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Kompaktlexikon der Biologie: Puffer

Puffer, ein System, das Änderungen des pH-Wertes gegenüber beständig ist und sie bei Zugabe bzw. Verlust von Säure bzw. Base minimal hält. Unter physiologischen Bedingungen stabilisieren P. den pH-Wert von Zellen und Körperflüssigkeiten, z.B. bei stoffwechselbedingter Unter- oder Überproduktion von Säuren und Basen oder bei Änderungen der Wasserstoffionenkonzentration. Im Labor werden P. verwendet, um konstante und günstige pH-Werte für enzymatische Reaktionen zu erhalten, um Proteine vor Denaturierung zu schützen und um passende pH-Bedingungen für die Kultur von Mikroorganismen und Geweben herzustellen. Außerdem werden gepufferte Lösungen auch bei vielen Trennverfahren (Chromatographie, Elektrophorese usw.) als Elutionsmittel eingesetzt.

Die Pufferwirkung wird beschrieben durch die Henderson-Hasselbalch-Gleichung:

pH = pK + log ([Salz]/[Säure]) bzw.

pH = pK + log ([konjugierte Base]/[Säure]).

Wenn der Quotient [konjugierte Base]/[Säure] gleich eins ist, d.h. die Hälfte der Säure-Ionen titriert ist, gilt pH = pK. In der aus der Gleichung resultierenden Titrationskurve ergibt sich ein Plateau, auf dem der pH-Wert von der Zugabe von Säure oder Base relativ unbeeinflusst bleibt. Dieses Plateau entspricht dem Puffergebiet und ist durch den pK-Wert definiert.

Die Pufferkapazität wird durch die Menge der vorhandenen Pufferkomponenten bestimmt. Sie ist definiert als die minimale Menge an Säure oder Base, die hinzugefügt bzw. entfernt werden muss, um eine signifikante pH-Änderung hervorzurufen. In der Physiologie entspricht die Pufferkapazität dem Betrag an Säure oder Base, der von Körperflüssigkeiten aufgenommen werden kann, bevor der pH-Wert gefährlich hoch oder niedrig wird. (Puffersysteme)

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  • Die Autoren

Redaktion:
Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
Dr. Barbara Dinkelaker
Dr. Daniel Dreesmann

Wissenschaftliche Fachberater:
Professor Dr. Helmut König, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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