Svarbūs buferiai gyvenamosiose sistemose

Buferis yra cheminė medžiaga, padedanti palaikyti santykinai pastovų pH tirpalą, net pridėjus rūgščių ar bazių. Buferis yra svarbus gyvenamosiose sistemose kaip priemonė palaikyti gana pastovią vidinę aplinką, dar vadinamą homeostaze. Mažos molekulės, tokios kaip bikarbonatas ir fosfatas, suteikia buferinį pajėgumą, kaip ir kitos medžiagos, tokios kaip hemoglobinas ir kiti baltymai.

Kraujo pH palaikymas reguliuojamas per bikarbonato buferį. Ši sistema susideda iš anglies rūgšties ir bikarbonato jonų. Kraujo pH nukritus į rūgščią ribą, šis buferis veikia formuodamas anglies dioksido dujas. Kvėpavimo proceso metu plaučiai išmeta šias dujas iš kūno. Šarminių sąlygų metu šis buferis grąžina pH į neutralų, sukeldamas bikarbonato jonų išsiskyrimą su šlapimu.

Fosfatų buferio sistema veikia panašiai kaip bikarbonato buferis, tačiau veikia daug stipriau. Visų ląstelių vidinėje aplinkoje yra šis buferis, apimantis vandenilio fosfato jonus ir dihidrogenfosfato jonus. Sąlygomis, kai vandenilio perteklius patenka į ląstelę, jis reaguoja su vandenilio fosfato jonais, kurie juos priima. Šarminėmis sąlygomis divandenilio fosfato jonai priima hidroksido jonų perteklių, patenkantį į ląstelę.

Baltymai susideda iš aminorūgščių, kurias kartu laiko peptidiniai ryšiai. Aminorūgštys turi aminogrupę ir karboksirūgšties grupę. Esant fiziologiniam pH, karboksirūgštis egzistuoja kaip karboksilato jonas (COO^-) su neigiamu krūviu ir amino grupė egzistuoja kaip NH³⁺ jonų. Kai pH tampa rūgštus, karboksilo grupė pasisavina vandenilio jonų perteklių, kad grįžtų į karboksirūgšties formą. Jei kraujo pH tampa šarminis, iš NH išsiskiria protonas³⁺ joną, kuris užima NH₂ forma.

Kraujyje esantis kvėpavimo pigmentas, hemoglobinas, taip pat turi buferinį poveikį audiniuose. Tam tikru momentu jis gali jungtis arba su protonais, arba su deguonimi. Susiejus vieną, atleidžiamas kitas. Hemoglobine protonai jungiasi globino dalyje, o deguonis - prie hemo geležies. Mankštos metu protonų susidaro per daug. Hemoglobinas padeda buferizuotis, surišdamas šiuos protonus ir kartu išlaisvindamas molekulinį deguonį.