Los organismos vivos han desarrollado a lo largo de la evolución, sistemas de amortiguamiento o buffer de pH que mantienen ese pH constante mediante mecanismos homesostáticos.
Los sistemas buffer consisten en un par ácido-base conjugada que actúan como dador y receptor de protones respectivamente.
Un amortiguador de pH es una solución que tiende a resistir los cambios en su pH cuando se añade ácido o base.
En sistemas biológicos
- Buffer de fosfato -> H2PO4-/HPO42- -> Mantiene el pH entre 6.9 y 7.4
- Buffer de histidina -> Histidina/imidazol -> Mantiene el pH cercano a 7.0
- Buffer bicarbonato-ácido carbónico -> H2CO3/HCO3- -> En sangre y líquidos inracelulares mantiene el pH cercano a 7.4
Histidina
La histidina es uno de los 20 aminoácidos comúnmente encontrados en las proteínas. Posee como parte de su estructura un anillo de imidazol (anillo de 5 miembros que posee 2 átomos de nitrógeno). El pKa para la disolución de hidrógeno del anillo de la histidina es 6.04. En células se encuentra como aminoácido libre.
- Anserina
- Dipéptido de histidina y alanina
De acuerdo a su concentración la mayor composición de la histidina se encuentra cuando está unida a proteínas o en dipéptidos donde su valor de pKa aumenta y es cercana a 7.0. La anserina mantiene el pH intracelular de algunos tejidos.
Buffer de bicarbonato en el plasma sanguíneo
El dióxido de carbono participa en un sistema de amortiguador muy importante transformándose a ácido carbónico al disolverse en el componente acuoso de la sangre.
\[\begin{align} H_2O + CO_2 & @>>> H_2CO_3 H_2CO_3 & @>>> H + HCO_3 \end{align}\]Estas reacciones mantienen el pH entre 7.3 y 7.5
Moléculas con grupos ionizables: anfolitos
- Anfolitos o anfóteros
- Son moléculas que contienen grupos ácidos y básicos existiendo como iones dipolares en ciertos rangos de pH. Por ejemplo, aminoácidos. Debido a esto son capaces de tener una carga eléctrica neta que varía de acuerdo a la naturaleza de la solución.
- Punto isoeléctrico
- De un aminoácido, péptido a proteína, es el valor de pH en el cual su carga neta es igual a 0.
- Polielectrolito
- Polímeros que tienen cargas positivas y/o negativas, también se conocen como macroiones.
- Pueden contener varios grupos funcionales ácidos y básicos, a estos se les llama polianfolitos.