Vigtige buffere i levende systemer

En buffer er et kemisk stof, der hjælper med at opretholde en relativt konstant pH-værdi i en opløsning, selv når tilsætningen af ​​syrer eller baser. Buffering er vigtig i levende systemer som et middel til at opretholde et ret konstant internt miljø, også kendt som homeostase. Små molekyler, såsom bicarbonat og phosphat, giver bufferkapacitet som andre stoffer, såsom hæmoglobin og andre proteiner.

Opretholdelsen af ​​pH i blodet reguleres via bicarbonatbufferen. Dette system består af kulsyre- og bicarbonationer. Når blodets pH falder i det sure område, fungerer denne buffer til dannelse af kuldioxidgas. Lungerne uddriver denne gas ud af kroppen under respirationsprocessen. Under alkaliske forhold bringer denne buffer pH tilbage til neutral ved at forårsage udskillelse af bicarbonationer gennem urinen.

Fosfatbuffersystemet virker på en måde svarende til bicarbonatbufferen, men har meget stærkere virkning. Det indre miljø i alle celler indeholder denne buffer, der omfatter hydrogenphosphationer og dihydrogenphosphationer. Under forhold, hvor overskydende brint kommer ind i cellen, reagerer det med hydrogenphosphationerne, som accepterer dem. Under alkaliske betingelser accepterer dihydrogenphosphationerne det overskydende hydroxidioner, der kommer ind i cellen.

Proteiner består af aminosyrer, der holdes sammen af ​​peptidbindinger. Aminosyrerne har en aminogruppe og en carboxylsyregruppe. Ved fysiologisk pH eksisterer carboxylsyren som carboxylation (COO^-) med en negativ ladning, og aminogruppen eksisterer som NH³⁺ ion. Når pH bliver sur, optager carboxylgruppen overskydende hydrogenioner for at vende tilbage til carboxylsyreformen. Hvis blodets pH bliver alkalisk, frigøres der en proton fra NH³⁺ ion, som tager NH₂ form.

Det åndedrætspigment, der er til stede i blod, hæmoglobin, har også buffervirkning i væv. Det har en evne til at binde med enten protoner eller ilt på et givet tidspunkt. Binding af den ene frigiver den anden. I hæmoglobin forekommer binding af protoner i globindelen, hvorimod iltbinding forekommer ved jernet i hemdelen. På tidspunktet for træning genereres protoner i overskud. Hæmoglobin hjælper med at buffere ved at binde disse protoner og samtidig frigive molekylært ilt.