Клітини живих організмів повинні підтримувати правильний рН або кислотно-лужний баланс, щоб нормально функціонувати. Правильний рН досягається за допомогою фосфатно-буферної системи. Він складається з дигідрофосфатних та гідрофосфатних іонів, що знаходяться в рівновазі між собою. Ця буферна система протистоїть змінам рН, оскільки концентрації дигідрофосфату і іони фосфату водню в клітині великі порівняно з концентраціями кислих або основних іонів, що виробляються в осередку.
Що таке рН?
РН розчину вимірює концентрацію іонів водню або Н +. Іони Гідрогену - це одиничні позитивно заряджені сутності, які також називаються протонами. Чим більше іонів водню в розчині на водній основі, тим розчин стає більш кислим. Шкала рН вимірює журнал концентрацій іонів Н +, так що більша концентрація Н + дасть меншу кількість. Журнал журналу працює від 0 до 14. РН нижче 7 вважається кислим, а рН вище 7 лужним. РН 7 визначається як нейтральний, оскільки кількість кислих іонів водню, або Н +, та основних гідроксильних іонів, або ОН-, у розчині рівна.
Як працюють буфери
Буферна система складається із слабкої кислоти та відповідної їй слабкої основи. Кислота визначається як молекула, яка виділяє у воді іони водню, а основа - це молекула, яка приймає іони водню. Слабка кислота або слабка основа іонізує або віддає іони водню або гідроксилу лише незначно у воді, тоді як сильні кислоти та основи іонізують майже повністю. Коли надлишок іонів водню знаходиться в буферному розчині, слабка основа з’їдає іони водню і перетворюється на відповідну кислоту, зберігаючи рН розчину. Коли додається основа, реакція обертається, і слабка кислота віддає частину своїх іонів водню, щоб зробити розчин більш кислим і переходить у слабку основу.
Система буферного фосфату
Фосфатна буферна система підтримує внутрішньоклітинний рН у всіх живих організмах. У цій буферній системі дигідрофосфатні іони служать слабкою кислотою. Водневі фосфатні іони представляють слабку основу. У воді або у внутрішньоклітинній рідині фосфат дигідрогену та фосфат водню завжди знаходяться в рівновазі між собою. Ступінь іонізації дигідрофосфатно-гідрофосфатної системи представлена величиною константи дисоціації, або pKa, яка виражається як log значення. Фосфатна буферна система добре підходить для живих клітин, оскільки рКа дорівнює 7,21, що дуже близько до фізіологічного рН.
Коли буферної системи фосфату недостатньо
У вищих організмів із системою кровообігу фосфатна буферна система не може підтримувати належне рН у крові, оскільки концентрація дигідрофосфату та гідрофосфатного іону не висока достатньо. Бікарбонатна буферна система здатна підтримувати кров при рН близько 7,4. Тут бікарбонат є слабкою кислотою, а іон карбонату гідрогену - слабкою основою. Бікарбонат і гідрокарбонат утворюються з розчиненого в крові вуглекислого газу. Надлишок вуглекислого газу виводиться через легені.