Viktiga buffertar i levande system

En buffert är en kemisk substans som hjälper till att upprätthålla ett relativt konstant pH i en lösning, även vid tillsats av syror eller baser. Buffring är viktigt i levande system som ett sätt att upprätthålla en ganska konstant inre miljö, även känd som homeostas. Små molekyler som bikarbonat och fosfat ger buffrande kapacitet liksom andra ämnen, såsom hemoglobin och andra proteiner.

Upprätthållandet av pH i blodet regleras via bikarbonatbufferten. Detta system består av kolsyra- och bikarbonatjoner. När blodets pH sjunker in i det sura området, verkar denna buffert för att bilda koldioxidgas. Lungorna driver ut denna gas ut ur kroppen under andningsprocessen. Under alkaliska förhållanden återför denna buffert pH till neutralt genom att orsaka utsöndring av bikarbonatjonerna genom urinen.

Fosfatbuffersystemet verkar på ett sätt som liknar bikarbonatbufferten men har mycket starkare verkan. Den inre miljön i alla celler innehåller denna buffert innefattande vätefosfatjoner och dihydrogenfosfatjoner. Under förhållanden när överskott av väte kommer in i cellen reagerar det med vätefosfatjonerna, vilket accepterar dem. Under alkaliska förhållanden accepterar dihydrogenfosfatjonerna överskottet av hydroxidjoner som kommer in i cellen.

Proteiner består av aminosyror som hålls samman av peptidbindningar. Aminosyrorna har en aminogrupp och en karboxylsyragrupp. Vid fysiologiskt pH existerar karboxylsyran som karboxylatjon (COO^-) med en negativ laddning och aminogruppen existerar som NH³⁺ Jon. När pH blir surt tar karboxylgruppen upp överskott av vätejoner för att återgå till karboxylsyraformen. Om blodets pH blir alkaliskt frigörs ett proton från NH³⁺ som tar NH₂ form.

Andningspigmentet som finns i blod, hemoglobin, har också buffrande verkan i vävnader. Den har förmåga att binda med antingen protoner eller syre vid en given tidpunkt. Bindning av det ena släpper ut det andra. I hemoglobin sker bindningen av protoner i globindelen medan syrebindning sker vid järnet i hemdelen. Vid tidpunkten för träning genereras protoner i överskott. Hemoglobin hjälper till att buffra genom att binda dessa protoner och samtidigt frigöra molekylärt syre.