Jenis Molekul Apa yang Mencegah Perubahan Besar-besaran pada pH Organisme Hidup?

Sel-sel dalam organisme hidup perlu mempertahankan pH yang benar, atau keseimbangan asam-basa, agar berfungsi dengan baik. PH yang tepat dicapai melalui sistem buffer fosfat. Ini terdiri dari dihidrogen fosfat dan ion hidrogen fosfat dalam kesetimbangan satu sama lain. Sistem penyangga ini menahan perubahan pH, karena konsentrasi dihidrogen fosfat dan ion hidrogen fosfat dalam sel lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi ion asam atau basa yang dihasilkan di sel.

PH larutan mengukur konsentrasi ion hidrogen, atau H+. Ion hidrogen adalah entitas tunggal bermuatan positif, juga disebut proton. Semakin banyak ion hidrogen dalam larutan berbasis air, semakin asam larutan tersebut. Skala pH mengukur log konsentrasi ion H+, sehingga konsentrasi H+ yang lebih besar akan memberikan angka yang lebih rendah. Skala log berjalan dari 0 hingga 14. Sebuah pH di bawah 7 dianggap asam dan pH di atas 7 adalah basa. pH 7 didefinisikan sebagai netral karena jumlah ion hidrogen asam, atau H+, dan ion hidroksil basa, atau OH-, dalam larutan adalah sama.

Sistem penyangga terdiri dari asam lemah dan basa lemah yang sesuai. Asam didefinisikan sebagai molekul yang melepaskan ion hidrogen dalam air dan basa adalah molekul yang menerima ion hidrogen. Asam lemah atau basa lemah terionisasi, atau melepaskan ion hidrogen atau hidroksil, hanya sedikit dalam air, sedangkan asam dan basa kuat terionisasi hampir seluruhnya. Ketika ion hidrogen berlebih berada dalam larutan penyangga, basa lemah melahap ion hidrogen dan berubah menjadi asam yang sesuai sambil mempertahankan pH larutan. Ketika basa ditambahkan, reaksi berbalik dan asam lemah melepaskan beberapa ion hidrogennya untuk membuat larutan lebih asam dan berubah menjadi basa lemah.

Sistem buffer fosfat mempertahankan pH intraseluler di semua organisme hidup. Dalam sistem penyangga ini, ion dihidrogen fosfat berfungsi sebagai asam lemah. Ion hidrogen fosfat mewakili basa lemah. Dalam air atau cairan intraseluler, dihidrogen fosfat dan hidrogen fosfat selalu berada dalam keseimbangan satu sama lain. Tingkat ionisasi sistem dihidrogen fosfat-hidrogen fosfat diwakili oleh konstanta disosiasi, atau nilai pKa, yang dinyatakan sebagai nilai log. Sistem buffer fosfat sangat cocok untuk sel hidup karena pKa adalah 7,21, yang sangat dekat dengan pH fisiologis.

Pada organisme yang lebih tinggi dengan sistem peredaran darah, sistem buffer fosfat tidak dapat mempertahankan pH dalam darah karena konsentrasi ion dihidrogen fosfat dan ion hidrogen fosfat tidak tinggi cukup. Sistem buffer bikarbonat mampu mempertahankan darah pada pH sekitar 7,4. Di sini, bikarbonat adalah asam lemah dan ion hidrogen karbonat adalah basa lemah. Bikarbonat dan hidrogen karbonat terbentuk dari karbon dioksida terlarut dalam darah. Kelebihan karbon dioksida dikeluarkan melalui paru-paru.