Bunky v živých organizmoch si musia správne udržiavať správne pH alebo acidobázickú rovnováhu. Správne pH sa dosahuje pomocou systému na tlmenie fosfátov. Skladá sa z dihydrogénfosforečnanov a hydrogenfosforečnanových iónov vo vzájomnej rovnováhe. Tento tlmivý systém odoláva zmenám pH, pretože koncentrácie dihydrogenfosforečnanu a hydrogénfosforečnanové ióny v bunke sú veľké v porovnaní s koncentráciami kyslých alebo zásaditých iónov produkovaných v bunka.
Čo je to pH?
Hodnota pH roztoku meria koncentráciu vodíkových iónov alebo H +. Vodíkové ióny sú jednotlivé kladne nabité entity, ktoré sa tiež nazývajú protóny. Čím viac vodíkových iónov je v roztoku na báze vody, tým je roztok kyslejší. Stupnica pH meria logaritmus koncentrácií H + iónov, takže vyššia koncentrácia H + poskytne nižšie číslo. Stupnica denníka sa pohybuje od 0 do 14. PH pod 7 sa považuje za kyslé a pH nad 7 za zásadité. Hodnota pH 7 je definovaná ako neutrálna, pretože počet kyslých vodíkových iónov (H +) a zásaditých hydroxylových iónov (OH-) v roztoku je rovnaký.
Ako fungujú nárazníky
Pufrovací systém pozostáva zo slabej kyseliny a jej zodpovedajúcej slabej bázy. Kyselina je definovaná ako molekula, ktorá uvoľňuje vodíkové ióny vo vode, a báza je molekula, ktorá prijíma vodíkové ióny. Slabá kyselina alebo slabá báza ionizuje alebo sa vzdáva vodíkových alebo hydroxylových iónov iba mierne vo vode, zatiaľ čo silné kyseliny a zásady ionizujú takmer úplne. Ak je v tlmivom roztoku prebytok vodíkových iónov, slabá báza pohltí vodíkové ióny a zmení sa na zodpovedajúcu kyselinu pri zachovaní pH roztoku. Po pridaní bázy sa reakcia obráti a slabá kyselina sa vzdá niektorých svojich vodíkových iónov, aby bol roztok kyslejší a zmení sa na slabú bázu.
Fosfátový tlmivý systém
Fosfátový tlmivý systém udržuje intracelulárne pH vo všetkých živých organizmoch. V tomto tlmivom systéme slúžia ako slabá kyselina dihydrogenfosforečnanové ióny. Slabou zásadou sú ióny fosforečnanu. Vo vode alebo v intracelulárnej tekutine sú dihydrogenfosforečnan a hydrogenfosforečnan vždy navzájom v rovnováhe. Rozsah ionizácie systému dihydrogénfosforečnan-hydrogenfosforečnan predstavuje hodnota disociačnej konštanty alebo hodnota pKa, ktorá sa vyjadruje ako logaritmická hodnota. Fosfátový tlmivý systém je vhodný pre živé bunky, pretože pKa je 7,21, čo je veľmi blízke fyziologickému pH.
Keď je fosfátový tlmivý systém nedostatočný
U vyšších organizmov s obehovým systémom si fosfátový tlmivý systém nedokáže udržať správne hodnoty pH v krvi, pretože koncentrácie dihydrogénfosforečnanu a hydrogenfosforečnanu nie sú vysoké dosť. Hydrogenuhličitanový tlmivý systém je schopný udržiavať krv na hodnote pH okolo 7,4. Tu je bikarbonát slabou kyselinou a hydrogénuhličitanový ión slabou zásadou. Z rozpusteného oxidu uhličitého v krvi sa tvoria bikarbonáty a hydrogenuhličitany. Prebytočný oxid uhličitý sa vylučuje pľúcami.