Stanice živih organizama trebaju održavati ispravan pH ili kiselinsko-baznu ravnotežu kako bi pravilno funkcionirale. Pravi pH postiže se pomoću fosfatnog puferskog sustava. Sastoji se od iona dihidrogen fosfata i hidrogen fosfata u ravnoteži. Ovaj puferski sustav odolijeva promjenama pH, jer koncentracije dihidrogen fosfata i vodikovi fofatni ioni u stanici su veliki u usporedbi s koncentracijama kiselih ili baznih iona proizvedenih u stanica.
Što je pH?
PH otopine mjeri koncentraciju vodikovih iona ili H +. Vodikovi ioni su pojedinačno pozitivno nabijeni entiteti, koji se nazivaju i protoni. Što više vodikovih iona ima u otopini na bazi vode, otopina postaje kiselija. Ljestvica pH mjeri log koncentracije H + iona, tako da će veća koncentracija H + dati niži broj. Ljestvica dnevnika kreće se od 0 do 14. PH ispod 7 smatra se kiselim, a pH iznad 7 je alkalni. PH od 7 definiran je kao neutralan jer je broj kiselih vodikovih iona ili H + i osnovnih hidroksilnih iona ili OH- u otopini jednak.
Kako rade odbojnici
Puferski sustav sastoji se od slabe kiseline i odgovarajuće slabe baze. Kiselina je definirana kao molekula koja oslobađa vodikove ione u vodi, a baza je molekula koja prihvaća vodikove ione. Slaba kiselina ili slaba baza ionizira, ili odustaje od vodika ili hidroksilnih iona, samo malo u vodi, dok jake kiseline i baze ioniziraju gotovo u potpunosti. Kad se višak vodikovih iona nalazi u puferskoj otopini, slaba baza proguta vodikove ione i promijeni se u odgovarajuću kiselinu, zadržavajući pH otopine. Kad se doda baza, reakcija se obrne i slaba kiselina odustaje od nekih svojih vodikovih iona da bi otopina postala kiselija i promijenila se u slabu bazu.
Sustav puferskog fosfata
Fosfatni puferski sustav održava unutarćelijski pH u svim živim organizmima. U ovom puferskom sustavu dihidrogen fosfatni ioni služe kao slaba kiselina. Vodik-fosfatni ioni predstavljaju slabu bazu. U vodi ili unutarćelijskoj tekućini dihidrogen fosfat i hidrogen fosfat su uvijek u ravnoteži jedni s drugima. Opseg ionizacije sustava dihidrogen fosfat-hidrogen fosfat predstavljen je vrijednošću konstante disocijacije ili pKa, koja se izražava kao log vrijednost. Fosfatni puferski sustav pogodan je za žive stanice jer je pKa 7,21, što je vrlo blizu fiziološkom pH.
Kad je sustav puferskog fosfata nedovoljan
U višim organizmima s cirkulacijskim sustavom, fosfatni puferski sustav ne može održavati pravilan pH u krvi jer koncentracije iona dihidrogen fosfata i hidrogen fosfata nisu visoke dovoljno. Puferski sustav bikarbonata sposoban je održavati krv na pH od oko 7,4. Ovdje je bikarbonat slaba kiselina, a hidrogenkarbonatni ion slaba baza. Bikarbonat i hidrogenkarbonat nastaju iz otopljenog ugljičnog dioksida u krvi. Višak ugljičnog dioksida izbacuje se kroz pluća.