Důležité vyrovnávací paměti v živých systémech

Pufr je chemická látka, která pomáhá udržovat relativně konstantní pH v roztoku, a to i při přidání kyselin nebo zásad. Ukládání do vyrovnávací paměti je v živých systémech důležité jako prostředek k udržování poměrně konstantního vnitřního prostředí, známého také jako homeostáza. Malé molekuly, jako je hydrogenuhličitan a fosfát, poskytují pufrovací kapacitu stejně jako jiné látky, jako je hemoglobin a další proteiny.

Udržování pH krve je regulováno pomocí hydrogenuhličitanového pufru. Tento systém se skládá z iontů kyseliny uhličité a hydrogenuhličitanu. Když pH krve poklesne do kyselého rozmezí, působí tento pufr za vzniku oxidu uhličitého. Plíce vylučují tento plyn z těla během procesu dýchání. Za alkalických podmínek tento pufr upravuje pH zpět na neutrální způsobením vylučování iontů hydrogenuhličitanu močí.

Systém fosfátového pufru funguje podobným způsobem jako hydrogenuhličitanový pufr, ale má mnohem silnější účinek. Vnitřní prostředí všech buněk obsahuje tento pufr obsahující ionty hydrogenfosforečnanu a ionty dihydrogenfosforečnanu. Za podmínek, kdy přebytečný vodík vstupuje do buňky, reaguje s ionty hydrogenfosforečnanu, které je přijímají. Za alkalických podmínek dihydrogenfosforečnanové ionty přijímají přebytečné hydroxidové ionty, které vstupují do buňky.

Proteiny se skládají z aminokyselin držených pohromadě peptidovými vazbami. Aminokyseliny obsahují aminoskupinu a skupinu karboxylové kyseliny. Při fyziologickém pH existuje karboxylová kyselina jako karboxylátový ion (COO^-) se záporným nábojem a aminoskupina existuje jako NH³⁺ ion. Když se pH stane kyselým, karboxylová skupina absorbuje přebytečné vodíkové ionty, aby se vrátila zpět do formy karboxylové kyseliny. Pokud se pH krve zalkalizuje, dojde k uvolnění protonu z NH³⁺ ion, který bere NH₂ formulář.

Dýchací pigment přítomný v krvi, hemoglobin, má také tlumicí účinek v tkáních. Má schopnost vázat se v daném časovém okamžiku s protony nebo kyslíkem. Vazba jednoho uvolní druhého. V hemoglobinu dochází k vazbě protonů v části globinu, zatímco k vazbě kyslíku dochází v železe hemové části. V době cvičení jsou protony generovány v přebytku. Hemoglobin pomáhá při tlumení vazbou těchto protonů a současným uvolňováním molekulárního kyslíku.