酸塩基緩衝系

酸塩基緩衝系は、弱酸とその共役塩基の組合せがH⁺を受容・放出し、急なpH変化を抑える仕組みである。細胞外HCO₃⁻/CO₂、蛋白質・Hb、リン酸が主要な緩衝系である。

急に入ってきた酸を一時保管する倉庫と考える。倉庫は酸を消滅させず、肺がCO₂を、腎が正味酸を排出するまで時間を稼ぐ。

HCO₃⁻はH⁺と反応してH₂CO₃となり、炭酸脱水酵素によりCO₂とH₂Oへ変換される。CO₂は肺から排出できるため開放系緩衝となる。Hbや蛋白質の解離基は細胞内・血液でH⁺を結合し、リン酸は細胞内と尿で重要である。緩衝能はpHがpKa付近で最大だが、生体では濃度と開放系性が重要である。最終的な回復には換気調節と腎HCO₃⁻再生が必要になる。

代謝性酸負荷ではHCO₃⁻がH⁺を緩衝して低下し、換気増加でCO₂を排出する。その後、腎がNH₄⁺と滴定酸としてH⁺を排出しHCO₃⁻を補充する。

緩衝は酸を体外へ排出することではない。pHが保たれていても緩衝塩基が消費されている場合がある。各緩衝系の作用部位と時間尺度を区別する。