syre-baseregulering

Det viktigste bidraget til syreproduksjonen skjer normalt ved dannelsen av karbondioksid (CO₂) som et resultat av celleånding, det vil si kroppens nedbrytning av energirike næringsstoffer (forbrenning). Anslagsvis dannes det 15 000–20 000 millimol karbondioksid per døgn.

Karbondioksid i seg selv er ikke surt, men det omdannes ved hjelp av vann til karbonsyre (H₂CO₃). Karbonsyre spaltes deretter til bikarbonat (HCO₃^-) og et hydrogenion, og dette hydrogenionet reduserer pH-en. Siden karbondioksid er i kjemisk likevekt med karbonsyre vil en reduksjon i karbondioksid medføre reduksjon i karbonsyre.

Karbonsyre har kjemisk formel H₂CO₃. Syren dannes ved at CO₂ reagerer med vann (H₂O) etter ligningen:

CO₂ + H₂O ⇆ H₂CO₃ ⇆ H⁺+ HCO₃^-

Reaksjonen er kan gå begge veier. Det betyr at syren (H₂CO₃) kan omdannes til CO₂ som kan pustes ut gjennom lungene. Derfor kalles karbonsyre for en flyktig syre. Bikarbonat fraktes med røde blodceller til lungene. I lungene omdannes bikarbonat til karbondioksid som går ut av de røde blodcellene og over i lungenes alveoler. Begge trinnene i ligningen over fremmes av enzymet karbonsyreanhydrase.

Gjennom stoffskiftet lages det også forskjellige uorganiske, ikke-flyktige syrer som er nedbrytningsprodukter av proteiner og fosfolipider. Eksempler på slike syrer er laktat (melkesyre) og ketonlegemer. Det dannes omtrent 1000 millimol av disse syrene per døgn, i tillegg til en mindre mengde svovelsyre og fosforsyre. Normal kost inneholder en del baser som nøytraliserer rundt halvparten av disse syrene. Resten må skilles ut gjennom nyrene.

Lungene er involvert i å regulere kroppens syre-base-balanse ved å justere hvor mye karbondioksid som pustes ut. Om blodet blir surere, vil det sendes signaler til respirasjonssenteret i den forlengede marg som gjør at man begynner å puste fortere og dypere. Dette gjør at man puster ut mer karbondioksid, som igjen reduserer mengden karbonsyre i blodet og som gjør blodet mindre surt. Dette kalles Kussmauls respirasjon, som er en form for hyperventilering.

Om blodet blir mer basisk, kan det til en viss grad gjøre at man puster saktere for å puste ut mindre karbondioksid, som gjør blodet mindre basisk. Imidlertid er det en grense for hvor effektivt dette er for å beskytte mot alkalose ettersom man ikke kan puste særlig sakte før kroppen står i fare for å få for lite oksygen.

Det tar kun noen minutter til timer for lungene å regulere pusten ved en acidose eller alkalose.

Nyrene regulerer mengden syre og base som skilles ut i urinen. Om blodet begynner å bli surt, kan nyrene skille ut mer syre og holde på mer base, som gjenoppretter syre-basebalansen. Om blodet begynner å bli basisk, kan nyrene skille ut noe mer base og holde på mer syre, men nyrene har mindre evne til å kompensere for alkalose enn acidose.

I motsetning til lungene tar det flere dager for nyrene å reagere og respondere på endringer i pH.

Konsentrasjonen av bikarbonat (HCO₃^-) er normalt rundt 20 ganger større enn konsentrasjonen av karbondioksid ved normal pH. Som det går fram av ligningen over kan bikarbonat lett ta til seg H⁺-ioner og bli til vann og karbondioksid.

Om blodets pH synker (som vil si at mengden H⁺-ioner i blodet øker), kan noen av disse H⁺-ionene kombineres med bikarbonat og bli til karbondioksid og vann. Dette reduserer mengden H⁺-ioner, som derfor vil øke blodets pH tilbake til normalen.

Hemoglobin er stoffet i de røde blodcellene som frakter oksygen og som gir cellene den røde fargen. Hemoglobin har høy bufferkapasitet, ettersom hvert hemoglobinmolekyl kan ta til seg flere H⁺-ioner.

Om blodets pH synker (som vil si at mengden H⁺-ioner i blodet øker), kan noen av disse H⁺-ionene bindes til hemoglobin. Dette reduserer mengden frie H⁺-ioner i blodet, som derfor vil øke blodets pH tilbake til normalen.

Hemoglobin som ikke har bundet til seg oksygen, binder H⁺-ioner bedre enn hemoglobin med oksygen bundet til seg. Binding av H⁺-ioner til hemoglobin letter også frigjøringen av oksygen.

Syren dihydrogenfosfat (H₂PO₄^-) og dens korresponderende base monohydrogenfosfat (HPO₄^2-) er til stede i ganske lav konsentrasjon i blodet, og er derfor ikke viktig i reguleringen av pH i blodet. Derimot er fosfater til stede i høy konsentrasjon i celler og i urinen, og fosfatbufferen er derfor viktig her.

Proteiner både inni og utenfor celler er viktige buffere for endringer i pH. Mange proteiner har flere områder som kan binde eller frigjøre H⁺-ioner ved behov. Om mengden H⁺-ioner i blodet øker eller synker, kan proteiner binde eller frigjøre H⁺-ioner for å normalisere nivået av H⁺-ioner.