معلومة

تأثير الأس الهيدروجيني على الحياة؟ استخدام المخزن المؤقت أو حمض الهيدروكلوريك؟ ماذا عن حمض اللاكتيك؟

تأثير الأس الهيدروجيني على الحياة؟ استخدام المخزن المؤقت أو حمض الهيدروكلوريك؟ ماذا عن حمض اللاكتيك؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أحاول إيجاد تأثير الأس الهيدروجيني على الكائنات الحية مثل الإشريكية القولونية وما شابه. في البداية فكرت في استخدام محلول عازل يحافظ على مستوى الأس الهيدروجيني ، لكن من الممكن أن يكون للأيونات غير النشطة لكل عازلة تأثيرها الخاص على الكائنات الحية التي لا يمكنني تفسيرها. من ناحية أخرى ، يمكنني استخدام حمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد الصوديوم بتركيزات مختلفة عن طريق تخفيفه. سيكون هذا مجهودًا أكثر بقليل (سأخفف الحمض والقاعدة بنفسي) ، لكن أرخص بكثير من المخازن المؤقتة ، وسأعرف أن الأيونات الأخرى الوحيدة الموجودة بجانب H + و OH- هي فقط Na + و Cl- ، مكونات ملح الطعام. وفقًا لهذه الورقة ، فإن تأثير الأس الهيدروجيني على السكان يعتمد أيضًا على الحمض (حمض الهيدروكلوريك مقابل حمض اللاكتيك).

أود الحصول على رأي ثانٍ حول هذا: إذا كنت أقوم بالتحقيق في تأثير الأس الهيدروجيني على نمو الكائنات الحية ، فهل أستخدم المحاليل المعيارية المصنوعة خصيصًا أم فقط HCl و NaOH المخففان بشكل صحيح؟


هذا متغير يسعدك تعريف نفسك. فقط اعلم أن استخدام المخزن المؤقت سيقدم ذرات أخرى يمكن أن تؤثر على "الكائنات الحية". على العكس من ذلك ، إذا كنت لا تستخدم المخزن المؤقت ، فمن المحتمل أن يتم تغيير الرقم الهيدروجيني "للكائنات الحية" بسهولة عن طريق التمثيل الغذائي للكائنات الحية (IMHO ، هذا أسوأ).

لا أعرف تفاصيل مشروعك ، لكني أوصي بما يلي:

- استخدم محلولًا مؤقتًا مثل ... تريس ، فوسفات ... -استخدم 10 ملي مولار تريس- Cl بدون أي إلكتروليت إضافي (بصرف النظر عن حمض الهيدروكلوريك أو هيدروكسيد الصوديوم الذي تستخدمه لتعديل الأس الهيدروجيني للعازل الخاص بك إلى درجات حموضة مختلفة تريد اختبارها) - على سبيل المثال. Tris-Cl pH 7 ، 8 ، 9 ... أو الفوسفات pH 2،3،4،5،6،7،8،9 ...


ما هو التخمير بحمض اللاكتيك & # 038 كيف يحافظ على الطعام؟

معظم الناس على دراية بمخللات الشبت ومخلل الملفوف كأطعمة مخللة. الملمس المألوف للمخلل يربطه كثير من الناس بالخل وليس شكلاً آخر من أشكال الحمض الناتج عن تخمير حمض اللاكتيك.

هناك اختلافات رئيسية بين المخللات المحفوظة بالخل والمخللات مع حمض اللاكتيك ، لذا دعونا نلقي نظرة على ماهية تخمير حمض اللاكتيك وكيف يستخدم الناس لآلاف السنين تخمير حمض اللاكتيك للحفاظ على الطعام.


التوازن الحمضي القاعدي: الاستجابة وتنظيم أمبير | نظام الإخراج | مادة الاحياء

في هذه المقالة سوف نناقش حول: - 1. تعريف التوازن الحمضي القاعدي 2. الاستجابة لاختلال حمض القاعدة 3. التنظيم.

تعريف التوازن الحمضي القاعدي:

الاستتباب الحمضي القاعدي هو جزء من التماثل البشري و shystasis فيما يتعلق بالتوازن الصحيح بين الأحماض والقواعد ، وبعبارة أخرى ، الرقم الهيدروجيني. الجسم حساس للغاية لمستوى الأس الهيدروجيني ، لذلك توجد آليات قوية للحفاظ عليه. خارج النطاق المقبول للأس الهيدروجيني ، يتم تغيير طبيعة البروتينات وهضمها ، وتفقد الإنزيمات قدرتها على العمل ، وقد يحدث الموت.

يشير مصطلح pH إلى السجل السلبي لتركيز أيون الهيدروجين-

يتراوح المعدل الطبيعي لدرجة الحموضة في الدم بين 7.35 و 7.45 ويجب أن يحافظ التوازن الحمضي القاعدي على الرقم الهيدروجيني ضمن هذا النطاق الطبيعي.

الأس الهيدروجيني لبعض سوائل الجسم:

نطاق بقاء الأس الهيدروجيني هو 6.8 إلى 8.0

الحمض عبارة عن جزيء يحتوي على ذرة هيدروجين يمكنها إطلاق أيونات الهيدروجين في المحاليل ، على سبيل المثال

هناك دائمًا إنتاج مستمر للحمض من قبل الجسم & # 8217 s عمليات التمثيل الغذائي وللحفاظ على التوازن ، يجب إفراز هذه الأحماض أو التمثيل الغذائي. تصنف الأحماض المختلفة التي ينتجها الجسم على أنها أحماض تنفسية (أو متطايرة) وأحماض أيضية (أو ثابتة).

الحمض هو الأصح حمض الكربونيك (H2كو3) ولكن المصطلح & # 8216respiratory acid & # 8217 يستخدم عادة للإشارة إلى ثاني أكسيد الكربون. ثاني أكسيد الكربون هو المنتج النهائي للأكسدة الكاملة للكربوهيدرات والأحماض الدهنية. يطلق عليه حمض متطاير بمعنى أنه في هذا السياق يمكن إفرازه عن طريق الرئتين. بالضرورة ، مع الأخذ في الاعتبار الكميات المعنية ، يجب أن يكون هناك نظام فعال لإفراز ثاني أكسيد الكربون بسرعة2.

يشمل هذا المصطلح جميع الأحماض غير المتطايرة التي ينتجها الجسم. نظرًا لأن الرئتين لا تفرزان ، يُقال إنها & # 8216 مثبتة & # 8217 في الجسم ، وبالتالي مصطلح الأحماض الثابتة البديلة. جميع الأحماض ما عدا H2كو3 هي أحماض ثابتة.

بالنسبة للتوازن الحمضي القاعدي ، يجب أن تساوي كمية الحمض المفرز في اليوم الكمية المنتجة. طرق الإخراج هي الرئتان (لـ CO2) والكلى (للأحماض الثابتة).

يحدث اختلال التوازن الحمضي القاعدي عندما تتسبب إهانة كبيرة في تحول درجة حموضة الدم عن المعدل الطبيعي (7.35 إلى 7.45). الفائض من الحمض يسمى الحماض (الرقم الهيدروجيني أقل من 7.35) والفائض من القاعدة يسمى القلاء (الرقم الهيدروجيني أكبر من 7.45). يتم تصنيف العملية التي تسبب عدم التوازن بناءً على مسببات الاضطراب (الجهاز التنفسي أو الأيضي) واتجاه التغيير في درجة الحموضة (الحماض أو القلاء).

هناك أربع عمليات أساسية:

(ثالثا) القلاء الاستقلابي ، و

قد يحدث واحد أو مجموعة في أي وقت.

الاستجابة لاختلال التوازن الحمضي القاعدي:

تتكون استجابة الجسم & # 8217s للتغيير في حالة القاعدة الحمضية من ثلاثة مكونات:

تعويض الجهاز التنفسي عن طريق التغيير في الشرايين PCO2

التعويض الكلوي بالتغيير في HCO3 - إفراز.

المخزن المؤقت هو أي مادة يمكن أن تربط H + بشكل عكسي. عازلة + H + & # x2194 H عازلة

يتم إنتاج 80 ملي مكافئ من H + يوميًا.

1. نظام عازلة البيكربونات:

نظام العازلة الرئيسي في ECF هو CO2- نظام عازلة للبيكربونات. هذا هو المسؤول عن حوالي 80 ٪ من التخزين المؤقت خارج الخلية ولكنه لا يمكن أن يقي من اضطرابات الجهاز التنفسي الحمضي القاعدي.

2. أنظمة تخزين الفوسفات:

أنظمة عازلة الفوسفات ليست عازلة للدم مهمة لأن تركيزها منخفض للغاية. يلعب دورًا مهمًا في الجهاز الأنبوبي الكلوي.

تشمل مخازن البروتين في الدم الهيموجلوبين (150 جم / 1) وبروتينات البلازما (70 جم / 1). يتم التخزين المؤقت بواسطة مجموعة إيميدازول من بقايا الهيستيدين. يعتبر الهيموجلوبين أكثر أهمية من الناحية الكمية بحوالي 6 مرات من بروتينات البلازما لأنه موجود في حوالي ضعف التركيز ويحتوي على حوالي ثلاثة أضعاف عدد بقايا الهيستدين لكل جزيء. على سبيل المثال ، إذا تغير الرقم الهيدروجيني للدم من 7.5 إلى 6.5 ، فإن الهيموجلوبين سيخزن 27.5 مليمول / 1 من H + وسيشكل التخزين المؤقت لبروتين البلازما 4.2 مليمول / 1 فقط من H +. يعتبر Deoxyhemoglobin عازلة أكثر فعالية من أوكسي هيموغلوبين.

& # 8216 عندما يكون هناك تغيير في تركيز H + في ECF ، يتغير توازن جميع أنظمة العازلة في نفس الوقت & # 8217.

H + = K1 × HA1 / A1 = K2 × HA2 / A2 = K3 × HA3 / A3.

K1 و K2 و K3 هي ثوابت تفكك لثلاثة أحماض.

تنظيم التوازن الحمضي القاعدي:

I. تنظيم الجهاز التنفسي لتوازن الحمض القاعدي:

أنا. ينظم تركيز H + من خلال ثاني أكسيد الكربون2 في التنفيس و shylation.

ثانيا. ↑ [H +] ← ↑ تهوية سنخية

ثالثا. قوة التخزين المؤقت للجهاز التنفسي أكبر بمرتين إلى مرتين من المخازن الكيميائية.

رابعا. تقلل أمراض الرئة من فعالية قوة التخزين. يشير تنظيم الجهاز التنفسي إلى التغيرات في درجة الحموضة بسبب PCO2 يتغير عن طريق تغيير التهوية. يمكن أن يحدث هذا التغيير في التهوية بسرعة مع تأثيرات كبيرة على الرقم الهيدروجيني. ثاني أكسيد الكربون قابل للذوبان في الدهون ويعبر أغشية الخلايا بسرعة ، لذلك يتغير في PCO2 يؤدي إلى تغيرات سريعة في [+ H] في جميع حجرات سوائل الجسم.

II. التنظيم الكلوي لتوازن الحمض القاعدي:

هناك ثلاثة أنظمة تنظم تركيز H + في سوائل الجسم لمنع الحماض أو القلاء.

1. الأنظمة الكيميائية العازلة للحمض القاعدي التي تتحد مع الحمض أو القاعدة لمنع التغيرات المفرطة في تركيز H +.

2. مراكز الجهاز التنفسي التي تنظم إزالة أول أكسيد الكربون2 من ECF.

3. تنظم الكلى درجة حموضة الدم بثلاث آليات.

أنا. الأنظمة الكيميائية العازلة للحمض القاعدي التي تتحد مع الحمض أو القاعدة لمنع التغيرات المفرطة في تركيز H +.

ثانيا. مراكز الجهاز التنفسي التي تنظم إزالة ثاني أكسيد الكربون2 من ECF.

أ. إفراز حامض على شكل حمض معاير وأيونات أمونيوم.

ب. إعادة امتصاص HCO المرشح3

ج. جيل جديد من NaHCO3

آلية إفراز H + بواسطة PT:

أنا. تكوين حمض الكربونيك

ثانيا. إفراز H + في التجويف عبر النقل المضاد لـ Na + H + في الغشاء اللمعي - مثال على النقل النشط الثانوي.

ثالثا. H + يفرز في التجويف يتحد مع HCO المرشح3 ويساعد في إعادة الامتصاص.

رابعا. HCO3 يتكون في الخلية وينتشر في السائل الخلالي من خلال الغشاء القاعدية. يتم ذلك بواسطة Na HCO3 النقل و CI HCO3 مبادل. وهكذا لكل H + يفرز واحد Na + وواحد HCO3 يدخل أيون السائل الخلالي.

مصير أيون H في التجويف:

1. حموضة لا تطاق:

يتحد H + ion مع HCO3 و NH3 إنتاج أحماض غير قابلة للمعايرة. ردود الفعل هي:

العملية التي من خلالها NH3 يفرز في البول ثم يتحول إلى NH44 الحفاظ على تدرج التركيز لنشر NH3 يسمى الانتشار غير الأيوني.

إفراز أيون الأمونيوم:

يتم استقلاب الجلوتامين في خلايا معاهدة التعاون بشأن البراءات لإنتاج الأمونيوم والبيكربونات. NH4 + يتم إفرازه بشكل نشط بواسطة Na + NH4 + يتم إرجاع المضخة والبيكربونات إلى الدم.

إفراز أيون الأمونيوم في القرص المضغوط:

القرص المضغوط منفذ إلى NH3 الذي ينتشر في تجويف أنبوبي ولكنه أقل نفاذاً إلى NH4، لذلك ، NH4 محاصر في التجويف الأنبوبي ويخرج في البول.

تنتج أيونات H + التي تتحد مع الفوسفات ثنائي القاعدة فوسفات أحادي القاعدة يساهم في الحموضة المعايرة.

صافي إفراز الحمض = معاير + NH البولي4 - البولية HCO3 حموضة

مجموع الأحماض التي تفرزها الكلى = 50 إلى 100 ميلي مكافئ / يوم.

آلية إفراز H + بواسطة DT و CD مستقلة عن Na +:

أنا. تزيد مضخات ATP التي يتم تشغيلها من تركيز H + بمقدار 1000 مرة. يعمل الألدوستيرون على هذه المضخة لزيادة إفراز H +.

ثانيا. H + K + ATPase مسؤولة أيضًا.

إعادة امتصاص HCO المرشح3:

يعيد PT امتصاص 80٪ من HCO المصفى3، H + يفرز في تجويف PT يتحد مع HCO3 لتشكيل H.2كو3. يتم تحويله إلى CO2 و ح2O. CO2 ينتشر في الخلايا الأنبوبية. كو2 يتحد مع H2يا لتشكيل H.2كو3 الذي يتفكك إلى H + و HCO3.

يتم إفراز أيون H + في أنبوب صغير و HCO3 أيون ينتشر في السائل الخلالي. عندما يكون كل جزيء HCO3 يعاد امتصاصه في التجويف ، جزيء واحد من HCO3 ينتشر في الدم على الرغم من أنه ليس نفس الجزيء. يتغير الرقم الهيدروجيني للسائل في النبيبات القريبة بشكل طفيف حيث يتم تحييد إفراز أيون H + بواسطة HCO3 إعادة امتصاص الأيونات.

يعيد LOH امتصاص 15٪ من HCO المصفى3.

يعيد DT و CT امتصاص 5٪ فقط من HCO المرشح3.

جيل جديد من NaHCO3 الأيونات:

مخازن الفوسفات والأمونيا في النبيبات تحمل أيونات H + الزائدة لتوليد NaHCO جديد3 الأيونات. لذلك ، عندما يتم إفراز أيون H + في الأنابيب يتحد مع المخزن المؤقت بخلاف HCO3، التأثير الصافي هو إضافة بيكربونات جديدة إلى الدم. للحصول على أمثلة إذا كان H + يتفاعل مع NH3 لتشكيل NH4، نيو هامبشاير4 محاصر في التجويف الأنبوبي ويتم التخلص منه في البول. لكل NH4 تفرز ، HCO جديد3 يتم إنشاؤه وإضافته إلى الدم.

مرشح الكلى 4320 مل مكافئ من HCO3 - /يوم.

لإعادة امتصاص 4320 ملي مكافئ من HCO3، يتم إفراز كمية متساوية من H +.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم أيضًا إفراز 80 ملي مكافئ من H + من الأحماض غير المتطايرة ، مما يجعل إجمالي 4400 ملي مكافئ من H + يتم إفرازه / يوم. يمكن إفراز كمية صغيرة فقط من فائض H + في شكل أيوني في البول. يبلغ الحد الأدنى لدرجة الحموضة في البول حوالي 4.5 وهو ما يقابل تركيز H + وتغشية 0.03 ملي مكافئ / لتر. لكل لتر من البول يمكن إخراج 0.03 ملي مكافئ من H + فقط.

لإفراز 80 ملي مكافئ من H + ، يجب تكوين 2667 لترًا من البول.

يُعرَّف بأنه زيادة في تركيز H + أو انخفاض في الرقم الهيدروجيني (& lt7.4).

يُعرَّف بأنه انخفاض في تركيز H + أو زيادة في الرقم الهيدروجيني (& gt7.4).

أي اضطراب في التوازن الحمضي القاعدي ناتج عن تغيرات في HCO3 - التركيز في ECF.

اضطرابات في التوازن الحمضي القاعدي بسبب التغيرات في PCO2.

قلاء الجهاز التنفسي:

إما انخفاض في الإفراز الأنبوبي لـ H + أو زيادة إفراز HCO3 – .

إما زيادة في إفراز H + أو عن طريق توليد HCO جديد3 – .

أي عامل يقلل من معدل التنفيس الرئوي والانعزال يزيد من PCO2 من ECF → ↑ H.2كو3 → ↑ H +.

أنا. تضرر مركز الجهاز التنفسي.

ثانيا. انسداد ممرات الجهاز التنفسي.

قلاء الجهاز التنفسي:

ثانيا. فسيولوجيا على ارتفاعات عالية.

أنا. فشل الكلى في إفراز الأحماض الأيضية.

ثانيا. تكوين كميات زائدة من الأحماض الأيضية.

ثالثا. إضافة الأحماض الأيضية إلى الجسم.

رابعا. فقدان القاعدة من الجسم.

الحماض الأنبوبي الكلوي:

v. قيء محتويات الأمعاء.

السابع. تناول الأحماض (الأسبرين ، كحول الميثيل).

أنا. الاحتفاظ الزائد من HCO3 – .

ثانيا. فقدان H + من الجسم.

ثالثا. استخدام مدرات البول (باستثناء الكربونيك الأنهيدرازين والشيبيتور).

v. قيء محتويات المعدة.

السادس. ابتلاع الأدوية القلوية.

السابع. علاج الحماض.

التاسع. تسريب لاكتات الصوديوم وغلوكونات الصوديوم.

علاج القلاء:

ثانيا. ليسين مونوهيدروكلوريد.

↓ قسم أنبوبي من أيونات H +.

لتشخيص الاضطرابات الحمضية القاعدية بسرعة ومعرفة شدتها. الأس الهيدروجيني ، PCO2 و HCO3 يتم استخدام القيم. يجب إعطاء وقت كافٍ للدقة التعويضية والاستجابة. 6-12 ساعة للرئتين و 3-5 أيام للكلى.


المخازن المؤقتة: التعريف والمبادئ والاستخدامات

في هذه المقالة سوف نناقش حول المخازن المؤقتة: - 1. تعريف المخازن 2. مبادئ المحاليل 3. تحديد الرقم الهيدروجيني 4. الخليط العازل 5. أزواج عازلة في الدم 6. الاستخدامات 7. سوائل الأنسجة والأنسجة 8. دور في تنظيم الأس الهيدروجيني 9. الحماض والقلويات 10. دور الرئتين والكلى في لائحة الأس الهيدروجيني 11. القضاء على الأحماض الحرة 12. تصحيح الحماض الكلوي 13. تصحيح القلاء الكلوي.

  1. تعريف المخازن المؤقتة
  2. مبادئ المخازن
  3. تحديد الرقم الهيدروجيني للمخازن
  4. خليط عازلة
  5. أزواج عازلة في الدم
  6. استخدامات المخازن المؤقتة
  7. مخازن سوائل الأنسجة والأنسجة
  8. دور المحاليل الوقائية في تنظيم الأس الهيدروجيني
  9. الحماض والقلاء الحماض
  10. دور الرئتين والكلى في تنظيم الأس الهيدروجيني عن طريق المحاليل الوقائية
  11. القضاء على الأحماض الحرة
  12. تصحيح الحماض الكلوي
  13. تصحيح القلاء الكلوي

1. تعريف المخازن المؤقتة:

المحاليل الوقائية هي خليط من الأحماض الضعيفة وأملاحها ذات القواعد القوية (أو الأحماض القوية وأملاحها ذات القواعد الضعيفة).

حمض الخليك (CH3COOH) + أسيتات الصوديوم (CH3كونا).

2. مبادئ المخازن:

HAC + NaAC → Na + + H + + 2AC -

حيث HAC = حمض الخليك NaAC = أسيتات الصوديوم.

إذا تمت إضافة القلويات (هيدروكسيد الصوديوم) إلى هذا النظام ، فسيكون ملحًا ولن يتوفر H + أو OH الحر.

HAC + NaAC + NaOH → 2NaAC + H2ا

إذا تمت إضافة حمض (HCl) إلى هذا النظام ، فسيكون ملحًا أيضًا ولن يتوفر H + أو OH -.

HAC + NaAC + HCl NaCl + 2HAC

في كلتا الحالتين لا يوجد تغيير في تركيز أيون الهيدروجين. يعمل المخزن المؤقت كما لو كان & # 8220absorbing & # 8221 الهيدروجين الحر المضاف أو أيونات hy & shydroxyl.

3. تحديد الرقم الهيدروجيني للمخازن:

يمكن تحديد الرقم الهيدروجيني للمخازن المؤقتة بواسطة معادلة Henderson-Hasselbalch:

في حالة الدم ، النسبة بين [BHCO3]: [H2كو3] من خلال تطبيق المعادلة أعلاه للحفاظ على متوسط ​​الرقم الهيدروجيني للدم 7.4:

الرقم الهيدروجيني للدم البشري 7.4. في الصحة الطبيعية ، تقع بين 7.3 و 7.5 على الرغم من ثاني أكسيد الكربون2 (أي حمض الكربونيك) يضاف دائمًا. إذا أصبح الرقم الهيدروجيني لدم الإنسان 7.0 و 7.6 ، فإنه ينذر بالخطر إن لم يكن قاتلاً.

نادرًا ما يكون الفرق في الرقم الهيدروجيني بين الدم الوريدي والشيري أكثر من 0.04. لوحظ انخفاض ملحوظ في الرقم الهيدروجيني للدم أثناء ممارسة التمارين العضلية الشديدة عندما يزيد محتوى حمض اللاكتيك في الدم عن 100 مجم لكل 100 مل.

4. خليط عازلة:

(ب) حمض فثالات البوتاسيوم و HCl.

(ج) حمض فوسفات البوتاسيوم و NaOH.

(د) بيكربونات الصوديوم وكربون الصوديوم والخجول.

5. أزواج عازلة في الدم:

في الواقع ، يكون التخزين المؤقت لحمض الكربونيك في الدم معقدًا بسبب وجود الخلايا الحمراء:

6. استخدامات المخازن المؤقتة:

أنا. تُستخدم المحاليل المعيارية لتحضير المحطات المعيارية التي تكون دائمًا مرغوبة فيها للحفاظ على درجة حموضة ثابتة. هذا مطلوب لتحديد اللونية لدرجة الحموضة للحلول غير المعروفة.

ثانيا. تستخدم هذه للحفاظ على تركيز H + و shytion وهو أمر ضروري للنشاط الأمثل وخجل الإنزيمات.

ثالثا. هذه مهمة عمليا في جميع النظم الفسيولوجية.

7. مخازن سوائل الأنسجة والأنسجة:

أنا. يشبه نظام التخزين المؤقت للسائل الليمفاوي والمخ والسائل الشوكي وما إلى ذلك نظام الدم على الرغم من أن الكمية أقل بكثير.

ثانيا. نظام التخزين المؤقت الرئيسي في هذه السوائل هو BHCO3 و ح2كو3.

ثالثا. نظام التخزين المؤقت في الأنسجة هو أساسًا BHCO و H.2كو3 مخازن البروتين والملح الحمضي العضوي.

8. دور المخازن في تنظيم الأس الهيدروجيني:

(ط) عازلة بيكربونات:

أ. هو المخزن الرئيسي في بلازما الدم ويتكون من البيكربونات (HCO- 3) وحمض الشيبونيك والسيارة (H2كو3).

ب. يعمل المخزن المؤقت للبيكربونات على تحييد الأحماض الغذائية والأيضية الأقوى (HA) وتحويلها إلى قواعد ضعيفة (A & # 8211) مع زيادة H2كو3. يتم أيضًا تغيير القواعد الأقوى (B) إلى أحماض ضعيفة (BH +) مع ارتفاع HCO - 3.

ج. يتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني للدم 7.4 عندما تصبح نسبة العازلة 20. إذا كان العازلة bicar & shybonate تعادل أي حمض أو قاعدة ، فقد يكون هناك تغيير في نسبة العازلة وقيمة pH الدم. لكن نسبة العازلة تظل دون تغيير من خلال القضاء على التنفس والقصور من H.2كو3 كشركة CO2 أو الإطراح البولي لـ HCO- 3.

د. بما أن الخلايا تحتوي على كميات أقل بكثير من HCO - 3 أهمية المخزن المؤقت للبيكربونات داخل الخلية لا يكاد يذكر.

(2) عازلة الفوسفات:

أ. نظرًا لأن تركيز الفوسفات في بلازما الدم يبلغ حوالي 8 في المائة من مخزون البيكربونات ، فإن قدرته على التخزين المؤقت أقل بكثير من ثنائي وشيكربونات في البلازما.

ب. يتكون المخزن المؤقت للفوسفات من فوسفات ثنائي القاعدة (HPO −− 4) والفوسفات أحادي القاعدة (H.2PO - 4). تبلغ قيمة PKa الخاصة به حوالي 6.8. إنه أكثر فعالية في نطاق الأس الهيدروجيني 5.8 إلى 7.8. تحتوي البلازما على [HP0 - 4]:

ج.تركيز عازلة الفوسفات أعلى بكثير في السائل داخل الخلية منه في السوائل خارج الخلية. الرقم الهيدروجيني لسوائل intracellu & shylar (6.0 & # 8211 6.9) أقرب إلى PKأ من المخزن المؤقت للفوسفات. لذلك ، فإن قدرة التخزين المؤقت للفوسفات مرتفعة للغاية داخل الخلايا ، كما أن المخزن المؤقت للفوسفات فعال أيضًا في البول داخل الأنابيب الكلوية البعيدة وقنوات التجميع.

د. في حالة نسبة [HPO −− 4]: [H2PO - 4] يميل إلى التغيير عن طريق تكوين المزيد من H2 PO - 4، يحدث القضاء الكلوي وتألق H.2ص4 حيث تظل النسبة ulti & shymately دون تغيير.

(3) مخازن البروتين:

أ. تعتبر مخازن البروتين مهمة جدًا في البلازما والسوائل داخل الخلايا ولكن تركيزها منخفض جدًا في C.S.F ، اللمف ، والسوائل الخلالية.

ب. توجد كأنيونات تعمل كقواعد مترافقة (Pr) عند درجة حموضة الدم 7.4 وتشكل أحماض مترافقة (HPr) تقبل H +.

3 = ج. لديهم القدرة على تخزين بعض H2كو3 في الدم:

(4) مخازن الهيموغلوبين:

أ. يشاركون في التخزين المؤقت لثاني أكسيد الكربون2 في & shyside كريات الدم الحمراء. تعتمد قدرة التخزين المؤقت للهيموجلوبين على الأوكسجين والأكسجين وإزالة الأكسجين. داخل شركة الإريث والخلايا الشحمية2 يتحد مع H2يا لتشكيل H.2كو3 تحت تأثير الأنهيدراز الكربوني.

عند درجة حموضة الدم 7.4 ، H2كو3 يتفكك ويخجل إلى H + و H2كو3 ويحتاج إلى تخزين مؤقت. أوكسي هيموغلوبين (HBO - 2) على الجانب الآخر يفقد O2 لتشكيل de-Oxy-hemoglobin (Hb -) الذي يظل غير مفصول (HHb) عن طريق قبول H + من تأين H2كو3.

وهكذا ، Hb buff & shyers H.2كو3 في كريات الدم الحمراء:

بعض HCO - 3 ينتشر في البلازما للحفاظ على التوازن بين البيكربونات داخل الخلايا والبلازما. يتسبب هذا في تدفق بعض CI - إلى خلايا الدم الحمراء على طول التدرج الكهربائي الذي تنتجه HCO - 3 التدفق (تحول الكلوريد).

ب. HHbo2، يتم إنتاجه في الرئتين بواسطة أوكسيجينا و shytion من HHb ، يتأين على الفور إلى H + و HbO - 2. يتم تخزين أيونات الهيدروجين المنبعثة (H +) بواسطة HCO & # 8211 3 داخل كرات الدم الحمراء وخلايا النحل لتشكيل H.2كو3 الذي ينفصل إلى H2O و CO2، بواسطة الأنهيدراز الكربوني. كو2 ينتشر من كريات الدم الحمراء و es & shycapes في الهواء السنخي. بعض HCO - 3 إعادة & التحول من البلازما إلى كريات الدم الحمراء في تبادل الكلور - ويتم تغييرها إلى ثاني أكسيد الكربون2.

9. الحماض والقلاء الحماض:

أ. يسمى تراكم الحمض أو فقدان القلويات بالحماض.

ب. يحدث هذا بسبب فقدان أو سقوط [HCO & # 8211 3]: [H2كو3] من الدم أقل من 20.

ج. هناك نوعان من الحماض: (أ) ميتا وشيبوليك (ب) الجهاز التنفسي.

(ط) ينخفض ​​تركيز بيكربونات البلازما في الفقد المفرط للقواعد.

(2) يحدث في الفشل الكلوي ، الكيتوزيه السكري ، الإسهال الشديد.

(ط) الاحتفاظ بأول أكسيد الكربون2 يحدث في نقص التهوية مما يؤدي إلى ارتفاع H2كو3. هذا يقلل [HCO - 3]: [H2كو3] را & shytio.

(2) يحدث في أمراض الانسداد التنفسي المزمنة (الربو ، الشلل التنفسي) ، التخدير لفترات طويلة ، وفقدان الوعي والخجل لأي سبب.

أ. يسمى تراكم القلويات وفقدان الحمض القلاء.

ب. هناك زيادة في نسبة [HCO - 3]: [H2كو3] من الدم فوق 20 ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحموضة في الدم.

3. هناك نوعان:

(أ) الأيض:

(ط) تناول كميات كبيرة من المواد القلوية مثل NAHCO3 قد ترفع نسبة HCO في البلازما - 3.

(2) يحدث في القيء الشديد بسبب أي سبب ، الاستخدام العشوائي لمضادات الحموضة.

(ب) تنفسي:

(ط) فائض ثاني أكسيد الكربون2 يتم إزالته من الدم بسبب فرط التهوية ويسبب تجاعيد H2كو3.

(2) يحدث في المرتفعات (متلازمة فرط التهوية) ، الهستيريا.

10. دور الرئتين والكلى في الأس الهيدروجيني التنظيم عن طريق المخازن المؤقتة:

أ. تحافظ الرئتان على النسبة الطبيعية لـ [HCO & # 8211 3]: [H2كو3] ودرجة حموضة الدم عن طريق تغيير معدل التخلص التنفسي من ثاني أكسيد الكربون2 من الدم. هذا يقلل من PCO السنخية2 ويزيد من انتشار ثاني أكسيد الكربون2 في الهواء السنخي. منذ الخداع والتخليص H2كو3 في حالة توازن مع ثاني أكسيد الكربون المذاب2 في الدم ، يؤدي فرط التهوية وخشونة التهوية إلى زيادة نسبة [HCO- 3]. : [H2كو3] مع السقوط في CO2 تركيز و shytration. قد تؤدي مضاعفة التهوية إلى رفع درجة حموضة الدم بمقدار 0.4.

ب. من ناحية أخرى ، يرفع نقص التهوية من تركيز ثاني أكسيد الكربون المذاب في الدم2 وبالتالي يقلل من نسبة المخزن المؤقت. قد يؤدي انخفاض التهوية السنخية إلى ربع القيمة الطبيعية إلى خفض درجة الحموضة في الدم بمقدار 0.46. يتم ضبط التهوية الرئوية وفقًا لدرجة الحموضة في الدم. لا يحتفظ فرط التهوية بأول أكسيد الكربون فقط2 إزالة & تقليل نسبة [HCO - 3]: [H2كو3] ودرجة الحموضة في الدم ولكنها تقلل أيضًا من O2 sup & shyply - تأثير غير مرغوب فيه.

ج. تلعب الرئتين أيضًا دورًا في عمل مخازن الهيموجلوبين من خلال الأوكسجين والتخلص وإزالة الأكسجين والتي تمت مناقشتها سابقًا.

أ. يبلغ الرقم الهيدروجيني للترشيح الكبيبي حوالي 7.4. لكن الأس الهيدروجيني ينخفض ​​إلى حوالي 6.9 في النبيبات القريبة ، ثم إلى حوالي 6-6.5 في النبيبات البعيدة ، وفي النهاية إلى حوالي 4.5-4.7 في قناة التجميع.

ب. يتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني في البول من خلال التعاون والخجل بين المحاليل البولية وآلية التبادل الأيوني الكلوي. المخازن البولية الرئيسية هي مخازن البيكربونات والفوسفات. مع استمرار الترشيح على طول الأنابيب ، تنخفض النسبة بين العضو الأساسي والعضو الحمضي في كل عازلة uri & shynary تدريجياً مع انخفاض لاحق وخجول في درجة الحموضة البولية.

ج. في آلية التبادل الأيوني الكلوي ، يتم امتصاص بعض الصوديوم في البول بشكل نشط في تبادل H H المفرز في الترشيح tu & shybular. يتم إفراز 85 في المائة من H + بواسطة النبيبات القريبة و 15 في المائة من الأنابيب البعيدة وقنوات التجميع. تتشكل أيونات الهيدروجين (H +) بشكل أساسي من تأين H.2كو3 تشكلت من أول أكسيد الكربون2 و ح2O بواسطة أنهيدراز الكربونيك في الخلايا الأنبوبية.

يتم إرجاع البيكربونات المتكونة إلى الدم مع إعادة امتصاص الصوديوم.

د. يتم تخزين معظم H + المفرز على الفور بواسطة HCO & # 8211 3 من البلازما إلى الترشيح الكبيبي.

ه. ح2كو3 الناتجة عن هذا التخزين المؤقت في الأنابيب القريبة تتم إزالتها على الفور من خلال انقسامها إلى CO2 ولا يمكن أن تلعب أي دور في خفض درجة الحموضة هناك.

F. إن التخزين المؤقت لـ H + المفرز أمر أساسي ومغلف لمواصلة إفرازها في البول. يتم الاحتفاظ بهذا التخزين المؤقت في المرشح الأنبوبي بعدة طرق.

(أ) التخزين المؤقت بواسطة بيكربونات:

(ط) عادة يتم إفراز حوالي 3.50 ملي مولار من H + في الأنابيب في الدقيقة.

(2) يمكن تخزين الجزء الأكبر من H + المفرز بواسطة HCO - 3 في الفلتر الأنبوبي و shytrate لتشكيل H.2كو3، باستثناء كمية صغيرة من H + الحر لتمريرها في البول.

(ثالثا) ح2كو3 ثم يتم شقها على الفور في H2O و CO2 في الأنبوبي الداني lu & shymen بواسطة الأنهيدراز الكربوني.

(رابعا) CO2 ثم ينتشر بسرعة شديدة في خلية النبيبات القريبة ومنها إلى الدم.

(5) في كريات الدم الحمراء ، يخدر الأنهيدراز الكربوني ويحول هذا ثاني أكسيد الكربون2 في H.2كو3 الذي ينفصل ويخجل ليشكل HCO & # 8211 جديد 3. هذا HCO & # 8211 3 يتم ترميمه في البلازما.

(6) عندما يتم إفراز H + بشكل زائد بسبب انخفاض درجة الحموضة في الدم ، فإن جميع HCO المرشح تقريبًا - 3 يتغير إلى H.2كو - 3 ويتم تحويله إلى البلازما. لذا فإن HCO البولية - 3 لا يكاد يذكر طالما أن uri & shynary pH لا يتجاوز 6. ولكن كلما كان الرقم الهيدروجيني للدم يميل إلى الارتفاع ، فإن المزيد من HCO - 3 يتم ترشيحه من كمية H + المفرزة. لذا ، فإن بعض HCO التي تمت تصفيتها3 فشل في جمع H + وفشل في العودة إلى البلازما. هذا يسبب القضاء البولي على البيكربونات.

(7) التخزين المؤقت لـ H + المفرز بواسطة HCO المرشح - 3 يخدم غرضين:

1. لا يسمح بانخفاض الأس الهيدروجيني إلى أقل من 6.9 في النبيبات القريبة ويسمح بإزالة المزيد من H + بواسطة الخلايا الأنبوبية في البول.

2. يساعد على إعادة امتصاص HCO & # 8211 المفلتر 3 واستعادته في الدم.

(ب) التخزين المؤقت بواسطة محلول الفوسفات:

(ط) في الأنابيب البعيدة ، يتم تخزين بعض H + المفرز بواسطة المخزن المؤقت للفوسفات. HPO −− 4، يتم تصفيته في الترشيح الكبيبي ، يعيد ويخجل H + المفرز لتشكيل H2PO - 4. هذا يغير نسبة [HPO −− 4]: [H2PO - 4] من 4 من كبسولة Bowman & # 8217s إلى 0.02-0.05 في البول النهائي. وكلما انخفضت هذه النسبة ، كان البول أكثر حمضية.

(2) ح2PO & # 8211 4 يتم التخلص منه في البول حاملاً بعض الصوديوم معه مما يؤدي إلى فقدان الصوديوم في البول.

(3) إجمالي سعة التخزين المؤقت للفوسفات البولي أقل بكثير من قدرة البيكار والشيبونات.

(4) مع زيادة تركيز البول في الأنابيب البعيدة وقنوات التجميع ، فإن زيادة التركيز الأنبوبي لـ HPO 4 ar & يحد من قدرة التلميع في عازلة الفوس والشيبت.

(ج) التخزين المؤقت بواسطة الأمونيا:

(ط) القاعدة NH3، التي يتم تصنيعها وإفرازها بواسطة الخلايا الأنبوبية ، يمكنها تخزين بعض H + في النبيبات البعيدة.

(2) في التجويف الأنبوبي ، NH3 يتحد مع H + لتشكيل NH + 4 التي تفرز في البول بالاشتراك مع CI & # 8211 و SO −− 4 خلفها Na + المعاد امتصاصه.

(ثالثا) NH + 4 يتصرف مثل حامض ضعيف ولا ينفصل كثيرًا. يقلل تكوينه من التركيز الأنبوبي لـ H + و ena و shybling المزيد من إفراز H +. الغشاء الأنبوبي غير منفذ لـ NH + 4 التي يتم الاحتفاظ بها في الترشيح الأنبوبي وتجنب الانتشار مرة أخرى في خلايا النبيبات (محاصرة الانتشار).

(4) إفراز NH3 يرتفع كلما كان تركيز H + الحر مرتفعًا بدرجة كافية لخفض درجة الحموضة في البول إلى أقل من 6 ، وكلما زاد البول حمضيًا ، زادت الأمونيا البولية.

(v) يحتوي البول القلوي على القليل من am & shymonia أو لا يحتوي على شيء ، وتفرز الكلى عادة حوالي 40 mEq من NH + 4 خلال 24 ساعة. قد يؤدي التخلص من البول شديد الحموضة إلى زيادة إفراز الأمونيا.

11. القضاء على الأحماض الحرة:

القواعد المترافقة القوية مثل أنيون اللاكتات والأسيتو أسيتات واليورات والأكسالات تقبل بعض H + يعيد ويخلط Na + المعاد امتصاصه من أملاحها. نتيجة لذلك ، تفرز الأحماض الحرة مثل حمض اللاكتيك وحمض الخليك وحمض البوليك. يؤدي التخلص منها إلى تغيير درجة الحموضة في البول قليلاً فقط.

12. تصحيح الحماض الكلوي:

في الحماض ، يحمل الدم كمية عالية من ثاني أكسيد الكربون المنحل والمحلول2 بالمقارنة مع HCO - 3 وتفرز الخلايا الأنبوبية H + أكثر بكثير من HCO- 3 مصفى من الكبيبات. نتيجة لذلك ، يتم تصفية كل H2كو - 3 يتحد مع H + لتشكيل H2كو3.

وبالتالي ، فإن البول لا يحتوي على HCO - 3 بينما يعاد امتصاص HCO- 3 يتم الاحتفاظ به في الدم مما يزيد من نسبة العازلة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إفراز أنبوبي NH3 زيادات للتخزين المؤقت لـ H + اليسار في الأنابيب بعد كل HCO3 تمت إعادة امتصاصه.

13. تصحيح القلاء الكلوي:

في القلاء ، الدم يحمل كمية عالية من HCO- 3، ويحتوي المرشح الكبيبي على كمية أكبر بكثير من HCO- 3، من H + يفرز في الأنابيب. التخلّص البولي من حمض الهيدروكلوريك غير الممتص - 3، يسبب فقدان HCO - 3، من الدم ويخفض أخيرًا النسبة العازلة ودرجة الحموضة في الدم. يقلل القلاء أيضًا من إفراز أنبوبي NH3.


1 إجابة 1

لست متأكدًا من أنني أتابع حجتك ، لكن أعتقد أنك لست بحاجة حقًا إلى $ K_ mathrm$ على الإطلاق منذ إضافة حمض قوي ($ ceيؤثر $) على تفكك المكون العازل الوحيد - الحمض الضعيف ($ ce$):

تم تطبيق معادلة Henderson-Hasselbalch على نظام المخزن المؤقت هذا قبل أن تسمح إضافة الحمض بإيجاد $ mathrm الأولي$ (غير مطلوب من قبل المشكلة ، أنا أفعل هذا فقط للتوضيح):

مرة واحدة حامض قوي ($ م$ ، بافتراض التفكك الكامل) ، يتغير التوازن وفقًا لذلك:


نتائج

ينتج حمض اللاكتيك من مصادر سكر واحدة

لتحديد التفضيل لمصادر الكربون الفردية وعائد التحويل الكلي إلى LA ، تمت صياغة وسيط MRS محدد يحتوي على السكريات الفردية وتم تخميره مع كل سلالة (الجدول 2). استهلك AB39 سكرًا أكثر من الجلوكوز ، ولكنه حوّل الجلوكوز إلى LA بكفاءة أكبر من الفركتوز (العائد 89٪ مقارنة بـ 71٪ على التوالي). تم استهلاك المالتوز بدرجة أقل وكانت إنتاجية LA منخفضة (12٪). شوهد مستوى عالٍ من الاستيعاب لـ FST1.7 ، وكانت معدلات تحويل السكر إلى LA عالية جدًا لجميع السكريات (78-95٪). من المحتمل أن تكون قيم الإنتاجية العالية جدًا (& gt 90٪) ناتجة عن إنتاج LA من شوائب السكر في الوسط و / أو من مصادر أخرى غير الكربوهيدرات ، على سبيل المثال أحماض أمينية. استهلك FST2.11 المالتوز والجلوكوز بكميات أعلى مقارنة بالفركتوز ، ومع ذلك ، كانت غلة الجلوكوز أقل (40 ٪) من AB39. أخيرًا ، كان FST2.11 هو السلالة الوحيدة التي تنتج LA (10.19 ± 0.2 جم / لتر) عند الحضانة في 2 ٪ (ث/ ث) النشا القابل للذوبان في MRS. بلغ استهلاك النشا 5.07 ± 0.77 جم / لتر ، بينما تم توفير باقي الكربون بواسطة الدكسترين والسكريات البسيطة الموجودة في الوسط.

Fru-MRS Glu-MRS مال- MRS
استهلاك السكر (٪) LA (جم / لتر) صLA / S.أ أ تم حساب محصول LA كنسبة مئوية من كمية (جم) من LA المنتج مقسومًا على الكمية (جم) من السكر المستهلك.
استهلاك السكر (٪) LA (جم / لتر) صLA / S.أ أ تم حساب محصول LA كنسبة مئوية من كمية (جم) من LA المنتج مقسومًا على الكمية (جم) من السكر المستهلك.
استهلاك السكر (٪) LA (جم / لتر) صLA / S.أ أ تم حساب محصول LA كنسبة مئوية من كمية (جم) من LA المنتج مقسومًا على الكمية (جم) من السكر المستهلك.
AB39 19.2 13.65 ± 0.24 0.71 ± 0.03 14.5 12.85 ± 0.10 0.89 ± 0.04 6.5 0.77 ± 0.04 0.12 ± 0.07
FST1.7 16.9 13.22 ± 0.17 0.78 ± 0.05 18.2 17.36 ± 0.10 0.95 ± 0.03 18.6 17.75 ± 0.12 0.95 ± 0.02
FST2.11 8.2 4.95 ± 0.16 0.60 ± 0.02 15.3 6.1 ± 0.37 0.40 ± 0.01 15.8 10.36 ± 0.14 0.66 ± 0.05
  • أ تم حساب محصول LA كنسبة مئوية من كمية (جم) من LA المنتج مقسومًا على الكمية (جم) من السكر المستهلك.

تثبيط الأس الهيدروجيني لـ LAB

لتقدير تأثير تراكم المنتج النهائي على التثبيط الذاتي للخلية ، تم ضبط درجة الحموضة في نبتة التحكم عن طريق إضافة إما LA أو HCl (الشكل 2). انخفض النمو تدريجيًا مع انخفاض قيم الأس الهيدروجيني ، وانخفض فجأة عند الرقم الهيدروجيني 3.9 لـ FST1.7 ودرجة الحموضة 3.4 لـ AB39 و FST2.11. تسبب الأس الهيدروجيني المعدل مع LA تأثير مثبط أقوى على نمو البكتيريا من حمض الهيدروكلوريك عند الرقم الهيدروجيني 4.9 وأقل. توقف النمو عند درجة الحموضة 3.4 لجميع السلالات عندما تم تصحيح الأس الهيدروجيني باستخدام LA. من بين السلالات ، أظهر FST2.11 جدوى أعلى عند قيم أقل من الأس الهيدروجيني. على سبيل المثال ، من حيث النمو النسبي ، تم تثبيط FST2.11 بنسبة 63٪ فقط عند النمو في نبتة محمضة (pH 3.9 مع LA) ، بينما تم تقليله بنسبة 81 و 94٪ لـ AB39 و FST1.7 ، على التوالى.

تحسين قدرة التخزين المؤقت أثناء الهرس

تم قياس قيم الهريس قبل الميلاد من الخلط حتى نهاية بقية الحالة للبروتين (50 درجة مئوية الشكل 3). بدءًا من القيمة 0.94 ، ارتفع مؤشر BC إلى حد أقصى قدره 1.34 بعد 90 دقيقة (+ 43٪) مع عدم وجود تغيير كبير خلال آخر 15 دقيقة. لا يمكن ملاحظة زيادة أخرى في BC خلال عملية الهرس المتبقية.

لزيادة تحسين BC لكل من نبتة التحكم (CW) والنقيع المحسن (OW) ، تمت إضافة بروتياز خارجي عند الهرس. بلغت الزيادة في FAN في النقيع + 23٪ في CW + P و + 34٪ في OW + P. أظهر تحليل الانحدار لـ BC و FAN المقابل أن نبتة FAN لها دلالة إحصائية (ص = 0.000) علاقة خطية مع BC (ص 2 = 0.957 شكل 4).

تأثير التخزين المؤقت على إنتاج لوس أنجلوس

تم تخمير الأصناف الأربعة مع كل سلالة بكتيرية على مدار 48 ساعة (الشكل 5). بالإضافة إلى ذلك ، تمت إضافة محلول عازل قائم على السترات للتحكم في نقيع الشعير (CW + B) وتم تخفيفه (50:50 بالماء) نبتة التحكم (CW0.5 + B) لتحسين إنتاج LA. تم إجراء تجارب في نقيع مخفف لدراسة النقص التدريجي للمغذيات على نشاط LAB. كانت قيم BC لـ CW + B و CW0.5 + B أعلى بمقدار 5.7 و 5.3 مرة من CW ، على التوالي.

بالمقارنة مع عنصر التحكم ، تم إطلاق LA في الأعشاب التي تم الحصول عليها عن طريق تمديد عملية تحلل البروتين و / أو إضافة البروتياز أظهرت نتائج متناقضة بين السلالات التي تم اختبارها. لم يُظهر AB39 زيادة ملحوظة في إنتاج LA ، بينما حقق FST1.7 زيادة كبيرة (ص & lt 0.05) زيادة LA في OW + P مقارنة مع CW (8.65 ± 0.11 و 7.23 ± 0.29 جم / لتر ، على التوالي). أظهرت هذه السلالة ارتباطًا خطيًا (ص 2 = 0.990) بين BC من الركيزة و LA صدر. في المقابل ، استجاب FST2.11 بشكل إيجابي لتطبيق الأنزيم البروتيني الخارجي ، ولكن فقط عند إضافته في نبتة التحكم (CW + P). أدى تخمر هذه الركيزة إلى تراكم LA مرتفع (11.3 جم / لتر) ، وهو ما يقابل زيادة + 24 ٪ مقارنة مع CW ، بينما وصلت إلى أدنى قيم الأس الهيدروجيني بعد التخمير (بمتوسط ​​0.25 أقل من السلالات الأخرى). من المحتمل أن تكون قيم الأس الهيدروجيني النهائية المنخفضة التي تم الوصول إليها أثناء التجارب مسؤولة عن وقف نمو البكتيريا. نتج عن تخمر CW + B تركيز أعلى من LA لجميع السلالات (32-53٪ مقارنة مع CW) ، مع إطلاق LA قصوى بواسطة FST2.11 (12.8 جم / لتر). تم العثور على قيم منخفضة من LA في نبتة مخففة مخزنة (CW0.5 + B). كانت هذه قابلة للمقارنة مع القيم الموجودة في CW ، ولكن قيم الأس الهيدروجيني النهائية الأعلى بشكل ملحوظ (4.25-4.71 مقارنة بـ 3.05-3.31 في CW) تشير ، في هذه الحالة ، إلى استنفاد عنصر (عناصر) من المغذيات الأساسية أو عامل (عناصر). ) قد يؤدي إلى تخمير دون المستوى الأمثل.

استهلاك المستقلب وعدد الخلايا في الأعشاب المخزنة

كشفت نظرة فاحصة على استهلاك السكر (الجدول 3) أن الفركتوز والجلوكوز كانا مصادر الكربون المفضلة لجميع السلالات ، مع الاستيعاب الكامل لهذه السكريات الأحادية في التجارب المخزنة ، بينما بقيت السكريات المتبقية أثناء التخمير المتحكم في CW لـ AB39 و FST1.7 . كانت الثقافة الوحيدة التي استهلكت المالتوز هي FST2.11 ، بينما لم يتم استخدام المالتوتريوز من قبل أي من السلالات. أدت التجارب في CW + B إلى أعلى تعداد للخلايا مقارنةً بـ CW و CW0.5 + B ، مع مشاركة التجارب الأخيرة في قيم مماثلة. يتوافق النمو الأقصى للخلايا لـ FST1.7 أيضًا مع أكبر انخفاض في FAN.

تعداد الخلايا الفركتوز الجلوكوز مالتوز المعجب
CW
غير مختمر اختصار الثاني 1.89 ± 0.00 10.30 ± 0.14 67.72 ± 0.28 169 ± 6
AB39 8.67 ± 0.05 & ltLOD 8.25 ± 0.03 65.85 ± 0.25 159 ± 2
FST1.7 9.23 ± 0.13 & ltLOD 7.52 ± 0.21 65.02 ± 1.23 143 ± 1
FST2.11 8.18 ± 0.10 & ltLOD & ltLOD 60.93 ± 0.28 144 ± 6
CW0.5 + ب
غير مختمر اختصار الثاني 0.94 ± 0.06 4.99 ± 0.27 32.10 ± 0.26 78 ± 7
AB39 8.63 ± 0.08 & ltLOD & ltLOD 34.17 ± 0.27 79 ± 1
FST1.7 8.95 ± 0.01 & ltLOD & ltLOD 31.60 ± 0.16 57 ± 2
FST2.11 7.91 ± 0.10 & ltLOD & ltLOD 29.27 ± 0.36 86 ± 6
CW + ب
غير مختمر اختصار الثاني 1.82 ± 0.03 9.78 ± 0.12 63.88 ± 0.88 165 ± 4
AB39 8.92 ± 0.06 & ltLOD & ltLOD 65.79 ± 1.21 152 ± 3
FST1.7 9.47 ± 0.07 & ltLOD & ltLOD 64.61 ± 0.43 126 ± 8
FST2.11 8.79 ± 0.09 & ltLOD & ltLOD 59.37 ± 0.86 158 ± 2
  • LOD ، كان حد الكشف عن الفركتوز والجلوكوز 0.10 جم / لتر و 0.25 جم / لتر على التوالي.
  • ND ، غير مكتشف (& lt 3 سجل CFU / مل).

تم إجراء تحليل 18 FAA في نبتة مخزنة مخففة (CW0.5 + B) للتحقيق في الأسباب الخاصة بالركيزة لوقف نمو البكتيريا (الجدول 4). أظهرت النتائج استهلاكًا يعتمد على الإجهاد للأحماض الأمينية المفردة ، حيث تم استيعاب الجلوتامين تمامًا بواسطة جميع السلالات ، والسيرين بواسطة AB39 و FST1.7 ، والأرجينين ، والفينيل ألانين ، والتيروزين ، والتربتوفان بواسطة AB39 و FST2.11. في هذا الصدد ، استنفد FST1.7 اثنين فقط من الأحماض الأمينية المختبرة ، بينما استنفد AB39 ما يصل إلى ستة. لا يرتبط إجمالي استهلاك FAA باستخدام FAN (الجدول 3) ولا بكمية LA المنتجة.

حمض أميني مراقبة AB39 FST1.7 FST2.11
ألانين 36.9 ± 1.5 ب 82.3 ± 4.4 أ 13.3 ± 3.2 ج 75.9 ± 6.1 أ
أرجينين 47.6 ± 2.9 أ & LT 6 ب 44.6 ± 2.9 أ & LT 6 ب
الهليون 32.0 ± 1.4 أ 12.1 ± 0.8 ج 15.1 ± 1.1 ب 10.9 ± 0.3 ج
حمض الأسبارتيك 27.5 ± 1.1 ب 33.9 ± 1.7 أ 10.6 ± 1.3 ج 22.8 ± 3.5 ب
حمض الجلوتاميك 22.2 ± 0.9 ج 51.0 ± 2.9 ب 9.1 ± 1.7 د 61.5 ± 5.3 أ
الجلوتامين 41.5 ± 1.4 أ & lt5 ب & lt5 ب & lt5 ب
جليكاين 11.3 ± 1.0 ب 11.0 ± 0.9 ب 4.9 ± 0.9 ج 21.5 ± 1.6 أ
الهيستيدين 22.0 ± 1.7 أ 26.5 ± 1.6 أ 20.2 ± 1.2 أ 21.1 ± 1.8 أ
إيسولوسين 23.4 ± 1.2 أ 25.3 ± 1.2 أ 8.9 ± 0.8 ب 25.1 ± 1.7 أ
يسين 50.7 ± 3.0 أ 37.6 ± 2.8 ب 22.7 ± 2.5 ج 40.8 ± 2.5 ب
ليسين 30.2 ± 2.7 أ 30.1 ± 3.0 أ 13.3 ± 2.6 ب 26.3 ± 7.3 أ
ميثيونين 10.2 ± 0.3 أ & lt10 أ & lt10 أ & lt10 أ
فينيل ألانين 41.7 ± 1.7 أ & lt5 ج 15.3 ± 2.8 ب & lt5 ج
سيرين 23.6 ± 2.3 أ & lt7 ب & lt7 ب 11.9 ± 1.1 ب
ثريونين 20.1 ± 1.0 أ 10.6 ± 1.8 ب 7.0 ± 0.6 ج 13.6 ± 1.0 ب
التربتوفان 14.0 ± 1.1 أ & lt7 ب 12.1 ± 1.1 أ & lt7 ب
تيروزين 30.8 ± 1.6 أ & LT6 ج 11.9 ± 2.3 ب & LT6 ج
فالين 42.3 ± 1.4 أ 44.9 ± 3.0 أ 28.5 ± 3.6 ب 45.3 ± 3.6 أ
مجموع الأحماض الأمينية 518.5 ± 31.8 أ 399.0 ± 36.1 ب 271.4 ± 24.7 ج 404.0 ± 38.1 ب
  • لكل حمض أميني ، يشير حرف مختلف في كل صف إلى اختلاف كبير في ص & لتر 0.05.

تأثير الأس الهيدروجيني على الحياة؟ استخدام المخزن المؤقت أو حمض الهيدروكلوريك؟ ماذا عن حمض اللاكتيك؟ - مادة الاحياء

المحاليل التي تحتوي على زوج ضعيف من حمض-قاعدي متقارن ، مثل تلك التي تمت مناقشتها في القسم 17.1 ، تقاوم التغيرات الجذرية في الرقم الهيدروجيني عند إضافة كميات صغيرة من حمض قوي أو قاعدة قوية إليها. تسمى هذه الحلول حلول مخزنة (أو مجرد مخازن). دم الإنسان ، على سبيل المثال ، عبارة عن محلول معقد معقد يحافظ على درجة حموضة الدم عند حوالي 7.4 (انظر مربع "الكيمياء والحياة" في الصفحة 713). يتم تحديد الكثير من السلوك الكيميائي لمياه البحر من خلال الرقم الهيدروجيني ، المخزن عند حوالي 8.1 إلى 8.3 بالقرب من السطح (انظر مربع "الكيمياء والحياة" في الصفحة 728). تجد الحلول المخزنة العديد من التطبيقات المهمة في المختبر وفي الطب (الشكل 17.1).

الشكل 17.1 الحلول المخزنة. للأعمال المختبرية ، يمكن شراء الحلول المخزنة المعبأة مسبقًا.

تكوين وعمل الحلول المخزنة

يقاوم المخزن المؤقت التغيرات في الأس الهيدروجيني لأنه يحتوي على حمض لتحييد أيونات OH المضافة وقاعدة لتحييد أيونات H + المضافة. ومع ذلك ، يجب ألا يستهلك كل من الحمض والقاعدة اللذين يشكلان المخزن المؤقت بعضهما البعض من خلال تفاعل التعادل. يتم استيفاء هذه المتطلبات من خلال زوج متقارن ضعيف بين الحمض والقاعدة ، مثل CH3COOH – CH3COO - أو NH4 + –NH3. وبالتالي ، يتم تحضير المحاليل الوقائية غالبًا عن طريق خلط حمض ضعيف أو قاعدة ضعيفة مع ملح ذلك الحمض أو القاعدة. إن CH3COOH – CH3COO - يمكن تحضير المخزن المؤقت ، على سبيل المثال ، بإضافة CH3COONa لحل CH3COOH. NH4 + –NH3 يمكن تحضير المخزن المؤقت بإضافة NH4Cl إلى محلول NH3. من خلال اختيار المكونات المناسبة وتعديل تركيزاتها النسبية ، يمكننا تخزين محلول عند أي درجة حموضة تقريبًا.

أعطها بعض الأفكار

أي من هذه الأزواج الحمضية - القاعدية المترافقة سيفعل ذلك ليس تعمل كمخزن مؤقت:

لفهم كيفية عمل المخزن المؤقت ، دعنا نفكر في واحد مكون من حمض ضعيف HX وأحد أملاحه MX ، حيث يمكن أن يكون M + Na + أو K + أو أي كاتيون آخر لا يتفاعل مع الماء. يتضمن توازن تفكك الحمض في هذا المحلول المخزن كلاً من الحمض وقاعدته المقترنة:

التعبير الحمضي-التفكك-الثابت المقابل هو

حل هذا التعبير عن [H +] ، لدينا

نرى من هذا التعبير أن [H +] وبالتالي ، يتم تحديد الرقم الهيدروجيني بواسطة عاملين: قيمة كأ للمكون الحمضي الضعيف للعازل ونسبة تركيزات زوج الحمض القاعدي المترافق ، [HX] / [X -].

إذا تمت إضافة OH - أيونات إلى المحلول المخزن ، فإنها تتفاعل مع مكون حمض العازلة لإنتاج الماء و X -:

الشكل 17.2 عمل المخزن المؤقت. يتغير الرقم الهيدروجيني لمحلول HF / F المخزن بمقدار ضئيل فقط استجابةً لإضافة حمض أو قاعدة.

يؤدي هذا التفاعل إلى انخفاض [HX] وزيادة [X -]. طالما أن كميات HX و X - في المخزن المؤقت كبيرة بالنسبة إلى كمية OH - المضافة ، فإن النسبة [HX] / [X -] لا تتغير كثيرًا ، وبالتالي ، فإن التغيير في الرقم الهيدروجيني صغير.

إذا تمت إضافة أيونات H + ، فإنها تتفاعل مع المكون الأساسي للمخزن المؤقت:

يمكن أيضًا تمثيل هذا التفاعل باستخدام H3س +:

باستخدام أي من المعادلتين ، نرى أن التفاعل يتسبب في انخفاض [X -] وزيادة [HX]. طالما أن التغير في النسبة [HX] / [X -] صغير ، فإن التغير في الرقم الهيدروجيني سيكون صغيرًا.

الشكل 17.2 يُظهر عازلة HX / MX تتكون من تركيزات متساوية من حمض الهيدروفلوريك وأيون الفلورايد (في الوسط). إضافة OH - يقلل [HF] ويزيد [F -] ، في حين أن إضافة [H +] يقلل [F -] ويزيد [HF].

أعطها بعض الأفكار

أ. ماذا يحدث عند إضافة NaOH إلى المخزن المؤقت المكون من CH3COOH و CH3مدير العمليات -؟

ب. ماذا يحدث عند إضافة حمض الهيدروكلوريك إلى هذا المخزن المؤقت؟

حساب الرقم الهيدروجيني للمخزن المؤقت

نظرًا لأن أزواج الحمض القاعدي المتقارن تشترك في أيون مشترك ، فيمكننا استخدام نفس الإجراءات لحساب الرقم الهيدروجيني للعازل الذي استخدمناه لمعالجة تأثير أيون مشترك في تمرين العينة 17.1. بدلاً من ذلك ، يمكننا اتباع نهج يعتمد على معادلة مشتقة من المعادلة 17.5. بحساب اللوغاريتم السالب لطرفي المعادلة 17.5 ، لدينا

حيث يشير [حمض] و [قاعدة] إلى تركيزات توازن حمض متقارن - زوج قاعدي. لاحظ أنه عندما تكون [القاعدة] = [حمض] ، يكون لدينا الرقم الهيدروجيني = pكأ.

تُعرف المعادلة 17.9 باسم معادلة هندرسون-هاسلبالش. غالبًا ما يستخدم علماء الأحياء والكيمياء الحيوية وغيرهم ممن يعملون بشكل متكرر مع المحاليل المعيارية هذه المعادلة لحساب الرقم الهيدروجيني للمخازن المؤقتة. عند إجراء حسابات التوازن ، رأينا أنه يمكننا عادةً إهمال كميات الحمض وقاعدة المخزن المؤقت الذي يتأين. لذلك ، يمكننا عادةً استخدام تركيزات البداية للمكونات الحمضية والقاعدة للمخزن المؤقت مباشرةً في المعادلة 17.9.

تمرين العينة 17.3 حساب الرقم الهيدروجيني للمخزن المؤقت

ما هو الرقم الهيدروجيني للعازل الذي يساوي 0.12 م في حمض اللاكتيك [CH3CH (OH) COOH ، أو HC3ح5ا3] و 0.10 م في لاكتات الصوديوم [CH3CH (OH) COONa أو NaC3ح5ا3]؟ بالنسبة لحمض اللاكتيك ، كأ = 1.4 × 10 –4.

حلل يطلب منا حساب الرقم الهيدروجيني للعازل الذي يحتوي على حمض اللاكتيك (HC3ح5ا3) وقاعدته المترافقة ، أيون اللاكتات (C3ح5ا3 – ).

يخطط سنحدد أولاً الرقم الهيدروجيني باستخدام الطريقة الموضحة في القسم 17.1. لأن HC3ح5ا3 هو إلكتروليت ضعيف و NaC3ح5ا3 هو إلكتروليت قوي ، والأنواع الرئيسية في المحلول هي HC3ح5ا3و Na + و C3ح5ا3 -. أيون الصوديوم هو أيون متفرج. المفوض السامي3ح5ا3–ج3ح5ا3 - يحدد الزوج المتقارن بين الحمض والقاعدة [H +] ، وبالتالي ، يمكن تحديد الرقم الهيدروجيني [H +] باستخدام توازن تفكك الحمض في حمض اللاكتيك.

يحل التركيزات الأولية والتوازن للأنواع المشاركة في هذا التوازن هي

تخضع تركيزات التوازن لتعبير التوازن:

لأن كأ صغير ويوجد أيون مشترك ، كما نتوقع x لتكون صغيرة بالنسبة إلى إما 0.12 أو 0.10 م. وبالتالي ، يمكن تبسيط معادلتنا لتعطيها

حل ل x يعطي قيمة تبرر تقريبنا:

بدلاً من ذلك ، يمكننا استخدام معادلة Henderson-Hasselbalch لحساب الأس الهيدروجيني مباشرةً:

التدريب العملي

احسب الرقم الهيدروجيني للمخزن المؤقت المكون من 0.12 م حمض البنزويك و 0.20 م بنزوات الصوديوم. (راجع الملحق د).

إجابة: 4.42

في نموذج التمرين 17.3 قمنا بحساب الرقم الهيدروجيني لمحلول مخزّن. غالبًا ما نحتاج إلى العمل في الاتجاه المعاكس عن طريق حساب كميات الحمض وقاعدته المقترنة اللازمة لتحقيق درجة حموضة معينة. تم توضيح هذا الحساب في نموذج التمرين 17.4.

تمرين العينة 17.4 تحضير المخزن المؤقت

كم عدد مولات NH4يجب إضافة Cl إلى 2.0 لتر من 0.10 م نيو هامبشاير3 لتشكيل عازلة يكون الرقم الهيدروجيني لها 9.00؟ (افترض أن إضافة NH4Cl لا يغير حجم الحل.)

حلل يطلب منا تحديد كمية NH4 + أيون مطلوب لإعداد عازلة لدرجة حموضة معينة.

يخطط الأنواع الرئيسية في المحلول ستكون NH4 + و Cl - و NH3. من بين هؤلاء ، يعتبر Cl - ion متفرجًا (وهو القاعدة المترافقة لحمض قوي). وهكذا ، فإن NH4 + –NH3 سيحدد الحمض المتقارن - زوج القاعدة الرقم الهيدروجيني للعازل. علاقة التوازن بين NH4 + و NH3 من خلال تفاعل تفكك القاعدة لـ NH3:

مفتاح هذا التمرين هو استخدام هذا كب تعبير لحساب [NH4 + ].

يحل نحصل على [OH -] من الرقم الهيدروجيني المحدد:

لأن كب صغير والأيون الشائع [NH4 +] موجود ، تركيز توازن NH3 يساوي تركيزه الأولي بشكل أساسي:

نستخدم الآن التعبير عن كب لحساب [NH4 + ]:

وبالتالي ، من أجل أن يكون للحل الرقم الهيدروجيني = 9.00 ، [NH44 +] يجب أن يساوي 0.18 م. عدد مولات NH4يتم إعطاء الكلور المطلوب لإنتاج هذا التركيز من خلال ناتج حجم المحلول ومولارته:

تعليق لأن NH4 + و NH3 هي عبارة عن زوج مترافق من حمض-قاعدي ، يمكننا استخدام معادلة هندرسون-هاسلبالش (المعادلة 17.9) لحل هذه المشكلة. للقيام بذلك يتطلب أولاً استخدام المعادلة 16.41 لحساب pكأ لـ NH4 + من قيمة pكأ لـ NH3. نقترح عليك تجربة هذا النهج لإقناع نفسك أنه يمكنك استخدام معادلة Henderson-Hasselbalch للمخازن المؤقتة التي تم منحك لها كب للقاعدة المترافقة بدلاً من كأ للحمض المترافق.

التدريب العملي

احسب تركيز بنزوات الصوديوم الذي يجب أن يكون موجودًا في 0.20 م محلول حمض البنزويك (C6ح5COOH) لإنتاج درجة حموضة 4.00.

إجابة: 0.13 م

سعة المخزن المؤقت ونطاق الأس الهيدروجيني

سمتان مهمتان للمخزن المؤقت هما قدرته ونطاق الأس الهيدروجيني الفعال. القدرة العازلة هي كمية الحمض أو القاعدة التي يمكن للعازل أن يحيدها قبل أن يبدأ الرقم الهيدروجيني في التغير إلى درجة ملحوظة. تعتمد سعة المخزن المؤقت على كمية الحمض والقاعدة المستخدمة في تحضير المخزن المؤقت. وفقًا للمعادلة 17.5 ، على سبيل المثال ، الرقم الهيدروجيني لمحلول 1 لتر يساوي 1 م بوصة3COOH و 1 م بوصة3COONa هو نفس الرقم الهيدروجيني لمحلول 1 لتر الذي يساوي 0.1 م بوصة3COOH و 0.1 م بوصة3كونا. الحل الأول لديه قدرة تخزين أكبر ، ومع ذلك ، لأنه يحتوي على المزيد من CH3COOH و CH3COO -.

ال نطاق الأس الهيدروجيني من أي عازلة هو نطاق الأس الهيدروجيني الذي يعمل فيه المخزن المؤقت بفعالية. تقاوم المحاليل الوقائية بشكل أكثر فاعلية التغيير في درجة الحموضة في إما الاتجاه عندما تكون تركيزات الحمض الضعيف والقاعدة المرافقة متماثلة تقريبًا. من المعادلة 17.9 نرى أنه عندما تكون تركيزات الحمض الضعيف والقاعدة المترافقة متساوية ، فإن الرقم الهيدروجيني = pكأ. تعطي هذه العلاقة الرقم الهيدروجيني الأمثل لأي محلول. وبالتالي ، نحاول عادةً تحديد محلول يحتوي شكله الحمضي على pكأ قريبة من الرقم الهيدروجيني المطلوب. من الناحية العملية ، نجد أنه إذا كان تركيز أحد مكونات المخزن المؤقت أكثر من 10 أضعاف تركيز المكون الآخر ، فإن إجراء التخزين المؤقت يكون ضعيفًا. لأن سجل 10 = 1 ، عادة ما يكون للمخازن المؤقتة نطاق قابل للاستخدام داخل & plusmn1 وحدة الأس الهيدروجيني لـ صكأ (أي مدى pH = pكأ & plusmn 1).

أعطها بعض الأفكار

ال كأ قيم حامض النيتروز (HNO2) وحمض هيبوكلوروس (HClO) 4.5 × 10 –4 و 3.0 × 10 –8 على التوالي. أيهما أكثر ملاءمة للاستخدام في محلول مخزّن عند درجة الحموضة = 7.0؟ ما هي المادة الأخرى اللازمة لصنع المخزن المؤقت؟

إضافة أحماض أو قواعد قوية للمخازن

دعونا الآن نفكر بطريقة أكثر كميّة في كيفية استجابة المحلول المخزن لإضافة حمض أو قاعدة قوية. في هذه المناقشة ، من المهم أن نفهم ذلك تستمر التفاعلات بين الأحماض القوية والقواعد الضعيفة بشكل أساسي حتى نهايتها ، كما هو الحال بين القواعد القوية والأحماض الضعيفة. وبالتالي ، طالما أننا لا نتجاوز سعة التخزين المؤقت للمخزن المؤقت ، يمكننا أن نفترض أن الحمض القوي أو القاعدة القوية يتم استهلاكها بالكامل من خلال التفاعل مع المخزن المؤقت.

ضع في اعتبارك مخزنًا مؤقتًا يحتوي على حمض ضعيف HX وقاعدته المقترنة X -. عند إضافة حمض قوي إلى هذا المخزن المؤقت ، يتم استهلاك H + المضاف بواسطة X - لإنتاج HX وبالتالي ، يزداد [HX] وينقص [X -]. (انظر المعادلة 17.7.) عند إضافة قاعدة قوية ، تستهلك HX المضاف OH لإنتاج X - في هذه الحالة ينخفض ​​[HX] ويزيد [X -]. (انظر المعادلة 17.6.) تم تلخيص هاتين الحالتين في الشكل 17.2.

لحساب كيفية استجابة الأس الهيدروجيني للعازل لإضافة حمض قوي أو قاعدة قوية ، نتبع الإستراتيجية الموضحة في الشكل 17.3:

1. ضع في اعتبارك تفاعل التعادل الحمضي القاعدي وحدد تأثيره على [HX] و [X -]. هذه الخطوة هي حساب القياس المتكافئ. (القسم 3.6)

2. استخدم القيم المحسوبة لـ [HX] و [X -] جنبًا إلى جنب كأ لحساب [H +]. هذه الخطوة هي حساب التوازن ويتم إجراؤه بسهولة باستخدام معادلة Henderson – Hasselbalch.

شكل 17.3 حساب الرقم الهيدروجيني للعازل بعد إضافة حمض أو قاعدة.

تمرين العينة 17.5 حساب تغيرات الأس الهيدروجيني في المخازن المؤقتة

يتم عمل المخزن المؤقت بإضافة 0.300 مول CH3COOH و 0.300 مول CH3COONa إلى كمية كافية من الماء لصنع 1.000 لتر من المحلول. الرقم الهيدروجيني للعازل هو 4.74 (نموذج التمرين 17.1). (أ) احسب الرقم الهيدروجيني لهذا المحلول بعد 5.0 مل من 4.0 م هيدروكسيد الصوديوم (عبد القدير) يضاف الحل. (ب) للمقارنة ، احسب الرقم الهيدروجيني لمحلول مصنوع بإضافة 5.0 مل من 4.0 م هيدروكسيد الصوديوم (عبد القدير) محلول 1.000 لتر من الماء النقي.

حلل يُطلب منا تحديد الرقم الهيدروجيني للعازل بعد إضافة كمية صغيرة من القاعدة القوية ومقارنة تغير الأس الهيدروجيني مع الرقم الهيدروجيني الذي سينتج إذا أردنا إضافة نفس الكمية من القاعدة القوية إلى الماء النقي.

يخطط يتضمن حل هذه المشكلة الخطوتين الموضحتين في الشكل 17.3. أولاً ، نقوم بحساب قياس chiometry لتحديد كيفية تأثير OH المضافة على تكوين المخزن المؤقت. ثم نستخدم تركيبة المخزن المؤقت الناتجة وإما معادلة هندرسون-هاسلبالش أو التعبير الثابت للتوازن للعازل لتحديد الرقم الهيدروجيني.

حل (أ) حساب قياس العناصر الكيميائية: OH - الذي يوفره NaOH يتفاعل مع CH3COOH ، المكون الحمضي الضعيف للمخزن المؤقت. قبل تفاعل المعادلة هذا ، يوجد 0.300 مول لكل من CH3COOH و CH3COO -. كمية القاعدة المضافة 0.0050 لتر × 4.0 مول / لتر = 0.020 مول. معادلة 0.020 مول OH - يتطلب 0.020 مول من CH3COOH. وبالتالي ، فإن مقدار CH3COOH النقصان بمقدار 0.020 مول ، وكمية ناتج التعادل ، CH3مدير العمليات - ، يزيد بنسبة 0.020 مول. يمكننا إنشاء جدول لمعرفة كيف يتغير تكوين المخزن المؤقت نتيجة تفاعله مع OH -:

حساب التوازن: نوجه انتباهنا الآن إلى توازن تأين حمض الأسيتيك ، العلاقة التي تحدد درجة الحموضة العازلة:

باستخدام كميات CH3COOH و CH3COO - بالبقاء في المخزن المؤقت ، نحدد الأس الهيدروجيني باستخدام معادلة Henderson-Hasselbalch. حجم المحلول الآن 1.000 لتر + 0.0050 لتر = 1.005 لتر نتيجة إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم:

(ب) لتحديد الرقم الهيدروجيني لمحلول مصنوع بإضافة 0.020 مول من هيدروكسيد الصوديوم إلى 1.000 لتر من الماء النقي ، نحدد أولاً تركيز أيونات OH في المحلول ،

[OH -] = 0.020 مول / (1.005 لتر) = 0.020 م

نستخدم هذه القيمة في المعادلة 16.18 لحساب الأس الهيدروجيني ثم نستخدم قيمة الأس الهيدروجيني المحسوبة في المعادلة 16.20 للحصول على الرقم الهيدروجيني:

تعليق لاحظ أن الكمية الصغيرة من هيدروكسيد الصوديوم المضاف يغير درجة حموضة الماء بشكل كبير. في المقابل ، يتغير الرقم الهيدروجيني للعازل قليلاً جدًا عند إضافة هيدروكسيد الصوديوم ، كما تم تلخيصه في الشكل 17.4.

الشكل 17.4 تأثير إضافة قاعدة قوية إلى محلول مؤقت وإلى الماء.

التدريب العملي

تحديد (أ) الرقم الهيدروجيني للعازل الأصلي الموصوف في نموذج التمرين 17.5 بعد إضافة 0.020 مول من حمض الهيدروكلوريك و (ب) الرقم الهيدروجيني للمحلول الناتج عن إضافة 0.020 مول HCl إلى 1.000 لتر من الماء النقي.

الإجابات: (أ) 4.68, (ب) 1.70

الكيمياء والحياة
الدم كحل معزز

غالبًا ما تكون التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الأنظمة الحية شديدة الحساسية لدرجة الحموضة. العديد من الإنزيمات التي تحفز التفاعلات الكيميائية الحيوية المهمة ، على سبيل المثال ، تكون فعالة فقط في نطاق ضيق من الأس الهيدروجيني. لهذا السبب ، يحافظ جسم الإنسان على نظام معقد بشكل ملحوظ من المخازن المؤقتة ، داخل الخلايا وفي السوائل التي تنقل الخلايا. الدم ، السائل الذي ينقل الأكسجين إلى جميع أجزاء الجسم ، هو أحد أبرز الأمثلة على أهمية المحاليل في الكائنات الحية.

يحتوي دم الإنسان على درجة حموضة طبيعية من 7.35 إلى 7.45. أي انحراف عن هذا النطاق يمكن أن يكون له تأثيرات مدمرة للغاية على استقرار أغشية الخلايا ، وتركيب البروتينات ، وأنشطة الإنزيمات.قد يحدث الموت إذا انخفض الرقم الهيدروجيني للدم عن 6.8 أو ارتفع فوق 7.8. عندما ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني عن 7.35 ، تسمى الحالة الحماض عندما يرتفع فوق 7.45 ، يسمى الشرط قلاء. الحماض هو الاتجاه الأكثر شيوعًا لأن التمثيل الغذائي يولد العديد من الأحماض في الجسم.

نظام العازلة الرئيسي المستخدم للتحكم في درجة الحموضة في الدم هو نظام عازلة حمض الكربونيك- بيكربونات. حمض الكربونيك (H2كو3) وأيونات البيكربونات (HCO3 -) عبارة عن زوج متقارن من حمض القاعدة. بالإضافة إلى ذلك ، يتحلل حمض الكربونيك إلى غاز ثاني أكسيد الكربون والماء. enuilibria الهامة في هذا النظام العازلة هي

العديد من جوانب هذه التوازن جديرة بالملاحظة. أولاً ، على الرغم من أن حمض الكربونيك ثنائي البروتين ، فإن أيون الكربونات (CO3 2–) غير مهم في هذا النظام. ثانيًا ، أحد مكونات هذا التوازن ، CO2، هو غاز يوفر آلية للجسم لضبط التوازن. إزالة أول أكسيد الكربون2عن طريق الزفير يغير التوازن إلى اليمين ، ويستهلك H + أيونات. ثالثًا ، يعمل نظام العازلة في الدم عند درجة الحموضة 7.4 ، وهي بعيدة جدًا عن pكأ1 قيمة H.2كو3 (6.1 في درجات الحرارة الفسيولوجية). لكي يكون الأس الهيدروجيني للعازل 7.4 ، يجب أن تكون النسبة [القاعدة] / [الحمض] حوالي 20. في بلازما الدم الطبيعية ، تركيزات HCO3 - و H.2كو3 حوالي 0.024 م و 0.0012 م، على التوالى. وبالتالي ، فإن المخزن المؤقت لديه قدرة عالية على تحييد حمض إضافي ولكن فقط قدرة منخفضة لتحييد القاعدة الإضافية.

الأعضاء الرئيسية التي تنظم درجة الحموضة في نظام عازلة حمض الكربونيك-بيكربونات هي الرئتين والكلى. عند تركيز ثاني أكسيد الكربون2 يرتفع ، يتحول التوازن في المعادلة 17.10 إلى اليسار ، مما يؤدي إلى تكوين المزيد من H + وانخفاض الرقم الهيدروجيني. يتم الكشف عن هذا التغيير عن طريق مستقبلات في الدماغ تؤدي إلى رد فعل للتنفس بشكل أسرع وأعمق ، مما يزيد من معدل ثاني أكسيد الكربون.2 يتم طرده من الرئتين وبالتالي إعادة التوازن إلى اليمين. عندما يصبح الرقم الهيدروجيني في الدم مرتفعًا جدًا ، تزيل الكلى HCO3 - من الدم. هذا ينقل التوازن إلى اليسار ، مما يزيد من تركيز H +. نتيجة لذلك ، ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني.

تنظيم درجة الحموضة في الدم يرتبط مباشرة بالنقل الفعال لـ O2 في كل الجسد. بروتين الهيموجلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء (الشكل 17.5) ، يحمل الأكسجين. يرتبط الهيموغلوبين (Hb) بشكل عكسي بكل من H + و O2. تتنافس هاتان المادتان على الهيموغلوبين ، والذي يمكن تمثيله تقريبًا بالتوازن

يدخل الأكسجين الدم عن طريق الرئتين ، حيث يمر إلى خلايا الدم الحمراء ويرتبط بالهيموجلوبين. عندما يصل الدم إلى الأنسجة التي يتركز فيها O2 منخفض ، يتحول التوازن في المعادلة 17.11 إلى اليسار و O2 اطلق سراحه.

خلال فترات المجهود الشاق ، تعمل ثلاثة عوامل معًا لضمان توصيل O2 لتنشيط الأنسجة. يمكن فهم دور كل عامل من خلال تطبيق مبدأ Le Ch & acirctelier على المعادلة 17.11:

1. ا2 ، مما يؤدي إلى تحول التوازن إلى اليسار ، وإطلاق المزيد من O2.

2. كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون2 يتم إنتاجها عن طريق التمثيل الغذائي ، مما يزيد من [+ H] ويسبب تحول التوازن إلى اليسار ، مما يؤدي إلى إطلاق O2.

3. ترتفع درجة حرارة الجسم. نظرًا لأن المعادلة 17.11 طاردة للحرارة ، فإن الزيادة في درجة الحرارة تبدل التوازن إلى اليسار ، وتحرر O2.

بالإضافة إلى العوامل المسببة لإطلاق O2 بالنسبة للأنسجة ، يؤدي انخفاض الرقم الهيدروجيني إلى زيادة معدل التنفس ، مما يؤدي إلى زيادة O2 ويزيل CO2. بدون هذه السلسلة المعقدة من تحولات التوازن وتغيرات الأس الهيدروجيني ، فإن O2 في الأنسجة تنضب بسرعة ، مما يجعل المزيد من النشاط مستحيلاً. في ظل هذه الظروف ، قدرة التخزين المؤقت للدم وزفير ثاني أكسيد الكربون2 من خلال الرئتين ضروري للحفاظ على درجة الحموضة منخفضة للغاية ، مما يؤدي إلى الحماض.

تمارين ذات صلة: 17.29 و 17.95

الشكل 17.5 خلايا الدم الحمراء. صورة مجهرية كهربائية بالمسح الضوئي لخلايا الدم الحمراء التي تنتقل عبر فرع صغير من الشريان.


اختيار المخاليط العازلة المناسبة

هناك قاعدتان مفيدتان لاختيار المخاليط العازلة:

    يجب أن يحتوي الخليط العازل الجيد على تركيزات متساوية لكل من مكوناته. فقد المحلول المؤقت فائدته بشكل عام عندما يكون أحد مكونات زوج المخزن المؤقت أقل من حوالي 10٪ من الآخر. يوضح الشكل ( PageIndex <4> ) مخزنًا مؤقتًا لأيون حمض الأسيتيك كقاعدة مضافة. الرقم الهيدروجيني الأولي هو 4.74. يحدث تغيير بمقدار 1 وحدة أس هيدروجيني عندما ينخفض ​​تركيز حمض الأسيتيك إلى 11٪ من تركيز أيون الأسيتات.

الشكل ( PageIndex <4> ): يوضح الرسم البياني ، وهو رسم توضيحي لإجراء التخزين المؤقت ، تغير الأس الهيدروجيني كمقدار متزايد من محلول هيدروكسيد الصوديوم 0.10-M يضاف إلى 100 مل من محلول المخزن المؤقت الذي ، في البداية ، ([ م] = 0.10 : M ) و ( ce <[CH3CO2 ^ <->]> = 0.10 : M ).
  1. تعتبر الأحماض الضعيفة وأملاحها أفضل كمواد عازلة للأس الهيدروجيني أقل من 7 قواعد ضعيفة وأملاحها أفضل كمواد عازلة للرقم الهيدروجيني أكبر من 7.

الدم هو مثال مهم للمحلول المخزن ، حيث يكون الحمض الأساسي والأيون المسؤولان عن عمل التخزين المؤقت هو حمض الكربونيك ، H2كو3، وأيون البيكربونات ( م). عندما يدخل فائض من أيون الهيدروجين إلى مجرى الدم ، يتم إزالته بشكل أساسي عن طريق التفاعل:

[ م(عبد القدير) + م(عبد القدير) & # 10230 م(عبد القدير) + م(ل) ] عند وجود فائض من أيون الهيدروكسيد ، تتم إزالته عن طريق التفاعل: [ م(عبد القدير) + م(عبد القدير) & # 10230 م(عبد القدير) + م(ل) ] وهكذا يظل الرقم الهيدروجيني للدم البشري قريبًا جدًا من 7.35 ، أي أساسي قليلاً. تكون الاختلافات عادة أقل من 0.1 من وحدة الأس الهيدروجيني. من المحتمل أن يكون تغيير 0.4 في وحدة الأس الهيدروجيني قاتلاً. المخازن المؤقتة تحافظ على الرقم الهيدروجيني للسوائل داخل الخلايا وخارجها

يجب أن تحافظ الخلية النامية على درجة حموضة ثابتة في السيتوبلازم تبلغ حوالي 7.2 & # x02005 & # x02013 & # x020057.4 على الرغم من إنتاج العديد من الأحماض ، عن طريق التمثيل الغذائي ، مثل حمض اللاكتيك وثاني أكسيد الكربون2، الذي يتفاعل مع الماء لتكوين حمض الكربونيك (H2كو3). تحتوي الخلايا على خزان من القواعد الضعيفة والأحماض الضعيفة ، تسمى المحاليل المعيارية ، والتي تضمن بقاء الرقم الهيدروجيني للخلية ثابتًا نسبيًا. تقوم المخازن المؤقتة بذلك عن طريق & # x0201csoaking up & # x0201d H + أو OH & # x02212 عند إضافة هذه الأيونات إلى الخلية أو يتم إنتاجها عن طريق التمثيل الغذائي.

إذا تمت إضافة حمض إضافي (أو قاعدة) إلى محلول حمض (أو قاعدة) عند صكأ القيمة (خليط 1: 1 من HA و A & # x02212) ، يتغير الرقم الهيدروجيني للمحلول ، لكنه يتغير أقل مما لو كان الحمض الأصلي (أو القاعدة) غير موجود. هذا لأن البروتونات المنبعثة من الحمض المضاف يتم تناولها بواسطة الشكل الأصلي للحمض A & # x02212 وبالمثل ، يتم تحييد أيونات الهيدروكسيل الناتجة عن القاعدة المضافة بواسطة البروتونات الصادرة عن HA الأصلي.

هذه القدرة من المخزن المؤقت لتقليل التغيرات في درجة الحموضة ، لها سعة التخزين المؤقت، يعتمد على العلاقة بين صكأ القيمة ودرجة الحموضة. لفهم هذه النقطة ، نحتاج إلى التعرف على تأثير الأس الهيدروجيني على جزء الجزيئات في الشكل غير المرتبط (HA). ال منحنى المعايرة بالنسبة لحمض الخليك الموضح في الشكل 2-21 يوضح هذه العلاقات: عند وحدة أس هيدروجيني واحدة أقل من صكأ من حمض ، 91 في المائة من الجزيئات في شكل HA عند وحدة أس هيدروجيني واحدة فوق pكأ، 91 بالمائة بصيغة A & # x02212. وبالتالي ، فإن قدرة التخزين المؤقت للأحماض والقواعد الضعيفة تنخفض بسرعة عند أكثر من وحدة أس هيدروجيني واحدة من عكأ القيم. بمعنى آخر ، إضافة نفس عدد مولات الحمض إلى محلول يحتوي على خليط من HA و A & # x02212 يكون عند درجة حموضة بالقرب من pكأ من الحمض سيتسبب في تغير أقل في درجة الحموضة مما لو كان HA و A & # x02212 غير موجودين أو إذا كان الرقم الهيدروجيني بعيدًا عن pكأ القيمة.

الشكل 2-21

منحنى المعايرة لحمض الخليك (CH3COOH). صكأ لتفكك حامض الخليك إلى أيونات الهيدروجين والأسيتات هو 4.75. عند هذا الرقم الهيدروجيني ، يتم فصل نصف جزيئات الحمض. نظرًا لأنه يتم قياس الأس الهيدروجيني على مقياس لوغاريتمي ، فإن المحلول يتغير من (المزيد).

تحتوي جميع الأنظمة البيولوجية على واحد أو أكثر من المحاليل المعيارية. حامض الفوسفوريك (H3ص4) هو عازلة مهمة من الناحية الفسيولوجية أيونات الفوسفات موجودة بكميات كبيرة في الخلايا وهي عامل مهم في الحفاظ على درجة الحموضة في العصارة الخلوية أو تخزينها مؤقتًا. حمض الفسفوريك

الشكل 2-22

منحنى معايرة حامض الفوسفوريك (H3ص4). يحتوي هذا الجزيء في كل مكان بيولوجيًا على ثلاث ذرات هيدروجين تنفصل عند قيم مختلفة من الأس الهيدروجيني ، وبالتالي ، يحتوي حمض الفوسفوريك على ثلاث ذرات هيدروجينكأ القيم ، كما هو موضح في الرسم البياني. تشير المناطق المظللة إلى نطاقات الأس الهيدروجيني & # x02005 & # x02014 & # x02005 داخل (المزيد).

في الأحماض النووية ، يوجد الفوسفات على شكل ديستر مرتبط بذرتين من الكربون من سكريات الريبوز المجاورة:

صكأ بالنسبة لتفكك البروتون المفرد & # x02014OH حوالي 3 ، وهو مشابه لـ pكأ لتفكك البروتون الأول من حامض الفوسفوريك. لذلك ، يتم فصل كل بقايا فوسفات في الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) أو الحمض النووي الريبي (RNA) وتحمل شحنة سالبة عند درجة الحموضة المحايدة ، وهذا هو سبب تسمية DNA و RNA بـ nucleic الأحماض:


مناقشة

كان مستوى نشاط GDH المعتمد على NADP يعتمد بشكل ملحوظ على الإجهاد (Tanous وآخرون. 2002 وليامز وآخرون. 2004 ، 2006). بعض سلالات لاكت. أخمصي, لاكت. rhamnosus DPPMA19 و لاكت. بارابكنري كان B48F3 هو الأكثر نشاطًا. أولاً ، أظهرت هذه الدراسة وجود نشاط NADP-GDH في أنواع مثل لاكت. منحنية و لاكت. بارابكنري (هيلينك وآخرون. 2004). على أي حال ، يجب تقييم الإمكانات الحقيقية لنشاط NADP-GDH تحت ظروف درجة الحرارة ودرجة الحموضة وكلوريد الصوديوم لنضج الجبن (Kieronczyk وآخرون. 2004 وليامز وآخرون. 2006). تم اعتماد التصميم التجريبي المستخدم لدراسة التأثير التفاعلي للمعلمات البيئية على نشاط الإنزيم من قبل مؤلفين آخرين (لان وآخرون. 1998 كيرتن وآخرون. 2001) للإنزيمات الميكروبية الأخرى المشاركة في إنضاج الجبن. بشكل عام ، أثرت قيم درجة الحرارة ودرجة الحموضة المختبرة سلبًا على نشاط NADP-GDH لجميع السلالات. على العكس من ذلك ، كان تأثير كلوريد الصوديوم على نشاط NADP-GDH إيجابيًا أو سلبيًا أو محايدًا اعتمادًا على السلالة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مستوى تكيف NADP-GDH مع درجات الحرارة ودرجة الحموضة وظروف كلوريد الصوديوم في نضج الجبن يختلف بشكل ملحوظ بين سلالات العصيات اللبنية. اكتوباكيللوس بلانتاروم كانت DPPMA13 وخاصة DPPMA49 السلالات الوحيدة التي تحتفظ بنشاط NADP-GDH المرتفع نسبيًا (30-100٪ من نشاط الإنزيم الموجود في الظروف المثلى) تحت قيم درجة الحرارة ودرجة الحموضة وكلوريد الصوديوم الموجودة أثناء نضج الجبن. على العكس من ذلك ، فإن سلالة NADP-GDH الأكثر نشاطًا ، لاكت. أخمصي أظهر DPPMA63 أقل قدرة على التكيف مع قيم درجة الحرارة ودرجة الحموضة وكلوريد الصوديوم أثناء نضج الجبن. قد تكون النتائج التي تم العثور عليها في هذه الدراسة مفيدة لشرح سبب ظهور بعض السلالات في المختبر لم يؤد نشاط GDH إلى زيادة تكوين مركبات النكهة المهمة عند استخدامه في نظام نموذج الجبن (Kieronczyk وآخرون. 2004). أعداد كبيرة من لاكت. أخمصي تم العثور عليها بالإيطالية (على سبيل المثال ، Pecorino) والإسبانية (على سبيل المثال ، Manchego و Cabrales و Roncal) والبرتغالية (مثل Picante) واليونانية (على سبيل المثال ، Feta) والبريطانية والأيرلندية والولايات المتحدة (على سبيل المثال ، Cheddar) الجبن (Gobbetti وآخرون. 2007). ومع ذلك ، أثناء النمو في ظل الظروف المعادية لنضج الجبن ، قد يختلف التعبير عن البروتينات والإنزيمات المرتبطة بالإجهاد بشكل ملحوظ (Wouters وآخرون. 2000 دي أنجيليس وجوبيتي 2004). على حد علمنا ، لا توجد معلومات حول تنظيم التعبير GDH الجين في LAB تحت ظروف شبيهة بالجبن (درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، وكلوريد الصوديوم) موجود في الأدب. مثل هذه الدراسات على التعبير عن GDH تم الإبلاغ عن الجين فقط لـ بريفوتيلا رومنيكولا (وين وموريسون 1996) ، النيسرية السحائية (باجليارولو وآخرون. 2004) و Debaryomyces hansenii (ألبا لويس وآخرون. 2004). الجزئي GDH أظهرت التسلسلات الموجودة في هذه الدراسة هوية عالية مع GDH متواليات من لاكت. أخمصي WCFS1 ، لاكت. ساكي, لاكت. كاسي BL23 ، لاكت. اللاكتيس و بكتيريا. ثيرموفيلوس. بشكل عام ، تم العثور على تباين كبير بين الجزئية GDH تسلسل السلالات التي تنتمي إلى الأنواع لاكت. أخمصي خاصة بالنسبة لـ DPPMA49. مقارنة بالسلالات الأخرى ، يمكن أن يرتبط أعلى نشاط يظهر بواسطة DPPMA49 حتى في درجات الحرارة المنخفضة ، ودرجة الحموضة والتركيز العالي من كلوريد الصوديوم بتسلسل الأحماض الأمينية المختلفة لـ GDH. كشف تحليل RT-PCR ذلك GDH التعبير عن لاكت. أخمصي تم التعبير عن DPPMA49 بخفض درجة الحرارة المنخفضة (& lt13 درجة مئوية) والإفراط في التعبير عنها بواسطة NaCl (1 · 87-5 · 62٪). تم الإبلاغ أيضًا عن نفس تأثير كلوريد الصوديوم D. hansenii (ألبا لويس وآخرون. 2004 ). GDH لم يتم التعبير عنه تحت ظروف 4 درجات مئوية ، ودرجة الحموضة 6 · 0 و 3 · 75٪ كلوريد الصوديوم (الجدول 4). يمكن أن يكون هذا على ما يبدو على النقيض من نشاط GDH (1 · 30 U) المقاس باستخدام جزء السيتوبلازم من لاكت. أخمصي DPPMA49 تحت نفس الظروف (الجدول 2). ومع ذلك ، يمكن تفسير هذا التناقض مع الأخذ في الاعتبار أن جزء السيتوبلازم المشتق من ثقافة عمرها 24 ساعة نمت في ظل الظروف المثلى (MRS ، 30 درجة مئوية) ، وبالتالي قد يُفترض أن GDH قد تم التعبير عنه بموجب تلك شروط. بمعنى آخر ، يمكن أن يكون نشاط الإنزيم المذكور في الجدول 2 نشاطًا متبقيًا. على العكس من ذلك ، تم إجراء تحليل RT-PCR (الجدول 4) مع نمو الخلايا في ظل ظروف 4 درجات مئوية ، ودرجة الحموضة 6 · 0 و 3 · 75 ٪ كلوريد الصوديوم.

عند استخدامه كبداية مساعد في صناعة الجبن ، لاكت. أخمصي أظهر DPPMA49 عددًا كبيرًا من الخلايا القابلة للحياة بعد 60 يومًا من النضج ، مما يدل على قدرة عالية على تحمل الظروف الحمضية والمجاعة. كما هو موضح سابقًا (Tanous وآخرون. 2002 وليامز وآخرون. 2004 ، 2006) ، فإن إضافة سلالات LAB النشطة من α-ketoglutarate أو NADP-GDH حيث يؤدي بدء التشغيل المساعد إلى زيادة هدم FAA. بشكل عام ، تساهم المسارات التقويضية للأحماض الأمينية بواسطة LAB في إنتاج ATP مباشرة أو عن طريق إزاحة البروتون ، وبالتالي تقليل كمية ATP اللازمة لموازنة البروتون (Konings 2002 Teusink وآخرون. 2006). في الآونة الأخيرة ، تيوسينك وآخرون. (2006) أفاد أن نقل وتدهور الأحماض الأمينية العطرية والمتفرعة السلسلة يمكن أن يولد ATP عن طريق تفاعل هيدروجيناز بدافع البروتون. إن إنزيم الهايدروجينيز هو تفاعل إيجابي للغاية ، حيث إنه يجدد NADP التقويضي وينتج NADPH من أجل التخليق الحيوي. تسمح الأكسدة اللاهوائية لـ NADH بتكوين أقل للإيثانول وبالتالي المزيد من الأسيتات مع إنتاج ATP المصاحب (Teusink وآخرون. 2006). مؤلفون آخرون (Higuchi وآخرون. 1997) أن الخلايا الكاملة اكتوباكيللوس ص. كانت قادرة على تصنيع ATP في وجود الغلوتامات. بناء على ما سبق ذكره ، لاكت. أخمصي أظهر DPPMA63 مستوى أقل من كثافة الخلايا في الجبن الناضج لمدة 60 يومًا مقارنة بـ DPPMA. تم العثور على كثافة خلية متزايدة من DPPMA63 في الجبن المضاف مع α-ketoglutarate. وفقا للدراسات السابقة (Yvon وآخرون. 1998 البنوك وآخرون. 2001) ، اختلفت كمية المركبات العضوية المتطايرة من الجبن المصنوع من البادئ التجاري والمبتدئ التجاري و DPPMA49 أو DPPMA63 ، مع أو بدون إضافة α-ketoglutarate. تم العثور على أعلى مستوى من الكحول والألدهيدات والأحماض المتنوعة والكربوكسيلية في الجبن المصنوع من DPPMA. لم يتم العثور على زيادة أخرى في المركبات العضوية المتطايرة عندما تمت إضافة α-ketoglutarate إلى الجبن المصنوع من هذا المساعد. على العكس من ذلك ، زادت α-ketoglutarate بشدة من تركيز المركبات العضوية المتطايرة في الجبن المصنوع من البادئ التجاري ، وخاصة في الجبن المصنوع من DPPMA63. يؤكد أعلى مستوى من المركبات العضوية المتطايرة المشتقة من تقويض الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة والعطرية الموجودة في الجبن المصنوع من DPPMA49 أهمية GDH لتكوين النكهة في الجبن. على سبيل المثال ، المركبات العضوية المتطايرة مثل 3-ميثيل -1-بوتانال (جبني ، شوكولاتة ، شعير) ، 3-ميثيل -1-حمض البوتانويك (جبني ، تفوح منه رائحة العرق) وفينيل أسيتالديهيد (زهري) هي بعض من مركبات الرائحة الرئيسية في المواد الصلبة وشبه. - أصناف الجبن القاسية (للمراجعة انظر Ardö 2006 Gobbetti وآخرون. 2007 ).

تساهم نتائج هذه الدراسة في معرفة الإنزيمات المشاركة في هدم الأحماض الأمينية ، لاستخدامها كسمة مهمة لاختيار سلالات الجبن. من وجهة نظر صناعية ، فإن استخدام السلالات التي تفضل تقويض FAA يمكن أن يمثل ميزة اقتصادية ، لأنه سيزيد من نكهة الجبن و / أو يقصر فترة النضج.


شاهد الفيديو: حمض اللاكتيك lactic acid صديق ام عدو وكيفية التخلص من ألام العضلات الناتجه من حمض اللاكتيك (يونيو 2022).