Erinnern Sie sich an die Geschichte von Goldlöckchen und den drei Bären? Als Goldlöckchen ins Bärenhaus geht, probiert sie den Haferbrei und stellt fest, dass der erste zu heiß und der zweite zu kalt ist. Als sie den dritten probiert, findet sie einen Brei, der ist genau richtig. So wie Goldlöckchen Brei wollten, der perfekt zum Essen ist, wollen Organismen eine Umgebung, die that genau richtig. Aber was ist genau richtig für einen Organismus?
Physiologischer pH-Wert
Menschliches Blut ist leicht Basic mit einem pH-Wert von etwa 7,4. Sobald der pH-Wert des Blutes unter 7,35 fällt, gilt eine Person als physiologische Azidose (was schlecht ist). Sobald der pH-Wert unter 7,0 sinkt, kann es tödlich sein.
Wie hält der Körper den richtigen pH-Wert den ganzen Tag über aufrecht, egal in welcher Situation? Es nutzt ein biologisches Puffersystem.
Was sind biologische Puffer?
EIN biologischer Puffer ist eine organische Substanz, die auf Wasserstoffionen neutralisierend wirkt. Auf diese Weise hilft ein biologischer Puffer, den Körper auf dem richtigen pH-Wert zu halten, damit biochemische Prozesse optimal ablaufen.
Die meisten Puffer bestehen aus einer schwachen Säure und einer schwachen Base. Sie helfen, einen bestimmten pH-Wert auch nach Zugabe einer Säure oder Base aufrechtzuerhalten. Blut enthält beispielsweise eine Kohlensäure (H2CO3)-Bicarbonat (HCO3-) Puffersystem. In diesem System dissoziiert die schwache Säure in geringem Maße und ergibt Bicarbonationen. Diese Ionen sind in der Lage, zusätzliches H. zu binden+Ionen, die im Blut herumschwirren. Dadurch wird die schwache Säure zurückgebildet und die H .-Menge reduziert+ Ionen in Lösung.
Wann könnte das passieren? Nun, Sport erhöht die Menge an Wasserstoffionen, die in Ihrem Blut zirkulieren. In diesem Fall kommt das Kohlensäure-Bicarbonat-Puffersystem ins Spiel. Durch das Einfangen der überschüssigen Wasserstoffionen wird der pH-Wert Ihres Blutes nicht zu sauer.
Warum sind Puffer wichtig?
Zellen funktionieren in einem engen pH-Bereich. So auch die vielen Enzyme, die Ihnen helfen, Nahrung zu verdauen, Energie zu erzeugen und Signale zwischen Nervenzellen weiterzuleiten. Daher ist es wichtig, dass der pH-Wert im Körper und in diesen Zellen nicht drastisch variiert. Andernfalls werden sie aufhören, die Arbeit zu tun, die Sie tun müssen. Damit dies nicht passiert, finden sich in allen biologisch relevanten Lösungen Puffer.
Biologische Puffer können auch Puffersysteme die dazu beitragen, einen konstanten pH-Wert um den physiologischen pH-Wert zu halten. Bei Experimenten mit einzelnen Zellbestandteilen oder einzelnen Proteinen müssen Wissenschaftler den verwendeten Puffer berücksichtigen. Ohne einen guten Puffer kann die Aktivität der zu untersuchenden Komponente abnehmen.
Wenn ein Wissenschaftler beispielsweise mit einem Protein arbeitet, das im Gehirn bei einem pH-Wert von 7,4 funktioniert, der Wissenschaftler jedoch einen Puffer mit einem pH-Wert von 8,0 verwendet, dann wird das Protein nicht optimal funktionieren. Stattdessen sollte der Wissenschaftler zu einem Puffer wechseln, der näher am pH-Wert liegt, in dem das Protein tatsächlich funktioniert. Auf diese Weise kann der Wissenschaftler beobachten, wie das Protein in einer Umgebung funktioniert, die seiner natürlichen Umgebung ähnelt.
Was sind Beispiele für biologische Puffer?
Es gibt viele verschiedene biologische Puffer, die ausschließlich zum Zweck der Aufrechterhaltung des physiologischen pH-Wertes hergestellt und verkauft werden. Dies ist sehr wichtig für einen Wissenschaftler, der mit biologisch relevanten Materialien arbeitet. Diese Puffer eignen sich gut, um einen konstanten pH-Wert nahe 7,4 aufrechtzuerhalten. Ein sehr häufig verwendeter biologischer Puffer heißt HEPES (4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinethansulfonsäure). Dieser Puffer ist sehr gut darin, einen konstanten pH-Wert zwischen 6,8 und 8,2 aufrechtzuerhalten.
Puffer sollten basierend auf der Kenntnis des pH-Werts, bei dem Sie arbeiten möchten, und des Bereichs ausgewählt werden, in dem Sie einen konstanten pH-Wert haben müssen.