Клетките в живите организми трябва да поддържат правилното pH или киселинно-алкалния баланс, за да функционират правилно. Точното рН се постига с помощта на фосфатната буферна система. Състои се от дихидроген фосфат и водород фосфатни йони в равновесие помежду си. Тази буферна система се противопоставя на промените в pH, тъй като концентрациите на дихидроген фосфата и водород-фосфатните йони в клетката са големи в сравнение с концентрациите на киселинни или основни йони, произведени през клетката.
Какво е рН?
PH на разтвора измерва концентрацията на водородни йони или H +. Водородните йони са единични положително заредени образувания, наричани още протони. Колкото повече водородни йони има в разтвор на водна основа, толкова по-кисел става разтворът. Скалата на pH измерва логаритъма на концентрациите на йони H +, така че по-голямата концентрация на H + ще даде по-малък брой. Дневникът скала работи от 0 до 14. РН под 7 се счита за киселинно, а рН над 7 е алкално. РН 7 се дефинира като неутрално, тъй като броят на киселинните водородни йони или Н + и основните хидроксилни йони или ОН- в разтвор са равни.
Как работят буферите
Буферната система се състои от слаба киселина и съответната й слаба основа. Киселината се определя като молекула, която отделя водородни йони във вода, а основата е молекула, която приема водородни йони. Слаба киселина или слаба основа йонизира или се отказва от водородни или хидроксилни йони само леко във вода, докато силните киселини и основи йонизират почти напълно. Когато излишните водородни йони са в буферния разтвор, слабата основа поглъща водородните йони и се превръща в съответната киселина, като същевременно запазва рН на разтвора. Когато се добави основа, реакцията се обръща и слабата киселина се отказва от някои от своите водородни йони, за да направи разтвора по-кисел и се превръща в слаба основа.
Фосфатната буферна система
Фосфатната буферна система поддържа вътреклетъчното рН във всички живи организми. В тази буферна система дихидроген фосфатните йони служат като слаба киселина. Водородните фосфатни йони представляват слабата основа. Във вода или във вътреклетъчна течност дихидроген фосфатът и хидроген фосфатът винаги са в равновесие помежду си. Степента на йонизация на дихидроген фосфат-хидроген фосфатната система се представя чрез дисоциационната константа или рКа стойност, която се изразява като log стойност. Фосфатната буферна система е много подходяща за живи клетки, тъй като рКа е 7,21, което е много близо до физиологичното рН.
Когато фосфатната буферна система е недостатъчна
При висшите организми с кръвоносна система фосфатната буферна система не може да поддържа правилното рН в кръвта, тъй като концентрациите на дихидроген фосфат и водород фосфат йони не са високи достатъчно. Бикарбонатната буферна система е в състояние да поддържа кръвта при рН около 7,4. Тук бикарбонатът е слабата киселина, а хидрогенкарбонатният йон е слабата основа. Бикарбонатът и хидрогенкарбонатът се образуват от разтворен въглероден диоксид в кръвта. Излишният въглероден диоксид се изхвърля през белите дробове.