ASİT- BAZ DENGESİ VE DENGESİZLİKLERİ
Prof. Dr. Tülin BEDÜK
Herhangi bir çözeltinin asitliği veya bazlığı içindeki hidrojen iyonunun (H + )
konsantrasyonuna bağlıdır. Beden sıvılarının asit-baz dengesi denilince de akla beden
sıvılarındaki H + konsantrasyonu gelmelidir.
H + konsantrasyonunun artması pH’ın düşmesine yani asit tarafa kaymasına, H + konsantrasyonunun azalması ise pH’ın
yükselmesine yani alkali tarafa kaymasına neden olur.
pH = Loq 1
H + konsantrasyonu
olarak ifade edilir.
Bir başka deyişle, H + konsantrasyonu pH= Log 1
H + konsantrasyonu
veya
pH= - Log H + konsantrasyonu olarak da ifade
edilmektedir.
H + konsantrasyonundaki hafif değişmeler bile hücre içinde oluşan kimyasal reaksiyonları
etkiler. H + konsantrasyonunun fazlaca artması
“asidosiz’’ denen tabloyu yaratır.
Konsantrasyonun fazlaca azalması ise
“alkalosiz’’ denen duruma neden olur, her iki durumunda ileri halleri ölümle sonuçlanır.
Sağlıklı kişilerde vücudun pH’ı çok dikkatle
korunur.
pH ölçeği 1 den 14 e kadar değişen bir ölçektir.
İnsan organizması pH ölçeğinin ancak belli
aralıklarda olması durumunda canlı kalabilir.
6.8 - ÖLÜM 6.9
7.0 Asidoz 7.1
7.2
7.3 Normal pH 7.4
7.5
7.6 Alkaloz 7.7
7.8 - ÖLÜM
7.3
7.4
Arteriyel kanda normal pH 7.4’tür. Venöz kan ve interstesiyel sıvıda pH 7.35 civarındadır. Bu küçük farkın nedeni venöz kanda CO 2 ’nin fazla oluşudur. CO 2 kendisi asit bir madde değildir ancak sıvılarda eriyerek karbonik aside
dönüşür.
Arteriyel kanın pH’sı 7.4 ve interstisyel
sıvıdaki değer bundan çok farklı olmadığından ekstraselüler sıvının pH’sı 7.4 olarak kabul
edilebilir. Bu değerden 0.05 pH ünitesi kadar
oynamalar bedende bir etki yaratmazlar fakat pH ekstraselüler sıvıda 7.0 ye kadar düşer veya 7.7 ye kadar yükselebilir ki her iki halde de
organizma ancak birkaç dakika yaşayabilir.
Vücutta pH’yı kontrol ederek normal tutulmasını sağlayan sistemler
1) Tampon sistemler
Bütün beden sıvılarında bulunurlar ve
sıvıya fazladan eklenen asit veya alkali
maddelerle derhal birleşerek aşırı pH
sapmalarını önlerler. Tampon sistem
genellikle zayıf bir asitle onun kuvvetli bir
tuzunun eriyik halinde karışımından ibarettir.
Tampon sistemlerinin koruyucu etkisi
sistemi oluşturan asit ve tuzun ortak bir anyona sahip olmalarından ileri gelir. Bu ortak anyon gerektiğinde H + gerektiğinde de bazla
birleşerek eriyiğine giren asit veya baz iyon
fazlasını ortadan kaldırır.
Vücutta pH’ın sabit kalmasına yardım eden
başlıca üç tampon sistem vardır.
a)Bikarbonat tampon sistemi: Ekstraselüler
sıvının en önemli tampon sistemidir. Bu sistemle ekstraselüler sıvıdaki H iyonunun %90’ını
kontrol eder.
HCl + NaHCO 3 H 2 CO 3 + NaCl
(kuvvetli asit) (kuvvetli tampon baz) (zayıf asit) (tuz)
NaOH + H 2 CO 3 NaHCO 3 + H 2 O
(kuvvetli baz) (asidik tampon) (zayıf baz) (su)
b) Fosfat tampon sistemi: Bu sistemin en büyük komponentleri NaH 2 PO 4 (sodyum monofosfat) ve Na 2 HPO 4 (sodyum difosfat) dır.
NaH 2 PO 4 + NaOH Na 2 HPO 4 + H 2 O
Na 2 HPO 4 + HCl NaH 2 PO 4 + NaCl
Bu sistem ekstraselüler sıvıda bikarbonat
tampon sistemine oranla 1/6 daha az bulunur. Bu
nedenle ekstraselüler sıvıda tamponlama görevi
daha azdır. Bu sistem hücre içi sıvılarda daha
fazla fonksiyon görür.
c)Protein tampon sistemi: Ekstrasellüler sıvıda, plazmada ve hücre içinde aktiftir. Vücut sıvılarının ¾’ü bu sistemle tamponlanır.
Proteinler birbirine peptit bağı ile bağlanmış
aminoasitlerden oluşmuşlardır.
Fakat bazı aminoasitlerin karboksil grubu (COOH) serbesttir ve bunlar COO - ve H
iyonlarına çözünebilirler. Bazı aminoasitlerin ise bazik grupları (NH 3 OH) serbesttir ve NH 3 ve
OH - şeklinde çözülerek ortama OH iyonu
verirler. Bundan dolayı proteinler asit ve bazik
sistemlerle çalışabilirler.
(COOH) COO - + H + (bazlarla reaksiyona girer)
(-NH 3 OH) -NH 3 + OH - (asitlerle reaksiyona girer)
2) Asit baz dengesinin solunum sistemiyle regülasyonu
Akciğerler bedendeki H 2 CO 3 ü azaltıp
çoğaltarak asit baz dengesini kontrol eder.
Solunum sisteminin H iyonunu kontrol gücü
%50’dir.
pH= 6.1 + log HCO 3 CO 2
(Henderson Hasselbach denklemi)
HCO 3 /CO 2 oranı normalde 20 olup logaritması 1.3’tür.
Bu denkleme göre beden sıvılarında CO 2 in
artması pH yı asit tarafa, azalması da alkali
tarafa kaydıracaktır.
CO 2 vücutta besinlerin oksidasyonu sonucu oluşur. Hücrelerden beden sıvılarına ve kana ulaşan CO 2 kanla akciğere alveollerine
gelerek havaya verilir. Bu nedenle
ekstraselüler sıvılardaki CO 2 konsantrasyonu
solunum hızına bağlıdır.
Solunum hızlanırsa havayla dışarı atılan CO 2
artar, ekstraselüler sıvıdaki CO 2 konsantrasyonu
azalır. Solunum yavaşlarsa CO 2 atılışı azalarak
ekstraselüler sıvıda CO 2 birikimine neden olur.
CO 2 konsantrasyonu H + konsantrasyonunu da değiştirir. Solunum beden sıvılarındaki H + iyonu konsantrasyonunu etkilediği gibi H +
iyonu konsantrasyonu da solunumu etkiler.
H + nin medulla oblongatadaki solunum
merkezini uyarıcı etkisi vardır.
H
+ile solunum sistemi arasındaki feedback (geri bildirim) mekanizması
Hiperventilasyon Medulladaki solunum CO
2ve H
2CO
3↓
Merkezi uyarılır
Kan pH ↓ Kan pH ↑
Kan H
2CO
3↑
Kan H
2CO
3↓
Kan pCO
2↑
Kan
pCO
2↓
Medulladaki solunum merkezi baskılanır CO
2retansiyonu
Hipoventilasyon
3) Asit baz dengesinin renal sistemle regülasyonu
Böbrekler beden sıvılarında HCO 3 -
konsantrasyonunu, dolayısıyla NaHCO3 ü
azaltıp çoğaltarak H + konsantrasyonunu
düzenler. Ayarlama böbrek tubulüslerindeki bir
sıra karmaşık reaksiyonla gerçekleşir ki bunları
4 grupta toplamak mümkündür.
a) H + sekresyonu (salgılanması)
b) Na + reabsorbsiyonu (geri emilimi) (Na + =H + değişimi)
c) HCO 3 – ün (bikarbonat) idrarla atılması
d) NH 3 sekresyonu
a) Tubuluslerden H + sekresyonu
Proksimal tüp, distal tüp ve kollektör kanalların epiteli tüplere H + salgılar.
Tüplerin epitel hücresinde:
CO 2 + H 2 O Karbonik anhidraz H 2 CO 3 H 2 CO 3 H + + HCO 3
Buradaki H + tüp sıvısına atılır.
b) Na + reabsorbsiyonu
Sözü edilen şekilde salgılanan her H iyonu yerine bir Na iyonu tüp hücresi içine reabsorbe olur. Bu Na iyonları HCO 3 – iyonları ile birlikte interstesiyel sıvıya geçerek NaHCO3 oluşturur, oradan da kana geçer. CO 2 konsantrasyonu
ekstrasellüler sıvıda ne kadar çok olursa
reaksiyonlar o kadar hızlı ve H + sekresyonu da o kadar çok olur. Bunun yanı sıra Na
reabsorbsiyonu da artar.
Tersine CO 2 konsantrasyonunu düşüren nedenler (solunumun hızlanması,
metabolizmanın yavaşlaması vb) H sekresyonu
ve Na reabsorbsiyonunu azaltır.
Ekstraselüler
Sıvı HCO
3HCO
3HCO
3H
2CO
3karbonik
CO
2CO
2+ H
2O Na
HCO
3+ H
H
2CO
3Karbonik anhidraz
CO
2+ H
2O Na HCO
3+ H
H
2CO
3Karbonik anhidraz
CO
2+ H
2O
Na Na
H H H H
Na Na
HCO
3HCO
3c) İdrarla HCO 3 – atılımı
Bikarbonat iyonu normalde glomerul filtrasyonu ile yer değiştirir. Böbrek tüplerinde hücre dışına çıkan H ile HCO 3 – birleşip tüp sıvısı içinde H 2 CO 3 oluşturur.
½ H 2 + HCO 3 H 2 CO 3
H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O
CO 2 hücre içine oradan da ekstraselüler sıvıya
geçer. Su idrar sıvısı içinde kalır. H tüp sıvısında
bolsa tüp sıvısındaki HCO 3 iyonları reabsorbe
olur.
Ekstr.
Sıvı HCO
3HCO
3HCO
3H
2CO
3karbonik
CO
2CO
2+ H
2O Na
HCO
3+ H
H
2CO
3Karbonik anhidraz
CO
2+ H
2O Na HCO
3+ H
H
2CO
3Karbonik anhidraz
CO
2+ H
2O
Na Na
H H H H
Na Na
HCO
3HCO
3d) Amonyak sekresyonu
Proksimal tüp, distal tüp ve kollektör
kanalların epitel hücreleri sürekli olarak NH 3
sentez ederler ve bu tubulus sıvısına diffüzyonla geçer. NH 3 tubulus lümenine salgılanan H ile
birleşerek NH 4 (amonyum) oluşturur. NH 4
molekülleri tubulus sıvısındaki Cl ya da sulfat
iyonları ile birleşerek idrarla atılırlar.
Bu mekanizma fazla H iyonlarını elimine ederek asit-baz dengesini normale çevirir. Bu mekanizmanın olmadığı durumlarda NH 3
sekresyonu olmazsa tüp sıvısına sekrete
edilen H iyonları, tüp sıvısındaki Cl - iyonları
ile birleşerek HCl oluşturur.
Ekstraselüler Tüp Sıvısı Sıvı
Cl
NH
3HCO
3H
2CO
3+ H
H
2O
+ NH
3CO
2H H
NH
3NH
4+ Cl
Hücre dışı sıvı Tüp
Na + Cl Na + HCO
3Na Cl
H
NH
4Cl
NH
3