Biologiske nøglebuffere, der opretholder homeostase

Af David Stewart | Opdateret 30. august 2022

Motortion/iStock/GettyImages

En buffer er et kemisk stof, der stabiliserer pH i en opløsning, selv når der tilsættes syrer eller baser. I levende systemer er buffering afgørende for at opretholde et stabilt indre miljø - homeostase. Små molekyler såsom bikarbonat og fosfat, såvel som makromolekyler som hæmoglobin og proteiner, giver alle denne bufferkapacitet.

Bikarbonatbuffer

Bicarbonatbuffersystemet regulerer blodets pH gennem en dynamisk ligevægt mellem kulsyre (H2CO3) og bikarbonationer (HCO3⁻). Når blodet bliver for surt, omdanner bufferen overskydende brintioner til kuldioxid, som lungerne derefter udstøder. Omvendt udskilles bikarbonat under alkalose i urinen, hvilket genopretter neutral pH.

Fosfatbuffer

I celler giver fosfatbufferen - omfattende hydrogenphosphat (HPO₄²⁻) og dihydrogenphosphat (H₂PO₄⁻) - en stærkere bufferkapacitet end bicarbonatsystemet. Det neutraliserer overskydende hydrogenioner ved at danne de mindre reaktive fosfattyper, og under alkaliske forhold accepterer det hydroxidioner, hvorved det intracellulære miljø vender tilbage til neutralitet.

Proteinbuffer

Proteiner, bygget af aminosyrer forbundet med peptidbindinger, har sidekæder, der kan donere eller acceptere protoner. Ved fysiologisk pH eksisterer carboxylgrupper som negativt ladede carboxylationer (COO⁻), mens aminogrupper protoneres som NH3+. Under sure forhold fanger carboxylater protoner for at danne COOH, og under alkaliske forhold frigiver NH3⁺ protoner og bliver til NH₂ – begge handlinger dæmper pH-udsving.

Hæmoglobinbuffer

Hæmoglobin, det iltbærende pigment i røde blodlegemer, puffer også vævets pH. Dens globinunderenheder kan binde protoner, mens hæmjernet binder ilt. Under træning optages overskydende protoner af hæmoglobin, som samtidig frigiver ilt og derved mindsker syreopbygningen i musklerne.