Буфер - це хімічна речовина, яка допомагає підтримувати відносно постійний рівень рН у розчині навіть перед додаванням кислот або основ. Буферизація важлива в живих системах як засіб підтримання досить постійного внутрішнього середовища, також відомого як гомеостаз. Невеликі молекули, такі як бікарбонат і фосфат, забезпечують буферну здатність, як і інші речовини, такі як гемоглобін та інші білки.
Бікарбонатний буфер
Підтримка рН крові регулюється за допомогою бікарбонатного буфера. Ця система складається з вугільної кислоти та іонів бікарбонату. Коли рН крові падає в кислотний діапазон, цей буфер діє, утворюючи вуглекислий газ. Легкі викидають цей газ з організму в процесі дихання. Під час лужних умов цей буфер повертає рН до нейтрального, викликаючи виведення іонів бікарбонату із сечею.
Фосфатний буфер
Фосфатна буферна система діє подібно до бікарбонатного буфера, але має набагато сильнішу дію. Внутрішнє середовище всіх клітин містить цей буфер, що містить іони фосфату водню та іони дигідрофосфату. В умовах, коли надлишок водню потрапляє в клітину, він реагує з фосфат-іонами водню, які приймають їх. У лужних умовах дигідрофосфатні іони приймають надлишок гідроксид-іонів, що надходять у клітину.
Білковий буфер
Білки складаються з амінокислот, утворених пептидними зв’язками. Амінокислоти мають аміногрупу та групу карбонової кислоти. При фізіологічному pH карбонова кислота існує у вигляді карбоксилатного іона (COO-) з негативним зарядом і аміногрупа існує як NH3+ іон. Коли рН стає кислим, карбоксильна група поглинає надлишки іонів водню, щоб повернутися до форми карбонової кислоти. Якщо рН крові стає лужним, відбувається вивільнення протону з NH3+ іон, який приймає NH2 форму.
Буфер гемоглобіну
Дихальний пігмент, присутній у крові, гемоглобін, також має буферну дію в тканинах. Він має здатність зв’язуватися з протонами або киснем у певний момент часу. Зв'язування одного звільняє інше. У гемоглобіні зв'язування протонів відбувається в глобіновій частині, тоді як зв'язування кисню відбувається в залізі гемової частини. Під час вправи протони генеруються в надлишку. Гемоглобін допомагає в буферній дії, зв'язуючи ці протони і одночасно виділяючи молекулярний кисень.