İyonlaşma ve emilim

Açılış sahnesi

Kaan'ın masasında önceki günün notu duruyor: «Molekül G midede yüksüz, kanda yüklü. Molekül H midede yüklü, bağırsakta biraz daha az.» Cem notu okuyup kaşlarını kaldırıyor. «Biraz daha az ne demek? Ruhsat dosyasına ‹biraz› yazamayız. Bağırsağın ortasında Molekül H'nin yüzde kaçı yüksüz?»

Kaan iki birim kuralının burada yetmediğini fark ediyor. Kural uçları söylüyordu: çok altında, çok üstünde. Bağırsağın pH'ı ise Molekül H'nin pKaH'sinin iki üç birim altında, kuralın sessiz kaldığı bölgede.

Cem bir kâğıda tek satırlık bir eşitlik yazıyor ve Kaan'a uzatıyor. «Yüz yıldan eski bir satır. Bütün tamponların ve iyonlaşma hesaplarının çıkış noktası bu.»

Bu derste ne olacak

Bu ders önceki dersteki kabaca tahmini bir hesaba dönüştürüyor. Önce pH, pKa ve bir molekülün iki biçiminin oranı arasındaki ilişkiyi kuran Henderson-Hasselbalch eşitliğini, kökenini ve bazlara nasıl uygulandığını göreceğiz. Sonra eşitliği önceki dersin iki kurgusal molekülüyle, asit G ve baz H ile, midede, bağırsakta ve kanda çalıştıracağız. Ardından toksikoloji eğitim modülünden zarı aşanın hangi biçim olduğunu ve emilimin bundan nasıl etkilendiğini okuyacağız. Dersin sonunda bir zayıf asidin ya da bazın belirli bir pH'ta yüzde kaçının yüksüz olduğunu hesaplayabilecek ve bunun emilim için ne anlama geldiğini açıklayabileceksin.

Kanıt ne diyor

Dersin iki kaynağı hesabı ve onun biyolojik anlamını ayrı ayrı veriyor.

İki kaynak bir zincir kuruyor: eşitlik bir pH'ta yüksüz biçimin payını veriyor, modül de zardan esas olarak o yüksüz payın geçtiğini söylüyor. Emilimi anlamak için önce o payı hesaplamak gerekiyor.

Sahada

Tek satırlık eşitlik

Eşitliği bir bazda okumak

Zardan geçen pay

Gri alan

Henderson-Hasselbalch eşitliği zarif ve kullanışlı, ama başvuru kaynağının açıkça belirttiği gibi bir dizi basitleştirici varsayıma dayanıyor: asidin tek protonlu olduğunu, tuzun tamamen ayrıştığını, etkinlik katsayılarının sabit kaldığını kabul ediyor. Proton alıp verebilen iki ya da daha çok grup taşıyan moleküllerde eşitliği her gruba ayrı uygulamak gerekiyor ve sonuç yorum istiyor. Emilimle ilgili tahminler daha da belirsiz: modülün verdiği bağırsak pH'ı bir aralık, gerçek pH bağırsağın bölümüne, beslenmeye ve kişiye göre değişiyor. Zarın hemen yüzeyindeki pH ile bağırsak içeriğinin ortalama pH'ı aynı olmayabilir. Modül ayrıca edilgin yayılmanın yanında kolaylaştırılmış ve etkin taşımanın da emilime katkı yaptığını söylüyor; yüklü bir molekülün bir taşıyıcıyla zardan geçmesi, yalnız yüksüz payı hesaba katan bir tahmini yanıltabilir. Bu yüzden eşitliğin verdiği oran bir başlangıç noktası; bir ilacın gerçek emilimi ancak ölçümle, biyoyararlanım çalışmalarıyla biliniyor.

Senin işinde

Fakültedeysen, bu eşitliği ezberlemek yerine her seferinde aynı üç adımla kullanmayı alışkanlık edin: molekül asit mi baz mı, pH ile pKa arasındaki fark ne, bu fark oranı kaç kat değiştiriyor? Logaritmanın on katlık adımlarını sezgisel olarak okumayı öğrenmek, ileride ilaç kinetiğini ve dozaj şekillerini öğrenirken işini çok kolaylaştıracak. Endüstride çalışıyorsan, çözünme testlerinin neden farklı pH'larda yapıldığını ve bir tuz biçiminin neden seçildiğini bu hesapla ilişkilendir. Eczanede, mide asidini azaltan bir ilaç kullanan hastada başka bir ilacın emiliminin değişebileceğini, ürün bilgisinde böyle bir uyarı olup olmadığına bakarak kontrol et. Hasta olarak da bir ilacı mide koruyucuyla aynı anda alıp almamanın önemli olabileceğini bil; bunun cevabı her ilaç için ayrı ve kullanma talimatında ya da eczacında. Bir ilacın tabletini ezmeden ya da kapsülünü açmadan önce de sor; bazı ürünler midenin asidinden korunmak üzere tasarlanmıştır.

Kendin dene

Aklında kalsın

Henderson-Hasselbalch eşitliği pH'ı pKa'ya ve iki biçimin oranının logaritmasına bağlar; bazlara da protonlu biçim asit gibi alınarak uygulanır. pH ile pKa arasındaki her bir birimlik fark oranı on kat değiştirir. Bir zayıf asitte pH yükseldikçe yüksüz pay azalır, bir zayıf bazda artar. Zardan edilgin geçişte asıl rolü yüksüz pay oynar, çünkü yük taşıyan biçim yağ tabakasına girmekte zorlanır. Ama yüksüz pay küçük olsa da denge yeniden kurulduğu ve bağırsak yüzeyi geniş olduğu için emilim gerçekleşebilir; gerçek emilim ancak ölçümle bilinir.

Sonraki derse köprü

Bu derste yüksüz biçimin zardan geçtiğini gördün, ama yüksüz bir molekülün de yağı ne kadar sevdiğini ölçmedin. Sıradaki ders, M01-D04, Yağda mı suda mı: lipofilite, o ölçüyü tanımlıyor: dağılım katsayısı, logP ve logD nedir ve bir molekülün yağı sevmesi emilimini, dağılımını ve metabolizmasını hangi iki yönde etkiler?

Kendini sına

Soru 1 · Kavram

Henderson-Hasselbalch eşitliğine göre bir zayıf asitte pH pKa'dan bir birim büyük olduğunda protonunu vermiş biçimin protonlu biçime oranı kaçtır?

• A) 1
• B) 10
• C) 2
• D) 0,1

Cevap: B. Eşitliğe göre pH eksi pKa, oranın on tabanlı logaritmasına eşit. Fark bir olduğunda oran on üzeri bir, yani on olur.

Soru 2 · Senaryo

Kurgusal Molekül G'nin pKa'sı 4. Kanda, pH 7,4'te, Molekül G'nin yüksüz payı yaklaşık ne kadardır?

• A) Yaklaşık yüzde 99
• B) Yaklaşık yüzde 50
• C) Yaklaşık yüzde 9
• D) Yaklaşık yüzde 0,04

Cevap: D. pH eksi pKa 3,4; protonunu vermiş biçimin protonlu biçime oranı on üzeri 3,4, yani yaklaşık 2.500. Yüksüz pay bu yüzden yaklaşık 2.500'de bir, yani yüzde 0,04 civarındadır.

Soru 3 · Tuzak

Bir arkadaşın «Bağırsakta yüksüz payı yüzde birin altında olan bir baz hiç emilmez» diyor. Bu cümle hangi noktayı atlıyor?

• A) Bazlar hiçbir zaman yüklü olmaz.
• B) Eşitlik yalnız anlık oranı verir; yüksüz biçim zardan geçtikçe denge yeniden kurulur ve geniş bağırsak yüzeyiyle küçük bir pay da önemli bir emilime yol açabilir.
• C) Bağırsakta hiçbir madde emilmez; emilimin tamamı midede ve ağız içinde, yutulmadan önce gerçekleşir.
• D) Yüklü biçim zardan yüksüz biçimden daha kolay geçer.

Cevap: B. Henderson-Hasselbalch oranı bir denge oranıdır. Yüksüz biçim zardan geçip ortamdan ayrıldıkça yüklü biçimin bir kısmı yüksüz biçime dönüşür; modülün anlattığı geniş bağırsak yüzeyi de emilimi kolaylaştırır.

Soru 4 · Uygulama

Kurgusal Molekül H'nin pKaH'si 9'dan 7'ye düşürülürse, pH 6,5'teki yüksüz payı yaklaşık ne olur?

• A) Değişmez, yüzde 0,3 kalır.
• B) Sıfıra iner.
• C) Yaklaşık yüzde 24'e çıkar.
• D) Yüzde 100 olur.

Cevap: C. pH eksi pKaH eksi 0,5 olur; yüksüz biçimin protonlu biçime oranı on üzeri eksi 0,5, yani yaklaşık 0,32. Yüksüz pay 0,32 bölü 1,32, yani yaklaşık yüzde 24 olur.