Celler i levende organismer har brug for at opretholde den korrekte pH eller syre-base balance for at fungere korrekt. Den rigtige pH opnås ved hjælp af fosfatbuffersystemet. Den består af dihydrogenphosphat- og hydrogenphosphationer i ligevægt med hinanden. Dette buffersystem modstår ændringer i pH, fordi koncentrationen af dihydrogenphosphat og hydrogenphophationer i cellen er store sammenlignet med koncentrationerne af sure eller basiske ioner produceret i cellen.
Hvad er pH?
PH i en opløsning måler koncentrationen af hydrogenioner eller H +. Hydrogenioner er enkelte positivt ladede enheder, også kaldet protoner. Jo flere hydrogenioner der er i en vandbaseret opløsning, jo mere sur bliver løsningen. PH-skalaen måler loggen af H + ionkoncentrationer, så en større H + koncentration giver et lavere antal. Logskalaen løber fra 0 til 14. En pH under 7 betragtes som sur og en pH over 7 er alkalisk. En pH på 7 defineres som neutral, fordi antallet af sure hydrogenioner eller H + og basiske hydroxylioner eller OH- i en opløsning er ens.
Sådan fungerer buffere
Et buffersystem består af en svag syre og dens tilsvarende svage base. En syre defineres som et molekyle, der frigiver hydrogenioner i vand, og en base er et molekyle, der accepterer hydrogenioner. En svag syre eller en svag base ioniserer eller giver kun hydrogen eller hydroxylioner op i vand, mens stærke syrer og baser ioniserer næsten fuldstændigt. Når overskydende hydrogenioner er i bufferopløsningen, svulmer den svage base op med hydrogenionerne og skifter til den tilsvarende syre, samtidig med at opløsningens pH bevares. Når en base tilsættes, vendes reaktionen, og den svage syre opgiver nogle af dens hydrogenioner for at gøre opløsningen surere og ændres til en svag base.
Phosphatbuffersystemet
Fosfatbuffersystemet opretholder den intracellulære pH i alle levende organismer. I dette buffersystem tjener dihydrogenphosphationer som den svage syre. Hydrogenphosphationer repræsenterer den svage base. I vand eller i intracellulær væske er dihydrogenphosphat og hydrogenphosphat altid i ligevægt med hinanden. Omfanget af ionisering af dihydrogenphosphat-hydrogenphosphatsystemet er repræsenteret af dissociationskonstanten eller pKa-værdien, der udtrykkes som en logværdi. Fosfatbuffersystemet er velegnet til levende celler, fordi pKa er 7,21, hvilket er meget tæt på den fysiologiske pH.
Når fosfatbuffersystemet er utilstrækkeligt
I højere organismer med et kredsløbssystem kan phosphatbuffersystemet ikke opretholde det rette pH i blod, fordi dihydrogenphosphat- og hydrogenphosphationkoncentrationerne ikke er høje nok. Bicarbonatbuffersystemet er i stand til at opretholde blodet ved en pH på ca. 7,4. Her er bicarbonat den svage syre, og hydrogencarbonation er den svage base. Bicarbonat og hydrogencarbonat er dannet af opløst kuldioxid i blodet. Overskydende kuldioxid udvises via lungerne.