ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΟΞΕΟΒΑΣΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ 1. ΟΞΕΑ – ΒΑΣΕΙΣ 2. ΠΗΓΕΣ ΥΔΡΟΓΟΝΟΪΟΝΤΩΝ-ΥΔΡΟΞΥΛΙΩΝ 3. ΕΝΝΟΙΑ ΚΑΙ ΣΗΜΑΣΙΑ pH 4. ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ pH Κ. ΜΑΥΡΟΜΑΤΙΔΗΣ

1. ΟΞΕΑ – ΒΑΣΕΙΣ

ΟΡΙΣΜΟΙ ΟΞΕΩΝ ΘΕΩΡΙΑ ΟΡΙΣΜΟΣ Παραδοσιακή αρχική άποψη 1887-Arrhenius Η ουσία που έχει όξινη (acidus) γεύση 1887-Arrhenius Η ουσία που παρέχει σε υδατικό διάλυμα Η+ 1923-Bronsted-Lowry Η ουσία που είναι δότης πρωτονίων 1923-Lewis Η ουσία που είναι πιθανός δέκτης ζεύγους ηλεκτρονίων 1939-Usanovich Η ουσία που παρέχει κατιόντα ή δέχεται ανιόντα ή ένα ηλεκτρόνιο

Τυπικά παραδείγματα οξέων και βάσεων Οξέα είναι οι ουσίες, οι οποίες σε υδατικό διάλυμα παρέχουν πρωτόνια και βάσεις αυτές που προσλαμβάνουν πρωτόνια

ΙΣΧΥΡΑ ΚΑΙ ΑΣΘΕΝΗ ΟΞΕΑ ΚΑΙ ΒΑΣΕΙΣ Τα οξέα και οι βάσεις διαφέρουν μεταξύ τους όσον αφορά στην ισχύ, γεγονός που εξαρτάται από την δυνατότητα που έχουν να αποδίδουν ή να προσλαμβάνουν Η+ Ισχυρό είναι το οξύ που ουσιαστικά βρίσκεται εξ ολοκλήρου σε ιονισμένη μορφή (λ.χ. το HCI) και ασθενές το οξύ που διασπάται ελάχιστα (οξικό) Αντίστοιχα παραδείγματα ισχυρών βάσεων αποτελούν η αμμωνία (NH3) και το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) και ασθενών βάσεων το μονόξινο ανθρακικό νάτριο (NaHCO3).

2. ΠΗΓΕΣ ΥΔΡΟΓΟΝΟΪΟΝΤΩΝ-ΥΔΡΟΞΥΛΙΩΝ

ΠΗΓΕΣ ΥΔΡΟΓΟΝΟΪΟΝΤΩΝ

ΑΛΗΘΕΙΕΣ Η κυτταρική λειτουργία (μεταβολισμός) προκαλεί την συνεχή παραγωγή οξέων (Η+) Ο οργανισμός παρά το ότι συνεχώς παράγει και προσπαθεί να απαλλαγεί από τα οξέα, τελικά λειτουργεί σε αλκαλικό περιβάλλον (pH=7,37-7,43) Είμαστε δηλαδή αλκαλικά όντα στο σχεδιασμό μας, όμως στη λειτουργία είμαστε παραγωγοί οξέων

Πτητικά Μη πτητικά ΕΙΔΗ ΟΞΕΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ H2CO3  CO2 + H2O (15.000-22.000 mEq/24h) Μη πτητικά Επαναχρησιμοποιούμενα (~500.000 mEq/24h) Γαλακτικό Κετοξέα Κιτρικό Μη επαναχρησιμοποιούμενα (70-100 mEq/24h) H2SO4 HCI H2PO4

Τόσο τα οξέα όσο και τα αλκάλεα παράγονται από τις τροφές Λίπη-υδατάνθρακες CO2 Λευκώματα-αμινοξέα Μη πτητικά οξέα Αλκάλεα Α. Θειούχα αμινοξέα (μεθειονίνη-κυστίνη) H2SO4 Β. Γλουταμίνη-Ασπαρτικό Αλκάλεα 3. Οργανικές φωσφορικές ενώσεις H3PO4 Ζωϊκές τροφές (πλούσιες σε λευκώματα και οργανικές φωσφορικές ενώσεις Οξέα) Φυτικές τροφές (πλούσιες σε οργανικά ανιόντα αλκάλεα)

"η ζωή δεν είναι μία πάλη ενάντια στην αμαρτία, στη δύναμη του χρήματος και σε κακόβουλα ζώα, αλλά ενάντια στα ιόντα υδρογόνου" H.L. Mencken

ΠΗΓΕΣ ΥΔΡΟΞΥΛΙΩΝ

ΤΡΟΦΕΣ ΠΟΥ ΟΔΗΓΟΥΝ ΣΤΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΟΞΕΩΝ Ή ΑΛΚΑΛΕΩΝ Όξινες τροφές είναι τα κρεατικά, αυγά, ρύζι, μπύρα, οινοπνευματώδη, ψωμί ολικής αλέσεως, ζυμαρικά κ.ά Τα γαλακτοκομικά είναι ουδέτερα Αλκαλικές τροφές είναι τα φρούτα και τα λαχανικά

ΠΩΣ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΓΙΝΕΙ Η ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΔΙΑΙΤΑ, ΔΙΑΙΤΑ ΚΑΘΑΡΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΒΑΣΗΣ Μέση Αμερικανική δίαιτα με δημητριακά και τροφές πλούσιες σε ενέργεια και φτωχές σε θρεπτικά συστατικά                                                                                                                                                                                                                                                                                   Ολική καθαρή ενδογενής παραγωγή οξέων=+48 mEq/24h Τροφές χωρίς δημητριακά και φτωχές σε ενέργεια και σε θρεπτικά συστατικά που αντικαταστάθηκαν από φρούτα και λαχανικά Ολική καθαρή ενδογενής παραγωγή βάσεων=-53 mEq/24h ΣΥΜΒΟΛΗ ΚΑΘΕ ΟΜΑΔΑΣ ΤΡΟΦΗΣ ΣΤΗΝ ΕΝΔΟΓΕΝΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΟΞΕΩΝ Ή ΒΑΣΕΩΝ (mEq/24h)

2/3 αποβαλλόμενων βάσεων ΑΠΟΒΟΛΗ ΑΛΚΑΛΕΩΝ-I 2/3 αποβαλλόμενων βάσεων

ΑΠΟΒΟΛΗ ΑΛΚΑΛΕΩΝ-II Τα αλκάλεα αποβάλλονται από τον οργανισμό ως άλατα οργανικών οξέων (κιτρικό ή κετογλουταρικό) του Na+ και Κ+

3. ΕΝΝΟΙΑ ΚΑΙ ΣΗΜΑΣΙΑ pH

ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ pH Το pH είναι ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των Η+ σε mol/L Για αποφυγή λαθών κατά την συζήτηση της οξεοβασικής ισορροπίας είναι ασφαλές να αποφεύγονται οι όροι «αύξηση» ή «μείωση» αλλά να χρησιμοποιούνται οι όροι «πιο όξινο» και «πιο αλκαλικό». Η σύγχυση προκύπτει εξ αιτίας του ότι όσο αυξάνει η οξύτητα, το pH μειώνεται

ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ [Η+] (κυτταρικός θάνατος-Ι) Αν το pH παρεκκλίνει πολύ από την όξινη ή την αλκαλική πλευρά, τα κύτταρα δηλητηριάζονται από τις δικές τους τοξίνες και τελικά πεθαίνουν

ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ [Η+] (κυτταρικός θάνατος-ΙΙ) Λειτουργίες που είναι βασικές για την επιβίωση, όπως τα κανάλια Na+-K+ των ερυθρών αδρανοποιούνται σε οξέωση Κάθε κύτταρο έχει τη δική του αντλία Na+-K+, η οποία ρυθμίζει την ποσότητα Νa+ και K+ που θα περιέχει Για τη λειτουργία της αντλίας Na+-K+ καταναλώνει το 25% της ημερήσιας ενέργειας

ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ [Η+] (ενέργεια κυττάρων-ATP) H+ ADP + iP  ATP

ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ [Η+] (λευκώματα) Τα λευκώματα περιέχουν στη δομή τους πολλές αρνητικά φορτισμένες ρίζες, οπότε η μεταβολή του pH μπορεί να μεταβάλλει τον βαθμό ιονισμού τους, γεγονός που σχετίζεται με την τρισδιάστατη μορφή τους και φυσικά με τον τρόπο αυτό μπορεί να αλλάξει η λειτουργία τους Τονίζεται ότι πολλές λευκωματούχες ουσίες είναι μεταφορείς ουσιών διαμέσου των μεμβρανών

Καμπύλη σχέσης pH και ενζυμικής δραστηριότητας ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ [Η+] (ένζυμα) Τα ένζυμα ασκούν μεγάλο αριθμό λειτουργιών στον οργανισμό, με αποτέλεσμα μεταβολές του pH να έχουν σημαντικές επιπτώσεις Καμπύλη σχέσης pH και ενζυμικής δραστηριότητας Η μέγιστη απόδοση των ενζύμων διαπιστώνεται μέσα σ’ ένα πολύ στενό εύρος pH ([Η+]), οπότε κάθε μεταβολή του μεταβάλλει και την απόδοσή τους Ενζυμική δραστηριότητα 7,4 pH

ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ [Η+] (μεταφορά μηνυμάτων) Πολλά συστήματα μεταφοράς μηνυμάτων μεταξύ των κυττάρων και μεταξύ ενδοκυττάριων τμημάτων εξαρτώνται από το pH

ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ [Η+] (άλλες επιδράσεις) Οι μεταβολές στην ερεθισιμότητα των νεύρων και μυών περιλαμβάνονται μεταξύ των σημαντικότερων κλινικών εκδηλώσεων των διαταραχών του pH Στην καρδιά (αρρυθμίες, μείωση συσταλτικότητας και απάντησης στα ενδογενή και εξωγενή ινότροπα) Στο ΚΝΣ (η οξέωση προκαλεί μείωση και η αλκάλωση αύξηση της ερεθισιμότητας, κυρίως λόγω μεταβολής της [Ca++]) Οι περισσότερες μεταβολικές διαδικασίες που είναι ζωτικής σημασίας, επηρεάζονται άμεσα ή έμμεσα από τις μεταβολές της [Η+] και φυσικά από το pH

ΙΟΝ nEq/L H+ 40 K+ 4.000.000 HCO3- 24.000.000 Ca++ 2.500.000 Mg++ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΙΟΝΤΩΝ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ ΙΟΝ nEq/L H+ 40 K+ 4.000.000 HCO3- 24.000.000 Ca++ 2.500.000 Mg++ 1.000.000 Na+ 140.000.000 Ο οργανισμός είναι 100.000 φορές πιο ευαίσθητος σε μεταβολές της [Η+], σε σχέση με τις μεταβολές της [Κ+] CO2 + H2O  H2CO3  HCO3- + H+ Στον εξωκυττάριο χώρο η [HCO3-] είναι 600.000 φορές μεγαλύτερη απ’ αυτή των [Η+] (24.000.000/40 nEq/L)

4. ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ

ΣΧΕΣΗ [Η+], [OH-] σε mEq/L ΚΑΙ pH 1 0,00000000000001 0,1 0,0000000000001 0,01 2 0,000000000001 0,001 3 0,00000000001 0,0001 4 0,0000000001 0,00001 5 0,000000001 0,0000001 7 9 11

ΣΧΕΣΗ [Η+] ΚΑΙ pH pH [H+] nEq/L 7,0 100 7,1 80 7,3 50 7,4 40 7,7 20 8,0 10 Η μεταβολή αυτή αντιστοιχεί σε μεταβολή της [Η+] κατά 25% Αντίστοιχα η μεταβολή του ουρικού του ορού από 7,3 στα 7,4 mg% αντιστοιχεί σε μεταβολή μόνο κατά 1,4%

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΑ ΟΞΙΝΟ ΚΑΙ ΑΛΚΑΛΙΚΟ pH 7 Όξινο pH Αλκαλικό pH Οξυαιμία Αλκαλαιμία 7,4

δεν αποδίδει ποσοτικά τις μεταβολές των Η+,   ΣΧΕΣΗ [H+] ΚΑΙ pH-V Η λογαριθμική έκφραση δεν αποδίδει ποσοτικά τις μεταβολές των Η+, αφού για να ελαττωθεί το pH από 7,20 σε 7,00 (διαφορά 0,20 μονάδων) χρειάζονται 37 nEq Η+ (100-63=37), ενώ για να ελαττωθεί το pH από 7,40 σε 7,20 (διαφορά επίσης 0,20 μονάδων) χρειάζονται 23 nEq Η+ (63-40=23)  

ΣΧΕΣΗ [H+] ΚΑΙ pH-I Η μεταβολή της [Η+] κατά το διπλάσιο ή τον υποδιπλάσιο μεταβάλλει το pH κατά 0,3 8,0 7,9 7,8 7,7 7,6 7,5 7,4 7,3 7,2 7,1 7,0 6,9 6,8 10 12,5 16 20 25 32 40 50 64 80 100 128 160 12,5 x 10 = 128 ?? ΣΩΣΤΟ: 12,6 x 10 = 126

ΣΧΕΣΗ [H+] ΚΑΙ pH-II [H+] pH 1 0,1 0,01 2 0,001 3 0,0001 4 0,00001 5   ΣΧΕΣΗ [H+] ΚΑΙ pH-II [H+] pH 1 0,1 0,01 2 0,001 3 0,0001 4 0,00001 5 0,0000001 7 0,000.000.001 9 0,00000000001 11   Μεταβολή του pH κατά 3, δηλώνει μεταβολή [H+] x1000

  ΣΧΕΣΗ [H+] ΚΑΙ pH-III Για κάθε αύξηση ή ελάττωση του pH κατά 0,01 αντιστοιχεί ελάττωση ή αύξηση της πυκνότητας των Η+ κατά 1 nEq/L Λ.χ. στην περίπτωση που το pH=7,35 (κατά 0,05 πιο όξινο από το φυσιολογικό), η ισοδύναμη ποσότητα Η+ θα είναι 45 mEq/L (μεγαλύτερη κατά 5 nEq/L)  

ΣΧΕΣΗ [H+] ΚΑΙ pH-IV Για pH=7,40 η συγκέντρωση των Η+=40 nEq/L   ΣΧΕΣΗ [H+] ΚΑΙ pH-IV Για pH=7,40 η συγκέντρωση των Η+=40 nEq/L Πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό 40 επί το 0,8 για κάθε αύξηση του pH κατά 0,1 διαπιστώνεται η συγκέντρωση των Η+, λ.χ. ασθενής με pH=7,70 θα έχει Η+=40x0,8x0,8x0,8=20,48 nEq/L Αντίθετα πολλαπλασιάζοντας το 40 επί 1,25 για κάθε μείωση του pH κατά 0,1 διαπιστώνεται η συγκέντρωση των Η+, λ.χ. ασθενής με pH=7,20 θα έχει Η+=40x1,25x1,25=62,5 nEq/L

[H+] μεταβολή=40x1,25 για pH [H+] μεταβολή=40x0,8 για pH 0,1 0,01 2 0,001 3 0,0001 4 0,00001 5 0,0000001 7 0,000.000.001 9 0,00000000001 11 pH [Η+] 7,80 16 7,70 20 7,60 26 7,50 32 7,40 40 7,30 50 7,20 63 7,10 80 7,00 100 6,90 125 6,80 160 pH [H+] 6,8 158 7,1 79 7,4 40 7,7 20 pH [Η+] 7,80 16 7,70 20 7,60 26 7,50 32 7,40 40 7,30 50 7,20 63 7,10 80 7,00 100 6,90 125 6,80 160 Μεταβολή pH κατά 3 [H+] μεταβολήx1000 Μεταβολή pH κατά 1 [H+] μεταβολήx10 Μεταβολή pH κατά 0,3 [H+] μεταβολήx2 Μεταβολή pH κατά 0,1 [H+] μεταβολή=40x1,25 για pH [H+] μεταβολή=40x0,8 για pH

Σχέση pH και δυνατότητας επιβίωσης   Σχέση pH και δυνατότητας επιβίωσης

Μειονεκτήματα έκφρασης Η+ ως pH   Μειονεκτήματα έκφρασης Η+ ως pH Η λογαριθμική έκφραση (pH) δεν αποδίδει ποσοτικά τις μεταβολές των Η+ (αποτελεί απλά ένα σύμβολο που επινοήθηκε) Tο pH δεν υπογραμμίζει με σαφήνεια το γεγονός ότι ο οργανισμός είναι πιο ευαίσθητος στην αλκαλαιμία Η έκφραση ως pH είναι δύσκολο να διαβαστεί και να κατανοηθεί 7,40 40 7,30 50 7,20 63 7,10 80 10 13 17

Ωστόσο, το pH αποτελεί τον παραδοσιακό τρόπο έκφρασης της δραστηριότητας των Η+ που παραμένει και σήμερα σε χρήση

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Οξέα είναι οι ουσίες, οι οποίες σε υδατικό διάλυμα παρέχουν πρωτόνια και βάσεις αυτές που προσλαμβάνουν πρωτόνια Ισχυρό είναι το οξύ που παρέχει πολύ εύκολα Η+ και ασθενές εκείνο που δεν παρέχει εύκολα Η+ Τα οξέα διακρίνονται σε πτητικά και μη (επαναχρησιμοποιούμενα και μη) Η κυτταρική λειτουργία (μεταβολισμός) προκαλεί την συνεχή παραγωγή οξέων (Η+) Η σημαντικότερη λειτουργία των Η+ είναι η γένεση στα κύτταρα ATP, που τα επιτρέπει να εκτελούν τις λειτουργίες τους Ο οργανισμός είναι 100.000 φορές πιο ευαίσθητος σε μεταβολές της [Η+], σε σχέση με τις μεταβολές της [Κ+] Το pH είναι ένας τρόπος έκφρασης ιδιαίτερα μικρών συγκεντρώσεων ενός οξέος σ’ ένα διάλυμα, που έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Σας ευχαριστώ