Tampons importants dans les systèmes vivants

Un tampon est une substance chimique qui aide à maintenir un pH relativement constant dans une solution, même face à l'ajout d'acides ou de bases. Le tamponnage est important dans les systèmes vivants comme moyen de maintenir un environnement interne assez constant, également connu sous le nom d'homéostasie. De petites molécules telles que le bicarbonate et le phosphate fournissent une capacité tampon, tout comme d'autres substances, telles que l'hémoglobine et d'autres protéines.

Le maintien du pH sanguin est régulé via le tampon bicarbonate. Ce système est constitué d'ions d'acide carbonique et de bicarbonate. Lorsque le pH du sang tombe dans la plage acide, ce tampon agit pour former du dioxyde de carbone gazeux. Les poumons expulsent ce gaz hors du corps pendant le processus de respiration. Dans des conditions alcalines, ce tampon ramène le pH à la neutralité en provoquant l'excrétion des ions bicarbonate par l'urine.

Le système tampon phosphate agit d'une manière similaire au tampon bicarbonate, mais a une action beaucoup plus forte. L'environnement interne de toutes les cellules contient ce tampon comprenant des ions hydrogénophosphate et des ions dihydrogénophosphate. Dans des conditions où l'excès d'hydrogène pénètre dans la cellule, il réagit avec les ions hydrogénophosphate, qui les accepte. Dans des conditions alcalines, les ions phosphate dihydrogène acceptent les ions hydroxyde en excès qui pénètrent dans la cellule.

Les protéines sont constituées d'acides aminés maintenus ensemble par des liaisons peptidiques. Les acides aminés possèdent un groupe amino et un groupe acide carboxylique. Au pH physiologique, l'acide carboxylique existe sous forme d'ion carboxylate (COO^-) avec une charge négative et le groupe amino existe sous forme de NH³⁺ ion. Lorsque le pH devient acide, le groupe carboxyle absorbe les ions hydrogène en excès pour revenir à la forme acide carboxylique. Si le pH sanguin devient alcalin, il y a une libération d'un proton du NH³⁺ ion, qui prend le NH₂ forme.

Le pigment respiratoire présent dans le sang, l'hémoglobine, a également une action tampon dans les tissus. Il a la capacité de se lier aux protons ou à l'oxygène à un moment donné. La liaison de l'un libère l'autre. Dans l'hémoglobine, la liaison des protons se produit dans la portion de la globine tandis que la liaison de l'oxygène se produit au niveau du fer de la portion de l'hème. Au moment de l'exercice, des protons sont générés en excès. L'hémoglobine contribue à l'action tampon en liant ces protons et en libérant simultanément de l'oxygène moléculaire.