Бикарбонатная буферная система является открытой системой

Наиболее активной буферной системой внеклеточного пространства является бикарбонатная буферная система. Этот буфер представляет смесь недиссоциированной угольной кислоты и ее аниона. 

Недиссоциированная угольная кислота находится в  равновесии  с  количеством CO₂, поэтому обычно понятия концентрация угольной кислоты и концентрация CO₂ используется с одинаковым смыслом. 

Уравнение Гендерсона-Гассельбальха для бикарбонатной системы: 

В норме рН =7,4;  S·pCO₂= 1,2 ммоль; pCO₂=40 мм.рт.ст.;  [HCO₃^-]= 24 ммоль.Используя эти данные можно показать, что pK данной системы равно 6,1.

Взаимоотношения между соотношением [HCO₃]/[H₂CO₃] и рН показаны в табл.13.7. По значению рK возможности такой буферной системы в регуляции рН очень невелики. Однако взаимодействие системы с газовой фазой легких делает бикарбонатную систему открытой, что придает ей почти неограниченные возможности по регуляции рН, а высокая концентрация компонентов в плазме делает эту буферную систему  главной буферной системой внеклеточного пространства.

Таблица 13.7.Соотношение НСО₃^- к СО₂  и значение рН и концентрации протонов

Соотношение  НСО3/СО2	8:1	10:1	12.5:1	16:1	20:1	25:1	32:1	40:1	50:1
Значение  рН	7,0	7,1	7,2	7,3	7,4	7,5	7,6	7,7	7,8
Концентрация протонов, нмоль/л	100	80	64	50	40	32	25	20	16

Гемоглобин является самым важным небикарбонатным буфером

Среди небикарбонатных буферных систем, доля которых в общей  концентрации составляет 50 % (см.табл.13.6), гемоглобин занимает преимущественное положение благодаря высокой концентрации в крови  (160 г/л крови) и функции имидазольных групп. Так как значение рК дезоксигенированного гемоглобина (8,25) выше, чем оксигенированного гемоглобина (6,95), дезоксигемоглобин представляет собой более слабую кислоту и лучший буфер. Наиболее благоприятным значением рК среди всех буферных систем (лучшая буферная область рН=рК±1) обладает фосфатная буферная система (6,80), однако в связи с небольшой концентрацией (1 ммоль/л) она составляет лишь 1 % общей буферной емкости. Внутри клеток фосфат находится в довольно высоких концентрациях (100-150 ммоль/л), однако он представлен органическими соединениями. Буферная емкость в значительной мере зависит от соответствия рК буферной системы внутриклеточному значению рН (6,8 -6,9). Так как изоэлектрическая точка белков плазмы крови лежит в кислой среде (4,9–6,4) они переходят в анионное состояние при рН 7,4, и их буферная емкость составляет около 5 ммоль/л, хотя они присутствуют в довольно высокой концентрации.

 Еще одна возможная буферная система – аммиак/ион аммония в связи с очень низкой концентрацией (40мкмоль/л) и неблагоприятным значением рК (9,4) имеет небольшое значение для буферных систем внеклеточного пространства.

Из данных табл. 13.5 видно, что внеклеточное пространство как закрытая система имело бы  буферную емкость около 24 ммоль/л, однако как открытая система она обладает в три раза более высокой емкостью, причем на долю бикарбонатной системы приходится  3/4 емкости всех буферных систем. Если учитывать компенсаторные возможности регуляции дыханием парциального давления диоксида углерода, хотя, строго говоря, и не подпадающего под понятие буфер, общая  емкость и процентная доля CO₂-бикарбонатной системы будет еще более значимой.

Все упомянутые буферные системы как составные части общего буферного раствора, находятся в равновесии друг с другом: слабая углекислота реагирует с основаниями небикарбонатной системы:

   H₂CO₃ + Буф^- ↔ HCO₃^- + H-Буф;

Н₃СО₃ + Буф-NH₂ ↔ НСО₃- + Буф-NH₃⁺.

и, наоборот, бикарбонат реагирует с недиссоциированной формой небикарбонатной буферной системы: 

H-Буф + НСО₃ ↔  Буф^- + Н₂СО₃.