Celler i levande organismer måste bibehålla rätt pH eller syra-basbalans för att fungera korrekt. Rätt pH uppnås med fosfatbuffersystemet. Den består av vätefosfat- och vätefosfatjoner i jämvikt med varandra. Detta buffersystem motstår förändringar i pH, eftersom koncentrationerna av vätefosfat och vätefofatjoner i cellen är stora jämfört med koncentrationerna av sura eller basiska joner producerade i Cellen.
Vad är pH?
Lösningens pH mäter koncentrationen av vätejoner eller H +. Vätejoner är enstaka positivt laddade enheter, även kallade protoner. Ju fler vätejoner det finns i en vattenbaserad lösning, desto surare blir lösningen. PH-skalan mäter loggen för H + -jonkoncentrationer, så att en större H + -koncentration ger ett lägre antal. Loggskalan går från 0 till 14. Ett pH under 7 anses vara surt och ett pH över 7 är alkaliskt. Ett pH på 7 definieras som neutralt eftersom antalet sura vätejoner, eller H +, och basiska hydroxyljoner, eller OH-, i en lösning är lika.
Hur buffertar fungerar
Ett buffersystem består av en svag syra och dess motsvarande svaga bas. En syra definieras som en molekyl som frigör vätejoner i vatten och en bas är en molekyl som accepterar vätejoner. En svag syra eller svag bas joniserar, eller ger upp väte eller hydroxyljoner, bara något i vatten, medan starka syror och baser joniserar nästan helt. När överflödiga vätejoner finns i buffertlösningen slukar den svaga basen upp vätejonerna och ändras till dess motsvarande syra samtidigt som lösningens pH bevaras. När en bas tillsätts vänder reaktionen om och den svaga syran ger upp några av sina vätejoner för att göra lösningen surare och ändras till en svag bas.
Fosfatbuffersystemet
Fosfatbuffersystemet bibehåller det intracellulära pH i alla levande organismer. I detta buffersystem fungerar dihydrogenfosfatjoner som den svaga syran. Vätefosfatjoner representerar den svaga basen. I vatten eller i intracellulär vätska är dihydrogenfosfat och vätefosfat alltid i jämvikt med varandra. Graden av jonisering av dihydrogenfosfat-vätefosfatsystemet representeras av dissociationskonstanten, eller pKa, som uttrycks som ett logvärde. Fosfatbuffersystemet är väl lämpat för levande celler eftersom pKa är 7,21, vilket är mycket nära det fysiologiska pH-värdet.
När fosfatbuffersystemet är otillräckligt
I högre organismer med ett cirkulationssystem kan fosfatbuffersystemet inte upprätthålla det korrekta pH i blod eftersom dihydrogenfosfat- och vätefosfatjonkoncentrationerna inte är höga tillräckligt. Bikarbonatbuffersystemet kan hålla blodet vid ett pH av ca 7,4. Här är bikarbonat den svaga syran och vätekarbonatjonen är den svaga basen. Bikarbonat och vätekarbonat bildas av upplöst koldioxid i blodet. Överskott av koldioxid utvisas via lungorna.