Belangrijke buffers in levende systemen

Een buffer is een chemische stof die helpt bij het handhaven van een relatief constante pH in een oplossing, zelfs als er zuren of basen worden toegevoegd. Buffering is belangrijk in levende systemen als middel om een ​​redelijk constante interne omgeving in stand te houden, ook wel homeostase genoemd. Kleine moleculen zoals bicarbonaat en fosfaat zorgen voor buffercapaciteit, net als andere stoffen, zoals hemoglobine en andere eiwitten.

De handhaving van de pH van het bloed wordt geregeld via de bicarbonaatbuffer. Dit systeem bestaat uit koolzuur- en bicarbonaationen. Wanneer de pH van het bloed in het zure bereik daalt, werkt deze buffer om kooldioxidegas te vormen. De longen verdrijven dit gas uit het lichaam tijdens het ademhalingsproces. Tijdens alkalische omstandigheden brengt deze buffer de pH terug naar neutraal door de uitscheiding van de bicarbonaationen via de urine te veroorzaken.

Het fosfaatbuffersysteem werkt op dezelfde manier als de bicarbonaatbuffer, maar heeft een veel sterkere werking. De interne omgeving van alle cellen bevat deze buffer bestaande uit waterstoffosfaationen en diwaterstoffosfaationen. Onder omstandigheden waarin overtollig waterstof de cel binnenkomt, reageert het met de waterstoffosfaationen, die ze accepteren. Onder alkalische omstandigheden accepteren de diwaterstoffosfaationen de overtollige hydroxide-ionen die de cel binnenkomen.

Eiwitten bestaan ​​uit aminozuren die bij elkaar worden gehouden door peptidebindingen. De aminozuren hebben een aminogroep en een carbonzuurgroep. Bij fysiologische pH bestaat het carbonzuur als het carboxylaat-ion (COO^-) met een negatieve lading en de aminogroep bestaat als de NH³⁺ ion. Wanneer de pH zuur wordt, neemt de carboxylgroep overtollige waterstofionen op om terug te keren naar de carbonzuurvorm. Als de pH van het bloed alkalisch wordt, komt er een proton vrij uit de NH³⁺ ion, dat de NH₂ het formulier.

Het in het bloed aanwezige respiratoire pigment, hemoglobine, heeft ook een bufferende werking in weefsels. Het heeft het vermogen om op een bepaald moment met protonen of zuurstof te binden. Binding van de een maakt de ander los. In hemoglobine vindt de binding van protonen plaats in het globinegedeelte, terwijl zuurstofbinding plaatsvindt bij het ijzer van het heemgedeelte. Op het moment van inspanning worden er in overmaat protonen gegenereerd. Hemoglobine helpt bij de bufferende werking door deze protonen te binden en tegelijkertijd moleculaire zuurstof af te geven.