Buňky v živých organismech potřebují udržovat správné pH nebo acidobazickou rovnováhu, aby správně fungovaly. Správného pH se dosáhne pomocí fosfátového pufrovacího systému. Skládá se z iontů dihydrogenfosforečnanu a hydrogenfosforečnanu ve vzájemné rovnováze. Tento pufrovací systém odolává změnám pH, protože koncentrace dihydrogenfosforečnanu a hydrogenfosforečnanové ionty v buňce jsou velké ve srovnání s koncentracemi kyselých nebo bazických iontů produkovaných v buňka.
Co je to pH?
PH roztoku měří koncentraci vodíkových iontů neboli H +. Vodíkové ionty jsou jednotlivé kladně nabité entity, nazývané také protony. Čím více vodíkových iontů je v roztoku na bázi vody, tím je roztok kyselější. Stupnice pH měří logaritmus koncentrací iontů H +, takže vyšší koncentrace H + poskytne nižší počet. Měřítko protokolu běží od 0 do 14. PH pod 7 je považováno za kyselé a pH nad 7 je zásadité. Hodnota pH 7 je definována jako neutrální, protože počet kyselých vodíkových iontů neboli H + a bazických hydroxylových iontů neboli OH- je v roztoku stejný.
Jak vyrovnávací paměti fungují
Pufrovací systém se skládá ze slabé kyseliny a její odpovídající slabé báze. Kyselina je definována jako molekula, která uvolňuje vodíkové ionty ve vodě, a báze je molekula, která přijímá vodíkové ionty. Slabá kyselina nebo slabá báze ionizuje nebo se vodíkových nebo hydroxylových iontů vzdává jen mírně ve vodě, zatímco silné kyseliny a zásady ionizují téměř úplně. Když je v pufrovém roztoku přebytek vodíkových iontů, slabá báze pohltí vodíkové ionty a změní se na odpovídající kyselinu při zachování pH roztoku. Když se přidá báze, reakce se obrátí a slabá kyselina se vzdá některých svých vodíkových iontů, aby byl roztok kyselější a změní se na slabou bázi.
Fosfátový pufrovací systém
Fosfátový pufrovací systém udržuje intracelulární pH ve všech živých organismech. V tomto pufrovacím systému slouží jako slabá kyselina ionty dihydrogenfosforečnanu. Ionty fosforečnanu představují slabou bázi. Ve vodě nebo v intracelulární tekutině jsou dihydrogenfosforečnan a hydrogenfosforečnan vždy navzájem v rovnováze. Rozsah ionizace systému dihydrogenfosforečnan-hydrogenfosforečnan je reprezentován hodnotou disociační konstanty neboli pKa, která je vyjádřena jako logaritmická hodnota. Fosfátový pufrovací systém je vhodný pro živé buňky, protože pKa je 7,21, což je velmi blízké fyziologickému pH.
Když je fosfátový pufrovací systém nedostatečný
U vyšších organismů s oběhovým systémem nemůže fosfátový pufrovací systém udržovat správné hodnoty pH v krvi, protože koncentrace dihydrogenfosforečnanů a hydrogenfosforečnanových iontů nejsou vysoké dost. Hydrogenuhličitanový pufrovací systém je schopen udržovat krev na hodnotě pH přibližně 7,4. Zde je hydrogenuhličitan slabou kyselinou a hydrogenuhličitanový iont slabou bází. Z rozpuštěného oxidu uhličitého v krvi se tvoří bikarbonát a hydrogenuhličitan. Přebytečný oxid uhličitý je vylučován plícemi.