுவாக இருக்கும் CO2 மற்றும் H2CO3 இன் இந்த நீர்ப்பாசனம் மற்றும் நீரிழப்பு மாற்றங்கள், இரத்தம் மற்றும் டூடீனம் இரண்டிலும் உள்ள கார்பானிக் அன்ஹைட்ரேஸ் மூலம் எளிதாக்கப்படுகின்றன. இரத்தத்தில் இருக்கும்போது, பைகார்பனேட் அயனி மற்ற வளர்சிதை மாற்ற செயல்முறைகள் மூலம் இரத்தத்தில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட அமிலத்தை நடுநிலையாக்க உதவுகிறது (எ. கா. லாக்டிக் அமிலம், கீட்டோன் உடல்கள்); இதேபோல், எந்த தளங்களும் (எ. கா. புரதங்களின் கேடபாலிஸத்திலிருந்து வரும் யூரியா) கார்பானிக் அமிலத்தால் (H2CO3) நடுநிலையாக்கப்படுகிறது. ஹென்டர்சன்-ஹாசல்பால்ச் சமன்பாட்டால் கணக்கிடப்பட்டபடி, இரத்தத்தில் 7.4 pH இன் இயல்பான pH ஐ பராமரிப்பதற்காக (உடலியல் வெப்பநிலையில் கார்பானிக் அமிலத்தின் pKa 6.1 ஆகும்), பைகார்பனேட் மற்றும் கார்பானிக் அமிலத்தின் 20:1 விகிதம் தொடர்ந்து பராமரிக்கப்பட வேண்டும்; இந்த ஹோமியோஸ்டாஸிஸ் முக்கியமாக மூளையின் மெடுல்லா ஒப்லொங்காட்டாவில் உள்ள pH சென்சார்களால் மத்தியஸ்தம் செய்யப்படுகிறது மற்றும் அநேகமாக சிறுநீரகங்களில், எதிர்மறை பின்னூட்ட சுழல்கள் மூலம் சுவாச மற்றும் சிறுநீரக அமைப்புகளில் உள்ள விளைவுகளுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. பெரும்பாலான விலங்குகளின் இரத்தத்தில், பைகார்பனேட் இடையக அமைப்பு சுவாச இழப்பீடு மூலம் நுரையீரலுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, இதன் மூலம் CO2 இன் இரத்த செறிவில் ஏற்படும் மாற்றங்களை ஈடுசெய்ய சுவாசத்தின் விகிதம் மற்றும்/அல்லது ஆழம் மாறுகிறது. லு சேட்டிலியரின் கொள்கையின்படி, நுரையீரலில் இருந்து CO2 வெளியீடு மேலே உள்ள எதிர்வினையை இடதுபுறம் தள்ளுகிறது, இதனால் கார்பானிக் அன்ஹைட்ரேஸ் அனைத்து அதிகப்படியான புரோட்டான்களும் அகற்றப்படும் வரை CO2 ஐ உருவாக்குகிறது. பைகார்பனேட் செறிவு மேலும் சிறுநீரக இழப்பீடு மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, இதன் மூலம் சிறுநீரகங்கள் சிறுநீரில் H + அயனிகளை சுரப்பதன் மூலம் பைகார்பனேட் அயனிகளின் செறிவை ஒழுங்குபடுத்துகின்றன, அதே நேரத்தில், இரத்த பிளாஸ்மாவில் HCO அயனிகளை மீண்டும் உறிஞ்சுகின்றன, அல்லது நேர்மாறாக, பிளாஸ்மா pH முறையே விழுகிறதா அல்லது உயர்கிறதா என்பதைப் பொறுத்து. ஹென்டர்சன்-ஹாசல்பால்ச் சமன்பாடு ஹென்டர்சன்-ஹாசல்பால்ச் சமன்பாட்டின் மாற்றியமைக்கப்பட்ட பதிப்பு இரத்தத்தின் pH ஐ பைகார்பனேட் இடையக அமைப்பின் கூறுகளுடன் தொடர்புபடுத்த பயன்படுத்தப்படலாம்ஃ இங்குஃ pKa H2CO3 என்பது கார்பானிக் அமிலத்தின் அமில விலகல் மாறிலியின் எதிர்மறை மடக்கை (அடிப்படை 10) ஆகும். இது 6.1 க்கு சமம். [எச். சி. ஓ] என்பது இரத்தத்தில் உள்ள பைகார்பனேட்டின் செறிவு [எச் 2 சி ஓ 3] என்பது இரத்தத்தில் உள்ள கார்பானிக் அமிலத்தின் செறிவு ஆகும் தமனி இரத்த வாயுவை விவரிக்கும் போது, ஹென்டர்சன்-ஹாசல்பால்ச் சமன்பாடு பொதுவாக எச் 2 சி ஓ 3 செறிவைக் காட்டிலும் கார்பன் டை ஆக்சைடின் பகுதி அழுத்தமான பிசிஓ 2 அடிப்படையில் மேற்கோள் காட்டப்படுகிறது. இருப்பினும், இந்த அளவுகள் சமன்பாட்டின் மூலம் தொடர்புடையவைஃ இங்குஃ [H2CO3] என்பது இரத்தத்தில் கார்பானிக் அமிலத்தின் செறிவு kH CO2 என்பது இரத்தத்தில் கார்பன் டை ஆக்சைடின் கரைதிறன் உட்பட ஒரு மாறிலி ஆகும். இந்த சமன்பாடுகளை இணைப்பதன் மூலம் இரத்தத்தின் pH ஐ பைகார்பனேட்டின் செறிவு மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடின் பகுதி அழுத்தத்துடன் தொடர்புபடுத்தும் பின்வரும் சமன்பாட்டை பெறுகிறதுஃ இங்குஃ pH என்பது இரத்தத்தில் உள்ள அமிலத்தன்மை [HCO] என்பது இரத்தத்தில் உள்ள பைகார்பனேட்டின் செறிவு, mmol/L pCO2 என்பது இரத்தத்தில் உள்ள கார்பன் டை ஆக்சைடின் பகுதி அழுத்தம், காசிரர்-ப்ளீச் தோராயத்தின் mmHg வழித்தோன்றலில் ஹென்டர்சன்-ஹாசல்பால்ச் சமன்பாடு, இது வெகுஜன நடவடிக்கை விதியிலிருந்து பெறப்படுகிறது. H + ஐத் தீர்த்து, ஹென்றியின் விதியைப் பயன்படுத்திய பிறகு, சமன்பாடு பின்வருமாறு ஆகிறதுஃ இங்கு K 'என்பது கார்பானிக் அமிலத்தின் விலகல் மாறிலி, இது 800 nmol/L க்கு சமம் (K' = 10 − pKaH2CO3 = 10 − (6.1) ≈ 8 × 10 − 7 mol/L = 800 nmol/L). மாறிலிகளை (800 × 0.03 = 24) பெருக்கி HCO ஐத் தீர்த்த பிறகு, சமன்பாடு பின்வருமாறு எளிமைப்படுத்தப்படுகிறதுஃ அங்குஃ [H] என்பது இரத்தத்தில் ஹைட்ரஜன் அயனியின் செறிவு, nmol/L இல் [HCO] என்பது இரத்தத்தில் பைகார்பனேட்டின் செறிவு, mmol/L இல் PCO2 என்பது இரத்தத்தில் கார்பன் டை ஆக்சைடின் பகுதி அழுத்தம், mmHg இல் மற்ற திசுக்களில் பைகார்பனேட் இடையக அமைப்பு மற்ற திசுக்களிலும் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. மனித வயிறு மற்றும் டியோடினமில், பைகார்பனேட் இடையக அமைப்பு இரைப்பை அமிலத்தை நடுநிலையாக்குவதற்கும், எபிடெலியல் உயிரணுக்களின் ஊடுருவல் pH ஐ இரைப்பை சளிச்சுரப்பியில் பைகார்பனேட் அயனி சுரப்பியின் மூலம் உறுதிப்படுத்துவதற்கும் உதவுகிறது. சிறுகுடல் புண்கள் உள்ள நோயாளிகளில், ஹெலிகோபாக்டர் பைலோரி ஒழிப்பு மியூகோசல் பைகார்பனேட் சுரப்பை மீட்டெடுக்கலாம் மற்றும் புண்கள் மீண்டும் ஏற்படும் அபாயத்தைக் குறைக்கலாம். கண்ணீர் உறைதல் கண்ணீர் உடல் திரவங்களில் தனித்துவமானது, ஏனெனில் அவை சுற்றுச்சூழலுக்கு வெளிப்படுகின்றன. மற்ற உடல் திரவங்களைப் போலவே, கண்ணீர் திரவமும் பைகார்பனேட் இடையக அமைப்பைப் பயன்படுத்தி இறுக்கமான pH வரம்பில் வைக்கப்படுகிறது. கண்ணீரின் pH ஒரு விழித்திருக்கும் நாள் முழுவதும் மாறுகிறது, நீண்ட மூடிய-கண் காலம் pH மீண்டும் வீழ்ச்சியடையும் வரை "சுமார் 0.013 pH அலகுகள்/மணி நேரம்" உயர்கிறது. பெரும்பாலான ஆரோக்கியமான நபர்கள் 7 முதல் 7 வரை கண்ணீர் pH ஐக் கொண்டுள்ளனர், அங்கு பைகார்பனேட் இடையகமானது மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாகும், ஆனால் புரதங்கள் மற்றும் பிற இடையக கூறுகளும் இந்த pH வரம்பிற்கு வெளியே செயலில் உள்ளன. குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் எலக்ட்ரோலைட் இடையூறுகள் இடையக தீர்வுகள்