Bicarbonate buffer system
বাইকার্বনেট বাফার সিস্টেম হল একটি অ্যাসিড-বেস হোমিওস্ট্যাটিক প্রক্রিয়া যা কার্বনিক অ্যাসিড (এইচ2সিও3), বাইকার্বনেট আয়ন (এইচসিও) এবং কার্বন ডাই অক্সাইডের (সিও2) ভারসাম্যকে জড়িত করে যাতে সঠিক বিপাকীয় ক্রিয়াকলাপকে সমর্থন করার জন্য অন্যান্য টিস্যুগুলির মধ্যে রক্ত এবং ডুওডেনামে পিএইচ বজায় রাখা যায়। কার্বনিক অ্যানহাইড্রোজ দ্বারা অনুঘটকিত কার্বন ডাই অক্সাইড (সিও2) জলের (এইচ2ও) সাথে বিক্রিয়া করে কার্বনিক অ্যাসিড (এইচ2সিও3) গঠন করে, যা দ্রুত বিচ্ছিন্ন হয়ে একটি বাইকার্বনেট আয়ন (এইচসিও) এবং একটি হাইড্রোজেন আয়ন (এইচ +) গঠন করে যা নিম্নলিখিত প্রতিক্রিয়ায় দেখানো হয়েছেঃ যে কোনও বাফার সিস্টেমের মতো, পিএইচ একটি দুর্বল অ্যাসিড (উদাহরণস্বরূপ, এইচ2সিও3) এবং এর কনজুগেট বেস (উদাহরণস্বরূপ, এইচসিও) উভয়ের উপস্থিতির দ্বারা ভারসাম্যপূর্ণ হয় যাতে সিস্টেমে প্রবর্তিত যে কোনও অতিরিক্ত অ্যাসিড বা বেস নিরপেক্ষ হয়। এই সিস্টেমটি সঠিকভাবে কাজ করতে ব্যর্থ হলে অ্যাসিড-ক্ষারের ভারসাম্যহীনতা দেখা দেয়, যেমন রক্তে অ্যাসিডেমিয়া (পিএইচ <7.35) এবং অ্যালকেলেমিয়া (পিএইচ> 7.45)। সিস্টেমিক অ্যাসিড-বেস ব্যালেন্সে টিস্যুতে, সেলুলার শ্বাস-প্রশ্বাস বর্জ্য পণ্য হিসাবে কার্বন ডাই অক্সাইড তৈরি করে; কার্ডিওভাসকুলার সিস্টেমের অন্যতম প্রাথমিক ভূমিকা হিসাবে, এই সিও 2 এর বেশিরভাগ অংশ টিস্যু থেকে তার হাইড্রেশন দ্বারা বাইকার্বনেট আয়ন থেকে দ্রুত অপসারণ করা হয়। রক্তের প্লাজমায় উপস্থিত বাইকার্বনেট আয়নটি ফুসফুসে স্থানান্তরিত হয়, যেখানে এটি আবার সিও2-এ ডিহাইড্রেট হয় এবং শ্বাস-প্রশ্বাসের সময় মুক্তি পায়। সিও2 এবং এইচ2সিও3-এর এই হাইড্রেশন এবং ডিহাইড্রেশন রূপান্তরগুলি, যা সাধারণত খুব ধীর গতিতে হয়, রক্ত এবং ডুওডেনাম উভয় ক্ষেত্রেই কার্বনিক অ্যানহাইড্রোজ দ্বারা সহজতর হয়। রক্তে থাকাকালীন, বাইকার্বোনেট আয়ন অন্যান্য বিপাকীয় প্রক্রিয়ার মাধ্যমে রক্তে প্রবর্তিত অ্যাসিডকে নিরপেক্ষ করতে কাজ করে (যেমন। ল্যাকটিক অ্যাসিড, কিটোন বডি); একইভাবে, যে কোনও ক্ষার (যেমন। প্রোটিনের ক্যাটাবলিজম থেকে ইউরিয়া) কার্বনিক অ্যাসিড (এইচ2সিও3) দ্বারা নিরপেক্ষ হয়। হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাল্চ সমীকরণ অনুসারে, রক্তে স্বাভাবিক পিএইচ 7.4 বজায় রাখার জন্য (যার ফলে শারীরবৃত্তীয় তাপমাত্রায় কার্বনিক অ্যাসিডের পিকেএ 6.1 হয়), বাইকার্বনেট এবং কার্বনিক অ্যাসিডের 20:1 অনুপাত ক্রমাগত বজায় রাখতে হবে; এই হোমিওস্ট্যাসিস মূলত মস্তিষ্কের মেডুলা অবলংগাটা এবং সম্ভবত কিডনিতে পিএইচ সেন্সর দ্বারা মধ্যস্থতা করা হয়, যা শ্বাসযন্ত্র এবং রেনাল সিস্টেমের প্রভাবকগুলির সাথে নেতিবাচক প্রতিক্রিয়া লুপগুলির মাধ্যমে যুক্ত। বেশিরভাগ প্রাণীর রক্তে, বাইকার্বনেট বাফার সিস্টেমটি শ্বাসযন্ত্রের ক্ষতিপূরণের মাধ্যমে ফুসফুসের সাথে যুক্ত হয়, যে প্রক্রিয়াটির মাধ্যমে সিও2-এর রক্তের ঘনত্বের পরিবর্তনের জন্য শ্বাস-প্রশ্বাসের হার এবং/অথবা গভীরতা পরিবর্তিত হয়। লে চ্যাটেলিয়ারের নীতি অনুসারে, ফুসফুস থেকে কার্বন ডাই অক্সাইডের নিঃসরণ উপরের প্রতিক্রিয়াকে বাম দিকে ঠেলে দেয়, যার ফলে সমস্ত অতিরিক্ত প্রোটন অপসারণ না হওয়া পর্যন্ত কার্বনিক অ্যানহাইড্রোজ কার্বন ডাই অক্সাইড গঠন করে। বাইকার্বনেটের ঘনত্ব রেনাল কম্পেন্সেশন দ্বারা আরও নিয়ন্ত্রিত হয়, যে প্রক্রিয়া দ্বারা কিডনিগুলি প্রস্রাবে এইচ + আয়ন নিঃসরণ করে বাইকার্বনেট আয়নগুলির ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ করে, একই সময়ে, রক্তের প্লাজমায় এইচসিও আয়নগুলিকে পুনরায় শোষণ করে, বা তদ্বিপরীত, প্লাজমার পিএইচ যথাক্রমে হ্রাস পাচ্ছে বা বাড়ছে কিনা তার উপর নির্ভর করে। হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাল্চ সমীকরণ হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাল্চ সমীকরণের একটি পরিবর্তিত সংস্করণ বাইকার্বনেট বাফার সিস্টেমের উপাদানগুলির সাথে রক্তের পিএইচ সম্পর্কিত করতে ব্যবহার করা যেতে পারেঃ যেখানেঃ পিকেএ এইচ2সিও3 হল কার্বনিক অ্যাসিডের অ্যাসিড বিচ্ছিন্নতা ধ্রুবকের ঋণাত্মক লগারিদম (বেস 10)। এটি 6.1 এর সমান। [এইচসিও] হল রক্তে বাইকার্বনেটের ঘনত্ব [এইচ2সিও3] হল রক্তে কার্বনিক অ্যাসিডের ঘনত্ব ধমনী রক্ত গ্যাস বর্ণনা করার সময়, হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাল্চ সমীকরণটি সাধারণত এইচ2সিও3 ঘনত্বের পরিবর্তে কার্বন ডাই অক্সাইডের আংশিক চাপ পিসিও2-এর পরিপ্রেক্ষিতে উদ্ধৃত করা হয়। যাইহোক, এই পরিমাণগুলি সমীকরণ দ্বারা সম্পর্কিতঃ যেখানেঃ [H2CO3] রক্তে কার্বনিক অ্যাসিডের ঘনত্ব kH CO2 রক্তে কার্বন ডাই অক্সাইডের দ্রবণীয়তা সহ একটি ধ্রুবক। এই সমীকরণগুলির সংমিশ্রণে রক্তের পিএইচ-এর সাথে বাইকার্বনেটের ঘনত্ব এবং কার্বন ডাই অক্সাইডের আংশিক চাপ সম্পর্কিত নিম্নলিখিত সমীকরণগুলি পাওয়া যায়ঃ যেখানেঃ পিএইচ হল রক্তে অ্যাসিডিটি [এইচসিও] হল রক্তে বাইকার্বনেটের ঘনত্ব, এমএমওএল/এল পিসিও 2 হল রক্তে কার্বন ডাই অক্সাইডের আংশিক চাপ, এমএমএইচজি-তে কাসিরার-ব্লেইচ আনুমানিক সূত্রপাত হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাল্চ সমীকরণ, যা ভর ক্রিয়ার নিয়ম থেকে উদ্ভূত হয়, তার সাপেক্ষে পরিবর্তন করা যেতে পারে। H +-এর জন্য সমাধান করার পর এবং হেনরির সূত্র প্রয়োগ করার পর, সমীকরণটি হয়ে যায়ঃ যেখানে K 'হল কার্বনিক অ্যাসিডের বিচ্ছিন্নতা ধ্রুবক, যা 800 nmol/L-এর সমান (যেহেতু K' = 10 − pKaH2CO3 = 10 − (6.1) ≈ 8.00 × 10 − 7 mol/L = 800 nmol/L)। ধ্রুবককে (800 × 0.03 = 24) গুণ করার পর এবং এইচ. সি. ও-এর জন্য সমাধান করার পর, সমীকরণটি সরল করা হয়ঃ যেখানেঃ [এইচ] হল রক্তে হাইড্রোজেন আয়ন ঘনত্ব, এন. এম. ও. এল/এল-এ [এইচ. সি. ও] হল রক্তে বাইকার্বনেটের ঘনত্ব, এম. এম. ও. এল/এল-এ পি. সি. ও2 হল রক্তে কার্বন ডাই অক্সাইডের আংশিক চাপ, এম. এম. এইচ. জি-তে অন্যান্য টিস্যুতে বাইকার্বনেট বাফার সিস্টেম অন্যান্য টিস্যুতেও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। মানুষের পাকস্থলী এবং ডুওডেনামে, বাইকার্বোনেট বাফার সিস্টেম গ্যাস্ট্রিক অ্যাসিডকে নিরপেক্ষ করে এবং গ্যাস্ট্রিক মিউকোসায় বাইকার্বোনেট আয়ন নিঃসরণের মাধ্যমে এপিথেলিয়াল কোষের আন্তঃকোষীয় পিএইচকে স্থিতিশীল করে। ডুওডিনাল আলসারের রোগীদের ক্ষেত্রে, হেলিকোব্যাক্টর পাইলোরি নির্মূল মিউকোসাল বাইকার্বোনেট নিঃসরণ পুনরুদ্ধার করতে পারে এবং আলসারের পুনরাবৃত্তির ঝুঁকি কমাতে পারে। টিয়ার বাফারিং শরীরের তরলের মধ্যে অশ্রু অনন্য কারণ তারা পরিবেশের সংস্পর্শে আসে। শরীরের অন্যান্য তরলের মতো, টিয়ার ফ্লুইড বাইকার্বোনেট বাফার সিস্টেম ব্যবহার করে একটি শক্ত পিএইচ পরিসরে রাখা হয়। চোখের অশ্রুর পিএইচ জেগে ওঠার দিন জুড়ে পরিবর্তিত হয়, "প্রায় 0.013 পিএইচ ইউনিট/ঘন্টা" বৃদ্ধি পায় যতক্ষণ না দীর্ঘস্থায়ী বন্ধ-চোখের সময়কাল পিএইচকে আবার হ্রাস করে। বেশিরভাগ সুস্থ ব্যক্তির টিয়ার পিএইচ 7 থেকে 7.7 এর মধ্যে থাকে, যেখানে বাইকার্বনেট বাফারিং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ, তবে প্রোটিন এবং অন্যান্য বাফারিং উপাদানগুলিও উপস্থিত থাকে যা এই পিএইচ সীমার বাইরে সক্রিয় থাকে। তথ্যসূত্র বাইরের লিঙ্ক ইলেক্ট্রোলাইট ব্যাঘাত বাফার সমাধান