Фосфатна буферна система

Фосфатна буферна система у фізіології людини є в основному внутрішньоклітинною буферною системою. Двоосновний фосфат HPO₄^2–, зв’язуючи H⁺, що утворюється в якості кінцевого продукту обміну речовин, перетворюється на H₂PO₄^–, що екскретується з організму з сечею.

Фосфатний буфер

Окрім дихальної та ниркової систем контролю концентрації іонів водню, фосфатна буферна система також допомагає підтримувати гомеостатичний рівень pH у організмі. Фосфатна буферна система майже ідентична бікарбонатній буферній системі, але діє у внутрішньоклітинній рідині.

Хоча фосфатний буфер не є значним агентом у підтримці pH позаклітинної рідини, він відіграє важливу роль у підтримці кислотно-основного балансу всередині клітин та в канальцях нирок. Постійна рівноважна величина pK для цієї системи становить 6,8, що близько до нормального рівня pH (7,4).

Вона складається з іонів дигідрофосфату, які виступають донором іонів водню (кислота), і іонів гідрофосфату, які виступають акцептором іонів водню (основа).

Якщо до клітинної рідини потрапляють додаткові гідроксид-іони (OH⁻), вони нейтралізуються іоном дигідрофосфату (H₂PO₄⁻).
Якщо до клітинної рідини потрапляють додаткові іони водню (H⁺), вони нейтралізуються іоном гідрофосфату (HPO₄²⁻).

Зміна pH через фосфати (у формі фосфорних кислот) регулюється виділенням фосфатів нирками.

Механізм дії

Основні компоненти цього буферу:

H₂PO₄⁻ – кислий компонент буферу → NaH₂PO₄
HPO₄²⁻ – лужний компонент буферу → Na₂HPO₄

Коли додається сильна кислота (HCl, H₂SO₄), HPO₄²⁻ приймає протон (H⁺):

HCl + Na₂HPO₄ → NaH₂PO₄ + NaCl

Таким чином, сильна кислота замінюється дуже слабкою кислотою NaH₂PO₄.

Коли додається сильна основа (NaOH), група OH⁻ нейтралізується за допомогою H₂PO₄⁻ з утворенням води:

NaOH + NaH₂PO₄ → Na₂HPO₄ + H₂O

У цьому випадку сильна основа замінюється слабкою основою, а саме Na₂HPO₄.

Якщо співвідношення HPO₄²⁻ : H₂PO₄⁻ змінюється на користь більшої кількості H₂PO₄⁻, нирки забезпечують виведення H₂PO₄⁻, що дозволяє зберегти стабільний рівень pH.

Діє подібно до ацетатного буферу, за винятком діапазону pH.
Концентрація фосфатного буферу в плазмі дуже низька, тому його ефективність менша.

Фосфатна буферна система у канальцях нирок

На відміну від позаклітинного середовища, де цей буфер відіграє незначну роль (оскільки його концентрація становить лише 8% порівняно з бікарбонатним буфером), у канальцях нирок він має незамінну роль. Це зумовлено двома причинами:

У процесі проходження рідини через ниркові канальці концентрація фосфату в канальцевій рідині зростає.
Рівень pH канальцевої рідини набагато нижчий, ніж у плазмі та позаклітинній рідині, і тому він ближчий до значення 6,8, за якого буфер найефективніший.

Фосфатна буферна система також дуже важлива для підтримки постійного рівня pH у внутрішньоклітинній рідині, де концентрація фосфат-іонів значно вища.