Un tampone è una sostanza chimica che aiuta a mantenere un pH relativamente costante in una soluzione, anche di fronte all'aggiunta di acidi o basi. Il buffering è importante nei sistemi viventi come mezzo per mantenere un ambiente interno abbastanza costante, noto anche come omeostasi. Piccole molecole come bicarbonato e fosfato forniscono capacità tampone come altre sostanze, come l'emoglobina e altre proteine.
Tampone bicarbonato
Il mantenimento del pH del sangue è regolato tramite il tampone bicarbonato. Questo sistema è costituito da acido carbonico e ioni bicarbonato. Quando il pH del sangue scende nell'intervallo acido, questo tampone agisce per formare gas di anidride carbonica. I polmoni espellono questo gas dal corpo durante il processo di respirazione. In condizioni alcaline, questo tampone riporta il pH in posizione neutra causando l'escrezione degli ioni bicarbonato attraverso le urine.
Tampone fosfato
Il sistema tampone fosfato agisce in modo simile al tampone bicarbonato, ma ha molto azione più forte. L'ambiente interno di tutte le cellule contiene questo tampone comprendente ioni idrogeno fosfato e ioni diidrogeno fosfato. In condizioni in cui l'idrogeno in eccesso entra nella cellula, reagisce con gli ioni idrogeno fosfato, che li accetta. In condizioni alcaline, gli ioni diidrogenofosfato accettano gli ioni idrossido in eccesso che entrano nella cellula.
Protein Buffer
Le proteine sono costituite da aminoacidi tenuti insieme da legami peptidici. Gli aminoacidi possiedono un gruppo amminico e un gruppo acido carbossilico. A pH fisiologico, l'acido carbossilico esiste come ione carbossilato (COO -) con una carica negativa e il gruppo amminico esiste come ione NH 3+. Quando il pH diventa acido, il gruppo carbossilico assume gli ioni idrogeno in eccesso per ritornare alla forma di acido carbossilico. Se il pH del sangue diventa alcalino, viene rilasciato un protone dallo ione NH 3+, che assume la forma NH 2. Il pigmento respiratorio presente in il sangue, l'emoglobina, ha anche un'azione tampone all'interno dei tessuti. Ha la capacità di legarsi con protoni o ossigeno in un determinato momento. Il legame di uno rilascia l'altro. Nell'emoglobina, il legame dei protoni si verifica nella porzione globinica mentre il legame dell'ossigeno si verifica sul ferro della porzione eme. Al momento dell'esercizio, i protoni sono generati in eccesso. L'emoglobina aiuta nell'azione tampone legando questi protoni e rilasciando contemporaneamente ossigeno molecolare.
Buffer di emoglobina