Canlı hücrelerinde pH’a son derece duyarlı pek çok kimyasal tepkime meydana gelir. Biyokimyasal tepkimelerde enzimler katalizör olarak davranır ve sadece çok dar bir pH aralığında etkilidir. Kan, vücudun diğer bölümlerine oksijen taşınmasına yardımcı olur.
İnsan kanının pH sı 7,35 ile 7,45 arasında değişir ve dolayısıyla hafif baziktir. Bu değerlerden hafif bir sapma olması hücrelerin kararlılığını, proteinlerin yapısını ve enzimlerin aktivitelerini bozabilir ve hücre yıkımlarına yol açabilir. Kanın pH değerinin 6,8 in altına düşmesi veya 7,8 in üstüne çıkması ölümlere yol açabilir. pH nın 7,35 in altına düşmesi acidosis (asidosis), pH ın 7,45 in üstüne çıkması alkolosis olarak adlandırılır.
İnsan vücudunda asidosis olayı daha yaygındır, çünkü insan metabolizmasının kendisi bazı asitleri üretir. Kanın pH sının denetlenmesinde en çok kullanılan tampon çözelti karbonik asit-bikarbonat (hidrojen karbonat) (H2CO3/HCO3− ) sistemidir. Karbonik asit (H2CO3) ve bikarbonat (HCO3−) iyonu bir konjuge asit-baz çifti oluşturur. Ayrıca H2CO3, bozunarak karbon dioksit (CO2) gazına ve suya (H2O) dönüşür. Bu tampon sistemi ile ilgili denge tepkimesi aşağıdaki gibidir.
H+(aq) + HCO3−(aq) H2CO3(aq) H2O(s) + CO2(g)
Bu denge ile ilgili bir kaç nokta önemlidir. Bunlar;
• Karbonik asit bir diprotik (iki protonlu) asittir ve bu sistemde karbonat (CO3)-2 iyonu derişimi önemsizdir.
• Dengedeki bileşenlerden birisi CO2 gazıdır ve CO2 gazı, insan vücudunun dengesini ayarlamak için bir mekanizma sağlar. Soluk alıp verme ile CO2 in ortamdan uzaklaştırılması dengenin sağa kaymasına ve daha fazla H+ iyonları tüketimine yol açar.
• Kandaki tampon sistemi pH=7,4 de çalışır ve bu değer karbonik asidin (H2CO3) pKa değeri olan 6,1 (25 °C de) den oldukça farklıdır.
Karbonik asit-bikarbonat tampon çözeltisinin pH sının kararlı olup olmaması en çok böbrekleri ve akciğerleri etkiler. Beyindeki bazı alıcılar, vücut sıvılarındaki CO2 ve H+ iyonu derişimlerine karşı son derece duyarlıdır. CO2 derişimi arttığında, yukarıdaki denge sola kayar, dolayısıyla daha fazla H+ iyonu oluşur. Derinden ve hızlı nefes alma alıcıları tetikler ve bu durum ciğerlerden CO2 giderim oranının artmasına ve dengenin tekrar sağa doğru kaymasına yol açar. Böbrekler; H+ ve iyonları açığa çıkarır veya absorplar. İdrardan vücuttaki fazla asidin uzaklaşması pH=5,0- 7,0 arasında gerçekleşir.
Kan plazmasının pH sının düzenlenmesi vücudun dokularına oksijen taşınmasıyla doğrudan ilgilidir. Kırmızı kan hücrelerinde bulunan hemoglobin oksijen taşıyıcısıdır. Hemoglobin aynı zamanda H+ iyonu ve O2 molekülü ile de etkileşir.
HbH+ + O2 Hb + H+
Oksijen kana akciğerler boyunca girer ve oradan kırmızı kan hücrelerine geçer ve hemoglobin ile etkileşir. Kandaki dokularda O2 derişimi az olduğundan yukarıdaki denge sola kayar ve O2 gazı açığa çıkar. Kanın pH değerinin değişmesine paralel olarak H+ iyonu derişiminde bir artış, Le Chatelier kuralı gereği dengeyi sola kaydırır. pH daki azalma hemoglobin dengesinin sola kaymasına yol açar ve dolayısıyla daha fazla O2 gazı açığa çıkar. Bütün bunlara ek olarak pH ın azalması ve alınan nefesin miktarının artması ortamda daha fazla temiz hava yani O2 gazı ve daha fazla CO2 nin yok olmasına yol açar.
