Dôležité nárazníky v živých systémoch

Pufr je chemická látka, ktorá pomáha udržiavať relatívne konštantné pH v roztoku, a to aj pri pridávaní kyselín alebo zásad. Ukladanie do vyrovnávacej pamäte je dôležité v živých systémoch ako prostriedok na udržiavanie pomerne konštantného vnútorného prostredia, známeho tiež ako homeostáza. Malé molekuly ako hydrogenuhličitan a fosfát poskytujú tlmiacu kapacitu rovnako ako iné látky, ako je hemoglobín a ďalšie proteíny.

Udržiavanie pH krvi sa reguluje pomocou bikarbonátového pufra. Tento systém pozostáva z iónov kyseliny uhličitej a hydrogenuhličitanu. Keď pH krvi poklesne do kyslého rozsahu, tento pufor vytvára plynný oxid uhličitý. Pľúca vylučujú tento plyn z tela počas procesu dýchania. Za alkalických podmienok tento tlmivý roztok vracia pH späť do neutrálnej polohy tým, že vylučuje bikarbonátové ióny močom.

Fosfátový tlmivý systém funguje podobným spôsobom ako hydrogenuhličitanový tlmivý roztok, má však oveľa silnejšie účinky. Vnútorné prostredie všetkých buniek obsahuje tento pufer obsahujúci ióny fosforečnanu a dihydrogenfosforečnanu. Za podmienok, keď prebytok vodíka vstupuje do bunky, reaguje s hydrogénfosforečnanovými iónmi, ktoré ich prijímajú. Za alkalických podmienok dihydrogenfosforečnanové ióny prijímajú prebytok hydroxidových iónov, ktoré vstupujú do bunky.

Proteíny pozostávajú z aminokyselín držaných pohromade peptidovými väzbami. Aminokyseliny obsahujú aminoskupinu a skupinu karboxylovej kyseliny. Pri fyziologickom pH existuje karboxylová kyselina ako karboxylátový ión (COO^-) so záporným nábojom a aminoskupina existuje ako NH³⁺ ión. Keď je pH kyslé, karboxylová skupina absorbuje nadbytok vodíkových iónov, aby sa vrátila späť do formy karboxylovej kyseliny. Ak sa pH krvi stane zásaditým, dôjde k uvoľneniu protónu z NH³⁺ ión, ktorý berie NH₂ formulár.

Dýchací pigment prítomný v krvi, hemoglobín, má tiež tlmivý účinok v tkanivách. Má schopnosť viazať sa v danom okamihu buď s protónmi, alebo s kyslíkom. Viazaním jedného sa uvoľní druhý. V hemoglobíne sa väzba protónov vyskytuje v časti globínu, zatiaľ čo väzba kyslíka sa vyskytuje v železe hemovej časti. V čase cvičenia sú protóny generované v prebytku. Hemoglobín pomáha pri tlmení väzbou týchto protónov a súčasným uvoľňovaním molekulárneho kyslíka.