Спомняте ли си историята на Златокоската и трите мечки? Когато Goldilocks влиза в къщата на мечките, тя опитва кашата и установява, че първата е твърде гореща, а втората е твърде студена. Когато опитва третия, тя намира каша, която е точно. По същия начин Goldilocks искаше каша, която е идеална за ядене, организмите искат среда, която е такава точно. Но какво е точно за организъм?
Физиологично рН
Човешката кръв е леко основен с рН около 7,4. Веднага след като рН на кръвта падне под 7,35, човек се счита за физиологична ацидоза (което е лошо). Веднага щом рН падне под 7,0, то може да стане фатално.
И така, как тялото поддържа правилното рН през целия ден, независимо каква е ситуацията? Използва биологична буферна система.
Какво представляват биологичните буфери?
A биологичен буфер е органично вещество, което има неутрализиращ ефект върху водородните йони. По този начин биологичният буфер помага да се поддържа тялото с правилното рН, така че биохимичните процеси да продължат да протичат оптимално.
Повечето буфери се състоят от слаба киселина и слаба основа. Те помагат да се поддържа дадено рН дори след добавяне на киселина или основа. Например кръвта съдържа въглеродна киселина (Н2CO3) -бикарбонат (HCO3-) буферна система. В тази система слабата киселина се дисоциира в малка степен, като дава бикарбонатни йони. Тези йони са способни да свързват допълнително Н+йони, плаващи в кръвта. Това реформира слабата киселина и намалява количеството на H+ йони в разтвор.
Кога може да се случи това? Е, упражненията увеличават количеството водородни йони, които се носят в кръвта ви. Когато това се случи, буферната система за въглеродна киселина и бикарбонат влиза в действие. Чрез улавяне на излишните водородни йони рН на кръвта ви не става твърде киселинно.
Защо буферите имат значение?
Клетките функционират в тесен диапазон на pH. Така правят и многото ензими, които ви помагат да смилате храната, да подавате енергия и да предавате сигнали между нервните клетки. Като такова е жизненоважно рН в тялото и в тези клетки да не варира драстично. В противен случай те ще спрат да вършат работата, от която се нуждаете. За да се гарантира, че това не се случва, буферите се намират във всички биологично значими решения.
Биологични буфери също могат да бъдат буферни системи които помагат да се поддържа стабилно рН около физиологичното рН. Когато провеждат експерименти с отделни компоненти на клетките или отделни протеини, учените трябва да вземат предвид буфера, който използват. Без добър буфер, активността на компонента, който искат да изучават, може да намалее.
Например, ако учен работи с протеин, който функционира в мозъка при рН 7,4, но ученият използва буфер с рН 8,0, тогава протеинът няма да функционира оптимално. Вместо това ученият трябва да премине към буфер, по-близък до рН, в който протеинът действително функционира. По този начин ученият може да наблюдава функционирането на протеина в среда, подобна на естествената му среда.
Какви са примерите за биологични буфери?
Има много различни биологични буфери, произведени и продавани с изрична цел да поддържат физиологично рН. Това е много важно за учен, работещ с биологично значими материали. Тези буфери се справят добре, за да поддържат стабилно рН близо до 7,4. Нарича се много често използван биологичен буфер HEPES (4- (2-хидроксиетил) -1-пиперазинетансулфонова киселина). Този буфер е много добър за поддържане на стабилно рН между 6,8 и 8,2.
Буферите трябва да се избират въз основа на знанието за рН, при което искате да работите, и диапазона, в който трябва да имате стабилно рН.