Buffere er kemikalier, der hjælper en væske med at ændre dens sure egenskaber, når der tilsættes andre kemikalier, der normalt vil medføre en ændring i disse egenskaber. Buffere er vigtige for levende celler. Dette skyldes, at buffere opretholder den rigtige pH i en væske. Hvad er pH? Det er et mål for, hvor sur en væske er. For eksempel har citronsaft en lav pH på 2 til 3 og er meget sur - det er også saften i maven, der nedbryder mad. Da sure væsker kan ødelægge proteiner, og cellerne er fyldte med proteiner, skal cellerne have buffere i og uden for dem for at beskytte deres proteinmaskiner. PH inde i en celle er ca. 7, hvilket betragtes som neutralt som rent vand.
Hvad er en buffer?
Det modsatte af et kemikalie, der er en syre, er et kemikalie, der er en base, og begge kan eksistere i en væske. En syre frigiver en hydrogenion i en væske, mens en base tager en hydrogenion ud af væsken. Jo mere frit flydende brintioner der er i en væske, jo surere bliver væsken. Således gør syrer en væske mere sur, og baser gør en væske mere basisk - basisk er en anden måde at sige mindre surt på. Buffere er kemikalier, der let kan frigøre eller optage brintioner i en væske, hvilket betyder, at de er i stand til at modstå en ændring i pH ved at kontrollere, hvor mange fritflydende brintioner der er. PH-skalaen varierer fra 0 til 14. En pH fra 0 til 7 betragtes som sur og en pH fra 7 til 14 betragtes som basisk. En pH på 7 i midten er neutral og er rent vand. Forskellige buffere opretholder forskellige pH-værdier, men dem inde i en celle opretholder en pH-værdi på omkring 7,2.
Beskyt mod utilsigtet spild
Dyreceller indeholder poser kaldet lysosomer. Disse poser er cellens genbrugscenter. Indersiden af disse poser er sure og har en pH-værdi på 5 og indeholder mange enzymer, der fordøjer proteiner, fedt, sukker og DNA. Det sure miljø inde i et lysosom hjælper med at nedbryde molekyler til genbrug. Men hvis en eller flere af disse poser ved et uheld bryder åbent inde i cellen, vil det sure indhold spildes ind i resten af cellen og gøre hele cellen sur. Cellen har buffere, der beskytter sig selv, hvis disse spild opstår. Da buffere modstår en ændring i pH, vil nogle få lysosomer, der bryder åbne, ikke gøre pH inde i en celle surere.
pH påvirker proteinform
Faren ved en ændring i pH inde i en celle er, at pH dramatisk påvirker proteinstrukturen. Cellen er lavet af mange forskellige typer proteiner, og hvert protein fungerer kun, når det har sin rette tredimensionelle form. Formen på et protein holdes på plads af attraktive kræfter inde i proteinet, ligesom mange mini-magneter her og der, der forbinder for at holde hele proteinet på plads. Nogle af disse magneter mister deres magnetiske styrke, hvis pH-værdien ændres. Derfor, hvis indersiden af en celle bliver for sur eller for basisk, så begynder proteiner at miste deres form og fungerer ikke længere. Cellen bliver som en fabrik uden arbejdere og uden reparatører. Derfor forhindrer buffere inde i en celle, at dette sker.
Ændring af pH kan danne stamceller
I 2014 rapporterede tidsskriftet "Nature" en meget spændende opdagelse fra japanske stamcelleforskere. Normale voksne celler såsom hudceller og hjerneceller kan omdannes til stamceller, når de placeres i et surt miljø. Stamceller er celler, der har potentialet til at blive en hvilken som helst type celle i kroppen, hvilket gør dem meget lovende som kur mod medicinske problemer. Døde, manglende eller ødelagte celler kan erstattes af nye celler. Stamceller kan tages fra et knust embryo, hvilket er meget kontroversielt, når det kommer til menneskelige embryoner, så det at være i stand til at omdanne voksne celler til stamceller er et spændende trin for biomedicinsk videnskab. Hvad denne undersøgelse fortæller os er, at buffere inde i en celle sandsynligvis også forhindrer cellen i at glemme sin voksne identitet og blive en stamcelle.