Celice v živih organizmih morajo za pravilno delovanje vzdrževati pravilen pH ali kislinsko-bazično ravnovesje. Pravi pH dosežemo s fosfatnim puferskim sistemom. Sestavljen je iz dihidrogenfosfatnih in hidrogenfosfatnih ionov v ravnovesju med seboj. Ta puferski sistem se upira spremembam pH, ker koncentracije dihidrogen fosfata in vodikovi fofatni ioni v celici so veliki v primerjavi s koncentracijami kislih ali bazičnih ionov, proizvedenih v celica.
Kaj je pH?
PH raztopine meri koncentracijo vodikovih ionov ali H +. Vodikovi ioni so posamezne pozitivno nabite entitete, imenovane tudi protoni. Več kot je vodikovih ionov v raztopini na vodni osnovi, bolj raztopina postane kisla. Lestvica pH meri dnevnik koncentracij ionov H +, tako da bo večja koncentracija H + dala manjše število. Dnevnik meri od 0 do 14. PH pod 7 se šteje za kislega, pH nad 7 pa je alkalen. PH 7 je opredeljen kot nevtralen, ker je število kislih vodikovih ionov ali H + in bazičnih hidroksilnih ionov v raztopini enako.
Kako delujejo odbojniki
Puferski sistem je sestavljen iz šibke kisline in njene ustrezne šibke baze. Kislina je definirana kot molekula, ki sprošča vodikove ione v vodi, baza pa je molekula, ki sprejema vodikove ione. Šibka kislina ali šibka baza v vodi ionizira ali opusti vodikove ali hidroksilne ione, medtem ko močne kisline in baze ionizirajo skoraj v celoti. Ko so presežni vodikovi ioni v puferski raztopini, šibka baza požre vodikove ione in se spremeni v ustrezno kislino, hkrati pa ohrani pH raztopine. Ko dodamo bazo, se reakcija obrne in šibka kislina popusti nekaj svojih vodikovih ionov, da postane raztopina bolj kisla in se spremeni v šibko bazo.
Fosfatni puferski sistem
Fosfatni puferski sistem vzdržuje znotrajcelični pH v vseh živih organizmih. V tem puferskem sistemu dihidrogenfosfatni ioni služijo kot šibka kislina. Vodikovi fosfatni ioni predstavljajo šibko bazo. V vodi ali znotrajcelični tekočini sta dihidrogen fosfat in hidrogenfosfat vedno v ravnovesju med seboj. Obseg ionizacije sistema dihidrogen fosfat-hidrogenfosfat predstavlja vrednost disociacijske konstante ali vrednosti pKa, ki je izražena kot log vrednost. Fosfatni puferski sistem je zelo primeren za žive celice, ker je pKa 7,21, kar je zelo blizu fiziološkemu pH.
Kadar fosfatni puferski sistem ne zadostuje
Pri višjih organizmih s krvnim obtokom fosfatni puferski sistem ne more vzdrževati ustreznega pH v krvi, ker koncentracija dihidrogen fosfata in hidrogenfosfatnih ionov ni visoka dovolj. Bikarbonatni puferski sistem lahko vzdržuje kri pri pH približno 7,4. Tu je bikarbonat šibka kislina, hidrogenkarbonatni ion pa šibka baza. Bikarbonat in hidrogenkarbonat nastaneta iz raztopljenega ogljikovega dioksida v krvi. Presežek ogljikovega dioksida se izloči skozi pljuča.