Hvilken type molekyl forhindrer omfattende ændringer i pH-værdien af ​​levende organismer?

Celler i levende organismer behøver at opretholde den korrekte pH- eller syre-base balance for at fungere korrekt. Den rigtige pH opnås ved hjælp af phosphatbuffersystemet. Den består af dihydrogenphosphat og hydrogenphosphationer i ligevægt med hinanden. Dette buffringssystem modstår ændringer i pH, fordi koncentrationerne af dihydrogenphosphat- og hydrogenphosphationerne i cellen er store sammenlignet med koncentrationerne af sure eller basiske ioner produceret i cellen.

Hvad er pH?

pH i en opløsning måler koncentrationen af ​​hydrogenioner eller H +. Hydrogenioner er enkelte positivt ladede enheder, også kaldet protoner. Jo flere hydrogenioner der findes i en vandbaseret opløsning, jo mere sure opløsningen bliver. PH-skalaen måler logen af ​​H + ionkoncentrationer, således at en større H + -koncentration vil give et lavere tal. Logskalaen løber fra 0 til 14. En pH under 7 betragtes som sur, og en pH over 7 er alkalisk. En pH på 7 er defineret som neutral fordi antallet af sure hydrogenioner eller H + og basiske hydroxylioner eller OH- i en opløsning er ens.

Hvordan buffere arbejder

A buffersystemet består af en svag syre og dens tilsvarende svage base. En syre defineres som et molekyle, der frigiver hydrogenioner i vand, og en base er et molekyle, som accepterer hydrogenioner. En svag syre eller svag base ioniserer eller giver op hydrogen eller hydroxylioner, kun lidt i vand, mens stærke syrer og baser ioniserer næsten fuldstændigt. Når overskydende hydrogenioner er i bufferopløsningen, gobler den svage base op i hydrogenionerne og ændres til den tilsvarende syre, samtidig med at opløsningens pH bevares. Når en base tilsættes, vendes reaktionen, og den svage syre giver op for nogle af sine hydrogenioner for at gøre opløsningen mere sure og omdannes til en svag base.

Fosfatbuffersystemet

The fosfatbuffersystemet opretholder den intracellulære pH i alle levende organismer. I dette buffersystem tjener dihydrogenphosphationer som den svage syre. Hydrogenphosphationer repræsenterer den svage base. I vand eller i intracellulær væske er dihydrogenphosphat og hydrogenphosphat altid i ligevægt med hinanden. Omfanget af ionisering af dihydrogenphosphat-hydrogenphosphatsystemet er repræsenteret ved dissociationskonstanten eller pKa-værdien, som udtrykkes som en logværdi. Fosfatbuffersystemet er velegnet til levende celler, fordi pKa er 7,21, hvilket er meget tæt på den fysiologiske pH.

Når fosfatbuffersystemet er utilstrækkeligt

I højere organismer med en kredsløbssystemet, kan fosfatbuffersystemet ikke opretholde den korrekte pH i blodet, fordi dihydrogenphosphat- og hydrogenphosphationkoncentrationerne ikke er høje nok. Bicarbonatbuffersystemet er i stand til at opretholde blodet ved en pH på ca. 7,4. Her er bicarbonat den svage syre, og hydrogencarbonation er den svage base. Bicarbonat og hydrogencarbonat dannes fra opløst kuldioxid i blod. Overdreven carbondioxid udvises via lungerne.