Les cellules dans les organismes vivants doivent maintenir le bon pH, ou équilibre acide-base, pour fonctionner correctement. Le bon pH est atteint au moyen du système tampon phosphate. Il se compose de dihydrogénophosphate et d'ions hydrogénophosphate en équilibre les uns avec les autres. Ce système tampon résiste aux changements de pH, car les concentrations des ions dihydrogénophosphate et hydrogénophosphate dans la cellule sont importantes par rapport aux concentrations d'ions acides ou basiques produites dans la cellule.

Qu'est-ce que le pH?
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Le pH d'une solution mesure la concentration en ions hydrogène, ou H +. Les ions hydrogène sont des entités chargées positivement, également appelées protons. Plus il y a d'ions hydrogène dans une solution aqueuse, plus la solution devient acide. L'échelle de pH mesure le logarithme des concentrations d'ions H +, de sorte qu'une plus grande concentration de H + donnera un nombre inférieur. L'échelle du journal s'étend de 0 à 14. Un pH inférieur à 7 est considéré comme acide et un pH supérieur à 7 est alcalin. Un pH de 7 est défini comme neutre car le nombre d'ions hydrogène acides, ou H +, et les ions hydroxyles basiques, ou OH-, dans une solution sont égaux.

Comment fonctionnent les tampons

A Le système tampon consiste en un acide faible et sa base faible correspondante. Un acide est défini comme une molécule qui libère des ions hydrogène dans l'eau et une base est une molécule qui accepte les ions hydrogène. Un acide faible ou une base faible s'ionise, ou renonce à l'hydrogène ou aux ions hydroxyles, seulement légèrement dans l'eau, alors que les acides forts et les bases s'ionisent presque complètement. Lorsque des ions hydrogène en excès sont dans la solution tampon, la base faible engloutit les ions hydrogène et se transforme en son acide correspondant tout en préservant le pH de la solution. Quand une base est ajoutée, la réaction s'inverse et l'acide faible abandonne une partie de ses ions hydrogène pour rendre la solution plus acide et se transforme en une base faible.

Le système de tampon phosphate

système de tampon phosphate maintient le pH intracellulaire dans tous les organismes vivants. Dans ce système tampon, les ions dihydrogénophosphate servent d'acide faible. Les ions phosphate d'hydrogène représentent la base faible. Dans l'eau ou dans le liquide intracellulaire, le dihydrogénophosphate et l'hydrogénophosphate sont toujours en équilibre les uns avec les autres. L'étendue de l'ionisation du système dihydrogénophosphate-hydrogénophosphate est représentée par la constante de dissociation, ou valeur de pKa, qui est exprimée en valeur logarithmique. Le système tampon phosphate est bien adapté aux cellules vivantes car le pKa est de 7,21, ce qui est très proche du pH physiologique.

Lorsque le système tampon phosphate est insuffisant

Dans les organismes supérieurs avec un système circulatoire, le système de tampon phosphate ne peut pas maintenir le bon pH dans le sang parce que les concentrations de dihydrogénophosphate et d'ions phosphate d'hydrogène ne sont pas assez élevées. Le système tampon de bicarbonate est capable de maintenir le sang à un pH d'environ 7,4. Ici, le bicarbonate est l'acide faible et l'ion hydrogénocarbonate est la base faible. Le bicarbonate et l'hydrogénocarbonate sont formés à partir de dioxyde de carbone dissous dans le sang. L'excès de dioxyde de carbone est expulsé par les poumons.