Door David Stewart | Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Motortion/iStock/GettyImages

Een buffer is een chemische stof die de pH van een oplossing stabiliseert, zelfs als er zuren of basen worden toegevoegd. In levende systemen is buffering cruciaal voor het handhaven van een stabiele interne omgeving:homeostase. Kleine moleculen zoals bicarbonaat en fosfaat, maar ook macromoleculen zoals hemoglobine en eiwitten, zorgen allemaal voor dit buffervermogen.

Bicarbonaatbuffer

Het bicarbonaatbuffersysteem reguleert de pH van het bloed door een dynamisch evenwicht tussen koolzuur (H₂CO₃) en bicarbonaationen (HCO₃⁻). Wanneer het bloed te zuur wordt, zet de buffer overtollige waterstofionen om in kooldioxide, dat vervolgens door de longen wordt uitgestoten. Omgekeerd wordt bicarbonaat tijdens alkalose via de urine uitgescheiden, waardoor de neutrale pH wordt hersteld.

Fosfaatbuffer

Binnen cellen biedt de fosfaatbuffer, bestaande uit waterstoffosfaat (HPO₄²⁻) en diwaterstoffosfaat (H₂PO₄⁻), een sterkere buffercapaciteit dan het bicarbonaatsysteem. Het neutraliseert overtollige waterstofionen door de minder reactieve fosfaatsoort te vormen, en onder alkalische omstandigheden accepteert het hydroxide-ionen, waardoor de intracellulaire omgeving weer neutraal wordt.

Eiwitbuffer

Eiwitten, opgebouwd uit aminozuren verbonden door peptidebindingen, hebben zijketens die protonen kunnen doneren of accepteren. Bij fysiologische pH bestaan ​​carboxylgroepen als negatief geladen carboxylaationen (COO⁻), terwijl aminogroepen geprotoneerd zijn als NH₃⁺. In zure omstandigheden vangen carboxylaten protonen op om COOH te vormen, en in alkalische omstandigheden laat NH₃⁺ protonen vrij, die NH₂ worden. Beide acties dempen pH-schommelingen.

Hemoglobinebuffer

Hemoglobine, het zuurstofdragende pigment in rode bloedcellen, buffert ook de pH van het weefsel. De globine-subeenheden kunnen protonen binden, terwijl het heemijzer zuurstof bindt. Tijdens het sporten worden overtollige protonen opgenomen door hemoglobine, waardoor tegelijkertijd zuurstof vrijkomt, waardoor de zuurophoping in de spieren wordt verminderd.