2.1 Pufferung www.medi-learn.de 59 2 Der Säure-Basen-Haushalt des menschlichen Körpers hat die Aufgabe, den physiologischen pH-Wert bei 7,4 konstant zu halten. Dafür ist es notwendig, anfallende überschüssige H + - und OH − -Ionen durch Puffersysteme zu neutralisie- ren und aus dem Körper zu entfernen. Diese Arbeit erfordert ein komplexes Zusammenspiel zwischen Geweben, Blut, Nieren und Lungen. Das Verständnis und vor allem die Anwen- dung dieses komplexen Zu- sammenspiels auf konkrete Beispiele wird durch Fragen im Physikum überprüft und ist zu- dem oft Gegenstand der münd- lichen Prüfung. 2.1 Pufferung Vorab einige wichtige chemische Grundlagen, die dir das Verständnis dieses Themas erleich- tern sollen: Unter Puffer versteht man in der Chemie ein Gemisch aus einer schwachen Säure mit ih- rer korrespondierenden Base – so z. B. CO 2 als Puffersäure und HCO 3 − als Pufferbase. Die- se Pufferlösungen sind in der Lage, bestimm- te Mengen von H + - und OH − -Ionen zu binden oder abzugeben, wodurch sich der pH-Wert der Lösung über weite Bereiche nicht wesentlich verändert.Die Zusammenhänge zwischen pH-Wert und Pufferteilchen lassen sich mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung darstellen: Der pK-Wert gibt den pH-Wert der optimalen Pufferung des Puffersystems an. Bei näherer Betrachtung der Gleichung fällt auf, dass sie drei Variablen besitzt: 2 Säure-Basen-Gleichgewicht und Pufferung Fragen in den letzten 10 Examen: 10 (Pufferbase A) = HCO3 - pH = pK + log (Puffersäure AH) = CO2 1. den pH-Wert, 2. die Konzentration der Pufferbase und 3. die Konzentration der Puffersäure. 2.2 Puffersysteme Im menschlichen Körper gibt es drei wichtige Puffersysteme: 1. Phosphatpuffer: H2PO4 − → ← HPO4 2− + H + Dieses Puffersystem besitzt den günstigs- ten Pufferbereich mit pK = 6,8, der nahe am physiologischen pH-Wert liegt. Durch die Nieren können H 2 PO 4 − -Ionen ausgeschie- den werden, was eine Abgabe von H + -Io- nen bedeutet. Der Phosphatpuffer besitzt jedoch im Extrazellulärraum nur eine sehr geringe Konzentration und hat daher für die Pufferung des Blutplasmas nur eine einge- schränkte Relevanz. 2. Proteinpuffer: -NH 2 (Amino-) und -COOH (Carboxyl-)Gruppen sowie einige Reste von Aminosäuren der Proteine bilden dieses Puffersystem. Der Proteinpuffer kommt vor allem intra- zellulär vor. In den Erythrozyten bildet das Protein Hämoglobin den quantitativ wich- tigsten Nicht-Bikarbonatpuffer (Proteinpuf- fer) und ist wesentlich an der Pufferung des Blutplasmas beteiligt. – Merk dir bitte unbedingt, dass jedes Puffer- system seinen eigenen pK-Wert besitzt! – Mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung kann in einer Bikarbonat-Pufferlösung die Bi- karbonat-Konzentration (Pufferbase) errech- net werden, wenn der pH-Wert der Lösung und der Partialdruck CO 2 bekannt sind. Merke!

2 Säure-Basen-Gleichgewicht und Pufferung - MEDI …...2.1 Pufferung 59 2 Der Säure-Basen-Haushalt des menschlichen Körpers hat die Aufgabe, den physiologischen pH-Wert bei 7,4

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2.1 Pufferung

www.medi-learn.de 59

Der Säure-Basen-Haushalt des menschlichen Körpers hat die Aufgabe, den physiologischen pH-Wert bei 7,4 konstant zu halten. Dafür ist es notwendig, anfallende überschüssige H+- und OH−-Ionen durch Puffersysteme zu neutralisie-ren und aus dem Körper zu entfernen. Diese Arbeit erfordert ein komplexes Zusammenspiel zwischen Geweben, Blut, Nieren und Lungen. Das Verständnis und vor allem die Anwen-dung dieses komplexen Zu-sammenspiels auf konkrete Beispiele wird durch Fragen im Physikum überprüft und ist zu-dem oft Gegenstand der münd-lichen Prüfung.

2.1 Pufferung

Vorab einige wichtige chemische Grundlagen, die dir das Verständnis dieses Themas erleich-tern sollen:Unter Puffer versteht man in der Chemie ein Gemisch aus einer schwachen Säure mit ih-rer korrespondierenden Base – so z. B. CO2 als Puffersäure und HCO3

− als Pufferbase. Die-se Pufferlösungen sind in der Lage, bestimm-te Mengen von H+- und OH−-Ionen zu binden oder abzugeben, wodurch sich der pH-Wert der Lösung über weite Bereiche nicht wesent-lich verändert.Die Zusammenhänge zwischen pH-Wert und Pufferteilchen lassen sich mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung darstellen:

Der pK-Wert gibt den pH-Wert der optimalen Pufferung des Puffersystems an.

Bei näherer Betrachtung der Gleichung fällt auf, dass sie drei Variablen besitzt:

2 Säure-Basen-Gleichgewicht und Pufferung

Fragen in den letzten 10 Examen: 10

(Pufferbase A) = HCO3−

pH = pK + log(Puffersäure AH) = CO2

1. den pH-Wert,2. die Konzentration der Pufferbase und3. die Konzentration der Puffersäure.

2.2 Puffersysteme

Im menschlichen Körper gibt es drei wichtige Puffersysteme:

1. Phosphatpuffer: H2PO4− →← HPO4

2− + H+

Dieses Puffersystem besitzt den günstigs-ten Pufferbereich mit pK = 6,8, der nahe am physiologischen pH-Wert liegt. Durch die Nieren können H2PO4

−-Ionen ausgeschie-den werden, was eine Abgabe von H+-Io-nen bedeutet. Der Phosphatpuffer besitzt jedoch im Extrazellulärraum nur eine sehr geringe Konzentration und hat daher für die Pufferung des Blutplasmas nur eine einge-schränkte Relevanz.

2. Proteinpuffer: -NH2 (Amino-) und -COOH (Carboxyl-)Gruppen sowie einige Reste von Aminosäuren der Proteine bilden die-ses Puffersystem.Der Proteinpuffer kommt vor allem intra-zellulär vor. In den Erythrozyten bildet das Protein Hämoglobin den quantitativ wich-tigsten Nicht-Bikarbonatpuffer (Proteinpuf-fer) und ist wesentlich an der Pufferung des Blutplasmas beteiligt.

– Merk dir bitte unbedingt, dass jedes Puffer-system seinen eigenen pK-Wert besitzt!

– Mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung kann in einer Bikarbonat-Pufferlösung die Bi-karbonat-Konzentration (Pufferbase) errech-net werden, wenn der pH-Wert der Lösung und der Partialdruck CO2 bekannt sind.

Merke!