science >> Wetenschap >  >> Chemie

Belangrijke buffers in levende systemen

Een buffer is een chemische stof die helpt bij het handhaven van een relatief constante pH in een oplossing, zelfs bij toevoeging van zuren of basen. Buffering is belangrijk in levende systemen als een manier om een ​​redelijk constante interne omgeving te handhaven, ook wel homeostase genoemd. Kleine moleculen zoals bicarbonaat en fosfaat bieden bufferende capaciteit net als andere stoffen, zoals hemoglobine en andere eiwitten.

Bicarbonaatbuffer

Het onderhoud van de pH van het bloed wordt geregeld via de bicarbonaatbuffer. Dit systeem bestaat uit koolzuur en bicarbonaationen. Wanneer de pH van het bloed zakt in het zure bereik, werkt deze buffer om koolstofdioxidegas te vormen. De longen verdrijven dit gas uit het lichaam tijdens het ademhalingsproces. Tijdens alkalische omstandigheden brengt deze buffer de pH terug naar neutraal door de uitscheiding van de bicarbonaationen door de urine te veroorzaken.

Fosfaatbuffer

Het fosfaatbuffersysteem werkt op dezelfde manier als de bicarbonaatbuffer, maar heeft veel sterkere actie. De interne omgeving van alle cellen bevat deze buffer die waterstoffosfaationen en diwaterstoffosfaationen omvat. Onder omstandigheden waarbij overtollige waterstof de cel binnenkomt, reageert het met de waterstoffosfaationen, wat ze aanvaardt. Onder alkalische omstandigheden accepteren de diwaterstoffosfaat-ionen de overmaat aan hydroxide-ionen die de cel binnenkomen.

Eiwitbuffer

Eiwitten bestaan ​​uit aminozuren die bij elkaar worden gehouden door peptidebindingen. De aminozuren bezitten een aminogroep en een carbonzuurgroep. Bij fysiologische pH bestaat het carbonzuur als het carboxylaation (COO <-> -) met een negatieve lading en de aminogroep bestaat als het NH 3 + -ion. Wanneer de pH zuur wordt, neemt de carboxylgroep overmatige waterstofionen op om terug te keren naar de carbonzuurvorm. Als de pH van het bloed alkalisch wordt, komt er een proton vrij uit het NH 3+ -ion, dat de vorm NH 2 heeft.

Hemoglobinebuffer

De luchtwegen pigment aanwezig in bloed, hemoglobine, heeft ook bufferende werking in weefsels. Het heeft het vermogen om op een bepaald tijdstip met protonen of zuurstof te binden. Binding van de een geeft de ander vrij. In hemoglobine treedt de binding van protonen op in het globine-gedeelte, terwijl zuurstofbinding optreedt in het ijzer van het heemgedeelte. Op het moment van oefening worden protonen in overmaat gegenereerd. Hemoglobine helpt bij de bufferende werking door deze protonen te binden en tegelijkertijd moleculaire zuurstof vrij te maken.