Pamatujete si příběh Zlatovlásky a tří medvědů? Když Zlatovláska vejde do domu medvědů, zkusí ovesnou kaši a zjistí, že první je příliš horký a druhý příliš chladný. Když zkusí třetí, najde ovesnou kaši akorát. Stejně jako chtěla Zlatovláska ovesnou kaši, perfektní k jídlu, organismy chtějí prostředí, které je akorát. Ale co je akorát pro organismus?
Fyziologické pH
Lidská krev je mírně základní s pH kolem 7,4. Jakmile pH v krvi klesne pod 7,35, považuje se člověk za člověka ve fyziologické acidóze (což je špatné). Jakmile pH klesne pod 7,0, může se stát osudným.
Jak si tedy tělo udržuje správné pH po celý den bez ohledu na situaci? Využívá biologický vyrovnávací systém.
Co jsou biologické pufry?
A biologický pufr je organická látka, která má neutralizační účinek na vodíkové ionty. Tímto způsobem biologický pufr pomáhá udržovat tělo na správném pH, aby biochemické procesy i nadále běžely optimálně.
Většina pufrů se skládá ze slabé kyseliny a slabé báze. Pomáhají udržovat dané pH i po přidání kyseliny nebo zásady. Například krev obsahuje kyselinu uhličitou (H
2CO3) hydrogenuhličitan (HCO.)3-) vyrovnávací systém. V tomto systému se slabá kyselina v malé míře disociuje a dává hydrogenuhličitanové ionty. Tyto ionty jsou schopné vázat extra H+ionty plovoucí v krvi. To reformuje slabou kyselinu a snižuje množství H+ ionty v roztoku.Kdy se to může stát? Cvičení zvyšuje množství vodíkových iontů vznášejících se v krvi. Když k tomu dojde, vstoupí do hry vyrovnávací systém s kyselinou uhličitou a hydrogenuhličitanem. Zachycením přebytečných iontů vodíku se pH vaší krve nestane příliš kyselým.
Proč na náraznících záleží?
Buňky fungují v úzkém rozmezí pH. Stejně tak udělejte mnoho enzymů, které vám pomohou trávit jídlo, vytvářet energii a přenášet signály mezi nervovými buňkami. Proto je zásadní, aby se pH v těle a v těchto buňkách drasticky neměnilo. Jinak přestanou dělat práci, kterou potřebujete. Aby se zajistilo, že k tomu nedojde, jsou ve všech biologicky relevantních řešeních nalezeny pufry.
Biologické pufry mohou být také nárazníkové systémy které pomáhají udržovat stabilní pH kolem fyziologického pH. Při provádění experimentů s jednotlivými složkami buněk nebo jednotlivými proteiny musí vědci vzít v úvahu použitý pufr. Bez dobrého bufferu se může aktivita komponenty, kterou chtějí studovat, snížit.
Například pokud vědec pracuje s proteinem, který funguje v mozku při pH 7,4, ale vědec používá pufr o pH 8,0, pak protein nebude fungovat optimálně. Místo toho by měl vědec přejít na pufr blížící se pH, ve kterém protein skutečně funguje. Tímto způsobem může vědec pozorovat fungování bílkovin v prostředí podobném jeho přirozenému prostředí.
Jaké jsou příklady biologických pufrů?
Existuje mnoho různých biologických pufrů vyráběných a prodávaných za účelem udržení fyziologického pH. To je velmi důležité pro vědce pracujícího s biologicky relevantními materiály. Tyto pufry dobře udržují stabilní pH poblíž 7,4. Velmi běžně používaný biologický pufr se nazývá HEPES (4- (2-hydroxyethyl) -l-piperazinethansulfonová kyselina). Tento pufr je velmi dobrý při udržování stálého pH mezi 6,8 a 8,2.
Pufry by měly být vybrány na základě znalosti pH, na kterém chcete pracovat, a rozsahu, ve kterém musíte mít stabilní pH.