Viktige buffere i levende systemer

En buffer er et kjemisk stoff som hjelper til med å opprettholde en relativt konstant pH i en løsning, selv med tilsetning av syrer eller baser. Buffering er viktig i levende systemer som et middel til å opprettholde et ganske konstant indre miljø, også kjent som homeostase. Små molekyler som bikarbonat og fosfat gir bufferkapasitet som andre stoffer, som hemoglobin og andre proteiner.

Opprettholdelsen av pH i blodet reguleres via bikarbonatbufferen. Dette systemet består av karbonsyre- og bikarbonationer. Når blodets pH faller inn i det sure området, virker denne bufferen til å danne karbondioksidgass. Lungene driver denne gassen ut av kroppen under respirasjonsprosessen. Under alkaliske forhold bringer denne bufferen pH tilbake til nøytral ved å forårsake utskillelse av bikarbonationene gjennom urinen.

Fosfatbuffersystemet virker på en måte som ligner på bikarbonatbufferen, men har mye sterkere virkning. Det indre miljøet til alle celler inneholder denne bufferen som inneholder hydrogenfosfationer og dihydrogenfosfationer. Under forhold når overflødig hydrogen kommer inn i cellen, reagerer det med hydrogenfosfationene, som aksepterer dem. Under alkaliske forhold godtar dihydrogenfosfationene overflødig hydroksidioner som kommer inn i cellen.

Proteiner består av aminosyrer holdt sammen av peptidbindinger. Aminosyrene har en aminogruppe og en karboksylsyregruppe. Ved fysiologisk pH eksisterer karboksylsyren som karboksylation (COO^-) med negativ ladning og aminogruppen eksisterer som NH³⁺ ion. Når pH blir sur, tar karboksylgruppen opp overskudd av hydrogenioner for å gå tilbake til karboksylsyreformen. Hvis pH i blodet blir alkalisk, frigjøres et proton fra NH³⁺ ion, som tar NH₂ skjema.

Åndedrettspigmentet som er tilstede i blod, hemoglobin, har også bufring i vev. Den har en evne til å binde seg med enten protoner eller oksygen på et gitt tidspunkt. Binding av den ene frigjør den andre. I hemoglobin forekommer binding av protoner i globindelen, mens oksygenbinding skjer ved jernet i hemdelen. På treningstidspunktet genereres protoner i overkant. Hemoglobin hjelper til med buffering ved å binde disse protonene og samtidig frigjøre molekylært oksygen.