Tärkeät puskurit elävissä järjestelmissä

Puskuri on kemiallinen aine, joka auttaa säilyttämään suhteellisen vakaan pH-arvon liuoksessa, jopa happojen tai emästen lisäämisen edessä. Puskurointi on tärkeää elävissä järjestelmissä keinona ylläpitää melko vakaa sisäinen ympäristö, joka tunnetaan myös nimellä homeostaasi. Pienet molekyylit, kuten bikarbonaatti ja fosfaatti, tarjoavat puskurikapasiteetin samoin kuin muut aineet, kuten hemoglobiini ja muut proteiinit.

Veren pH: n ylläpitoa säädetään bikarbonaattipuskurin kautta. Tämä järjestelmä koostuu hiilihappo- ja bikarbonaatti-ioneista. Kun veren pH laskee happamalle alueelle, tämä puskuri muodostaa hiilidioksidikaasua. Keuhkot karkottavat tämän kaasun ulos kehosta hengitysprosessin aikana. Emäksisissä olosuhteissa tämä puskuri palauttaa pH-arvon neutraaliksi aiheuttamalla bikarbonaatti-ionien erittymistä virtsaan.

Fosfaattipuskurijärjestelmä toimii samalla tavalla kuin bikarbonaattipuskuri, mutta sillä on paljon voimakkaampi vaikutus. Kaikkien solujen sisäinen ympäristö sisältää tämän puskurin, joka käsittää vetyfosfaatti-ioneja ja dihydrofosfaatti-ioneja. Olosuhteissa, joissa ylimääräinen vety tulee soluun, se reagoi vetyfosfaatti-ionien kanssa, joka hyväksyy ne. Emäksisissä olosuhteissa divetyfosfaatti-ionit hyväksyvät ylimääräiset hydroksidi-ionit, jotka tulevat soluun.

Proteiinit koostuvat aminohapoista, joita peptidisidokset pitävät yhdessä. Aminohapoilla on aminoryhmä ja karboksyylihapporyhmä. Fysiologisessa pH: ssa karboksyylihappo esiintyy karboksylaatti-ionina (COO^-) negatiivisella varauksella ja aminoryhmä esiintyy NH: nä³⁺ ioni. Kun pH muuttuu happamaksi, karboksyyliryhmä vie ylimääräiset vetyionit palatakseen takaisin karboksyylihappomuotoon. Jos veren pH muuttuu emäksiseksi, NH: stä vapautuu protonia³⁺ ioni, joka vie NH: n₂ muodossa.

Veressä läsnä olevalla hengityspigmentillä, hemoglobiinilla, on myös puskurivaikutus kudoksissa. Sillä on kyky sitoutua joko protoneihin tai happeen tiettynä ajankohtana. Yhden sitominen vapauttaa toisen. Hemoglobiinissa protonien sitoutuminen tapahtuu globiiniosassa, kun taas happi sitoutuu hemiosan raudassa. Harjoituksen aikana protoneja syntyy liikaa. Hemoglobiini auttaa puskuroimassa sitomalla nämä protonit ja vapauttamalla samanaikaisesti molekyylihappea.