Las células de los organismos vivos necesitan mantener el pH correcto, o el equilibrio ácido-base, para funcionar correctamente. El pH adecuado se logra mediante el sistema tampón de fosfato. Consiste en iones de dihidrógeno fosfato e hidrógeno fosfato en equilibrio entre sí. Este sistema amortiguador resiste los cambios de pH, debido a que las concentraciones de fosfato de dihidrógeno y Los iones de fosfato de hidrógeno en la célula son grandes en comparación con las concentraciones de iones ácidos o básicos producidos en la célula.
¿Qué es el pH?
El pH de una solución mide la concentración de iones de hidrógeno o H +. Los iones de hidrógeno son entidades únicas con carga positiva, también llamadas protones. Cuantos más iones de hidrógeno haya en una solución a base de agua, más ácida se vuelve la solución. La escala de pH mide el logaritmo de las concentraciones de iones H +, de modo que una mayor concentración de H + dará un número menor. La escala logarítmica va de 0 a 14. Un pH por debajo de 7 se considera ácido y un pH por encima de 7 es alcalino. Un pH de 7 se define como neutro porque el número de iones de hidrógeno ácido, o H +, e iones de hidroxilo básico, u OH-, en una solución es igual.
Cómo funcionan los búferes
Un sistema tampón consta de un ácido débil y su correspondiente base débil. Un ácido se define como una molécula que libera iones de hidrógeno en el agua y una base es una molécula que acepta iones de hidrógeno. Un ácido débil o una base débil se ioniza, o cede iones de hidrógeno o hidroxilo, solo ligeramente en agua, mientras que los ácidos y bases fuertes se ionizan casi por completo. Cuando hay un exceso de iones de hidrógeno en la solución tampón, la base débil devora los iones de hidrógeno y se transforma en su ácido correspondiente mientras conserva el pH de la solución. Cuando se agrega una base, la reacción se invierte y el ácido débil cede algunos de sus iones de hidrógeno para hacer que la solución sea más ácida y se convierte en una base débil.
El sistema tampón de fosfato
El sistema de tampón de fosfato mantiene el pH intracelular en todos los organismos vivos. En este sistema tampón, los iones de dihidrógeno fosfato sirven como ácido débil. Los iones de fosfato de hidrógeno representan la base débil. En el agua o en el líquido intracelular, el fosfato de dihidrógeno y el fosfato de hidrógeno están siempre en equilibrio entre sí. El grado de ionización del sistema dihidrógeno fosfato-hidrógeno fosfato está representado por el valor de la constante de disociación, o pKa, que se expresa como un valor logarítmico. El sistema tampón de fosfato es adecuado para las células vivas porque el pKa es 7,21, que está muy cerca del pH fisiológico.
Cuando el sistema tampón de fosfato es insuficiente
En organismos superiores con un sistema circulatorio, el sistema tampón de fosfato no puede mantener el adecuado pH en sangre porque las concentraciones de iones dihidrogenofosfato e hidrogenofosfato no son elevadas suficiente. El sistema tampón de bicarbonato es capaz de mantener la sangre a un pH de aproximadamente 7,4. Aquí, el bicarbonato es el ácido débil y el ion hidrogenocarbonato es la base débil. El bicarbonato y el hidrogenocarbonato se forman a partir del dióxido de carbono disuelto en la sangre. El exceso de dióxido de carbono se expulsa a través de los pulmones.