Bicarbonate buffer system
بائی کاربونیٹ بفر سسٹم ایک ایسڈ بیس ہومیوسٹیٹک میکانزم ہے جس میں کاربنک ایسڈ (ایچ 2 سی او 3)، بائی کاربونیٹ آئن (ایچ سی او)، اور کاربن ڈائی آکسائیڈ (سی او 2) کا توازن شامل ہوتا ہے تاکہ خون اور ڈیوڈینم میں پی ایچ کو برقرار رکھا جا سکے۔ کاربونک این ہائیڈریس کے ذریعے اتپریرک کاربن ڈائی آکسائیڈ (CO2) پانی (H2O) کے ساتھ تعامل کر کے کاربونک ایسڈ (H2CO3) بناتا ہے، جو بدلے میں تیزی سے جدا ہو کر بائی کاربونیٹ آئن (HCO) اور ہائیڈروجن آئن (H +) بناتا ہے جیسا کہ مندرجہ ذیل تعامل میں دکھایا گیا ہے: کسی بھی بفر سسٹم کی طرح، پی ایچ کمزور ایسڈ (مثال کے طور پر، H2CO3) اور اس کے کنجوگیٹ بیس (مثال کے طور پر، HCO) دونوں کی موجودگی سے متوازن ہوتا ہے تاکہ سسٹم میں متعارف ہونے والے کسی بھی اضافی ایسڈ یا بیس کو بے اثر کیا جا سکے۔ اس نظام کے مناسب طریقے سے کام کرنے میں ناکامی کے نتیجے میں خون میں ایسڈ بیس کا عدم توازن پیدا ہوتا ہے، جیسے کہ ایسڈیمیا (پی ایچ <7.35) اور الکلیمیا (پی ایچ> 7.45)۔ سسٹمیٹک ایسڈ بیس بیلنس میں ٹشو میں، سیلولر ریسپریشن کاربن ڈائی آکسائیڈ کو فضلہ کی مصنوعات کے طور پر پیدا کرتا ہے۔ قلبی نظام کے بنیادی کرداروں میں سے ایک کے طور پر، اس میں سے زیادہ تر CO2 کو ٹشوز سے اس کی ہائیڈریشن کے ذریعے بائی کاربونیٹ آئن میں تیزی سے ہٹا دیا جاتا ہے۔ خون کے پلازما میں موجود بائی کاربونیٹ آئن کو پھیپھڑوں میں منتقل کیا جاتا ہے، جہاں اسے دوبارہ کاربن ڈائی آکسائیڈ میں خارج کیا جاتا ہے اور سانس کے دوران چھوڑا جاتا ہے۔ سی او 2 اور ایچ 2 سی او 3 کے یہ ہائیڈریشن اور پانی کی کمی کے تبادلے، جو عام طور پر بہت سست ہوتے ہیں، خون اور ڈیوڈینم دونوں میں کاربونک این ہائیڈریس کے ذریعے آسان ہوتے ہیں۔ جبکہ خون میں، بائی کاربونیٹ آئن دیگر میٹابولک عمل کے ذریعے خون میں داخل ہونے والے ایسڈ کو بے اثر کرنے کا کام کرتا ہے (جیسے۔ لیکٹک ایسڈ، کیٹون باڈیز) ؛ اسی طرح، کوئی بھی بیس (جیسے۔ پروٹین کے کیٹابولزم سے یوریا) کاربونک ایسڈ (H2CO3) کے ذریعے بے اثر ہوتا ہے۔ ریگولیشن جیسا کہ ہینڈرسن-ہاسیلبالچ مساوات کے ذریعہ شمار کیا گیا ہے، خون میں 7.4 کے عام پی ایچ کو برقرار رکھنے کے لیے (جس کے تحت جسمانی درجہ حرارت پر کاربونک ایسڈ کا پی کے اے 6.1 ہے)، بائی کاربونیٹ اور کاربونک ایسڈ کا 20:1 کا تناسب مستقل طور پر برقرار رکھنا چاہیے۔ یہ ہومیوسٹاسس بنیادی طور پر دماغ کے میڈولا اوبلونگاٹا میں پی ایچ سینسرز کے ذریعے اور شاید گردوں میں ہوتا ہے، جو منفی فیڈ بیک لوپس کے ذریعے سانس اور گردوں کے نظام میں اثر انداز ہونے والوں سے منسلک ہوتا ہے۔ زیادہ تر جانوروں کے خون میں، بائی کاربونیٹ بفر سسٹم کو تنفس کے معاوضے کے ذریعے پھیپھڑوں سے جوڑا جاتا ہے، وہ عمل جس کے ذریعے CO2 کے خون کے ارتکاز میں ہونے والی تبدیلیوں کی تلافی کے لیے سانس کی شرح اور/یا گہرائی میں تبدیلی آتی ہے۔ لی چیٹلیئر کے اصول کے مطابق، پھیپھڑوں سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کی رہائی ردعمل کو اوپر بائیں طرف دھکیل دیتی ہے، جس کی وجہ سے کاربنک اینہائڈریس اس وقت تک کاربن ڈائی آکسائیڈ بناتا ہے جب تک کہ تمام اضافی پروٹون کو ہٹا نہیں دیا جاتا۔ بائی کاربونیٹ کے ارتکاز کو گردوں کے معاوضے کے ذریعے بھی مزید منظم کیا جاتا ہے، وہ عمل جس کے ذریعے گردے پیشاب میں ایچ + آئنوں کو خفیہ کرکے بائی کاربونیٹ آئنوں کے ارتکاز کو منظم کرتے ہیں جبکہ، ایک ہی وقت میں، ایچ سی او آئنوں کو خون کے پلازما میں دوبارہ جذب کرتے ہیں، یا اس کے برعکس، اس بات پر منحصر ہے کہ پلازما پی ایچ بالترتیب گر رہا ہے یا بڑھ رہا ہے۔ ہینڈرسن-ہاسیلبالچ مساوات ہینڈرسن-ہاسیلبالچ مساوات کا ایک ترمیم شدہ ورژن خون کے پی ایچ کو بائی کاربونیٹ بفر سسٹم کے اجزاء سے جوڑنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے: جہاں: پی کے اے ایچ 2 سی او 3 کاربونک ایسڈ کے ایسڈ ڈس ایسوسی ایشن مستقل کا منفی لوگارتھم (بیس 10) ہے۔ یہ 6.1 کے برابر ہے۔ [ایچ سی او] خون میں بائی کاربونیٹ کا ارتکاز ہے [ایچ 2 سی او 3] خون میں کاربونک ایسڈ کا ارتکاز ہے۔ شریانی خون کی گیس کو بیان کرتے وقت، ہینڈرسن-ہاسیلبالچ مساوات کو عام طور پر ایچ 2 سی او 3 کے ارتکاز کے بجائے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے جزوی دباؤ پی سی او 2 کے لحاظ سے حوالہ دیا جاتا ہے۔ تاہم، ان مقداروں کا تعلق اس مساوات سے ہے: جہاں: [H2CO3] خون میں کاربونک ایسڈ کا ارتکاز ہے kH CO2 ایک مستقل ہے جس میں خون میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کی گھلنشیلتا بھی شامل ہے۔ کے ایچ سی او 2 تقریبا 0.03 (ایم ایم او ایل)/ایم ایم ایچ جی پی سی او 2 خون میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کا جزوی دباؤ ہے ان مساوات کو یکجا کرنے سے خون کے پی ایچ کو بائی کاربونیٹ کے ارتکاز اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کے جزوی دباؤ سے متعلق درج ذیل مساوات میں نتیجہ نکلتا ہے: جہاں: پی ایچ خون میں تیزابیت ہے [ایچ سی او] خون میں بائی کاربونیٹ کا ارتکاز ہے، ایم ایم او ایل/ایل پی سی او 2 خون میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کا جزوی دباؤ ہے، ایم ایم ایچ جی میں کاسیرر-بلیچ تخمینہ سے ماخوذ ہینڈرسن-ہاسیلبالچ مساوات، جو بڑے پیمانے پر عمل کے قانون سے ماخوذ ہے، میں ترمیم کی جا سکتی ہے۔ H + کو حل کرنے اور ہنری کے قانون کو لاگو کرنے کے بعد، مساوات بن جاتی ہے: جہاں K 'کاربونک ایسڈ کی علیحدگی کا مستقل ہے، جو کہ 800 nmol/L کے برابر ہے (چونکہ K' = 10−pKaH2CO3 = 10− (6.1) ≈ 8.00 × 10−7 mol/L = 800 nmol/L)۔ مستقل (800 × 0.03 = 24) کو ضرب دینے اور ایچ سی او کے لیے حل کرنے کے بعد، مساوات کو آسان بنایا جاتا ہے: جہاں: [ایچ] خون میں ہائیڈروجن آئن کا ارتکاز ہے، این ایم او ایل/ایل میں [ایچ سی او] خون میں بائی کاربونیٹ کا ارتکاز ہے، ایم ایم او ایل/ایل پی سی او 2 میں خون میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کا جزوی دباؤ ہے، ایم ایم ایچ جی میں دوسرے بافتوں میں بائی کاربونیٹ بفر سسٹم دوسرے بافتوں میں بھی اہم کردار ادا کرتا ہے۔ انسانی پیٹ اور ڈیوڈینم میں، بائی کاربونیٹ بفر سسٹم گیسٹرک ایسڈ کو بے اثر کرنے اور گیسٹرک میوکوسا میں بائی کاربونیٹ آئن کے سراو کے ذریعے ایپیٹیلیل خلیوں کے انٹرا سیلولر پی ایچ کو مستحکم کرنے دونوں کا کام کرتا ہے۔ ڈیوڈینل السر کے مریضوں میں، ہیلیکوبیکٹر پائلوری کا خاتمہ میوکوسل بائی کاربونیٹ کے سراو کو بحال کر سکتا ہے اور السر کے دوبارہ ہونے کے خطرے کو کم کر سکتا ہے۔ آنسو بفرنگ جسم کے سیالوں میں آنسو منفرد ہوتے ہیں کیونکہ وہ ماحول کے سامنے ہوتے ہیں۔ جسم کے دیگر سیالوں کی طرح، آنسو کے سیال کو بائی کاربونیٹ بفر سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے ایک تنگ پی ایچ رینج میں رکھا جاتا ہے۔ آنسوؤں کا پی ایچ جاگتے ہوئے دن بھر بدلتا رہتا ہے، "تقریبا 0.013 پی ایچ یونٹ/گھنٹہ" بڑھتا رہتا ہے یہاں تک کہ ایک طویل بند آنکھ کی مدت پی ایچ کو دوبارہ گرنے کا سبب بنتی ہے۔ زیادہ تر صحت مند افراد میں آنسو پی ایچ 7.0 سے 7.7 کی حد میں ہوتا ہے، جہاں بائی کاربونیٹ بفرنگ سب سے اہم ہے، لیکن پروٹین اور دیگر بفرنگ اجزاء بھی موجود ہوتے ہیں جو اس پی ایچ رینج سے باہر فعال ہوتے ہیں۔ حوالہ جات بیرونی روابط الیکٹرولائٹ خلل بفر حل