Τι είναι τα βιολογικά ρυθμιστικά;

Θυμάστε την ιστορία των Goldilocks και των τριών αρκούδων; Όταν η Goldilocks μπαίνει στο σπίτι των αρκούδων, δοκιμάζει το κουάκερ και διαπιστώνει ότι το πρώτο είναι πολύ ζεστό και το δεύτερο είναι πολύ κρύο. Όταν δοκιμάζει το τρίτο, βρίσκει ένα κουάκερ που είναι ακριβώς δεξιά. Με τον ίδιο τρόπο που η Goldilocks ήθελε ένα χυλό που ήταν τέλειο για φαγητό, οι οργανισμοί θέλουν ένα περιβάλλον που είναι ακριβώς δεξιά. Αλλά τι είναι ακριβώς δεξιά για έναν οργανισμό;

Το ανθρώπινο αίμα είναι ελαφρώς βασικός με pH περίπου 7,4. Μόλις το pH του αίματος πέσει κάτω από το 7,35, ένα άτομο θεωρείται ότι βρίσκεται σε φυσιολογική οξέωση (που είναι κακό). Μόλις το pH πέσει κάτω από 7,0, μπορεί να γίνει θανατηφόρο.

Λοιπόν, πώς το σώμα διατηρεί το σωστό pH όλη την ημέρα, ανεξάρτητα από την κατάσταση; Χρησιμοποιεί ένα βιολογικό ρυθμιστικό σύστημα.

ΕΝΑ βιολογικό ρυθμιστικό είναι μια οργανική ουσία που έχει εξουδετερωτική επίδραση στα ιόντα υδρογόνου. Με αυτόν τον τρόπο, ένα βιολογικό ρυθμιστικό βοηθά στη διατήρηση του σώματος στο σωστό pH, έτσι ώστε οι βιοχημικές διεργασίες να συνεχίζουν να λειτουργούν βέλτιστα.

Τα περισσότερα ρυθμιστικά διαλύματα αποτελούνται από ασθενές οξύ και ασθενή βάση. Βοηθούν στη διατήρηση ενός δεδομένου pH ακόμη και μετά την προσθήκη ενός οξέος ή μιας βάσης. Για παράδειγμα, το αίμα περιέχει ένα ανθρακικό οξύ (Η₂CO₃) - διττανθρακικό άλας (HCO₃^-) ρυθμιστικό σύστημα. Σε αυτό το σύστημα, το ασθενές οξύ διαχωρίζεται σε μικρό βαθμό, δίνοντας διττανθρακικά ιόντα. Αυτά τα ιόντα είναι ικανά να δεσμεύουν επιπλέον Η⁺ιόντα που αιωρούνται στο αίμα. Αυτό μεταρρυθμίζει το ασθενές οξύ και μειώνει την ποσότητα H⁺ ιόντα σε διάλυμα.

Πότε μπορεί να συμβεί αυτό; Λοιπόν, η άσκηση αυξάνει την ποσότητα ιόντων υδρογόνου που αιωρούνται στο αίμα σας. Όταν συμβεί αυτό, το ρυθμιστικό σύστημα όξινου ανθρακικού οξέος μπαίνει στο παιχνίδι. Με τη λήψη της περίσσειας ιόντων υδρογόνου το pH του αίματός σας δεν γίνεται πολύ όξινο.

Τα κύτταρα λειτουργούν σε στενό εύρος pH. Κάντε λοιπόν τα πολλά ένζυμα που σας βοηθούν να αφομοιώσετε τα τρόφιμα, να κάνετε ενέργεια και να μεταδώσετε σήματα μεταξύ των νευρικών κυττάρων. Ως εκ τούτου, είναι ζωτικής σημασίας το pH στο σώμα και σε αυτά τα κύτταρα να μην ποικίλλει δραστικά. Διαφορετικά, θα σταματήσουν να κάνουν τη δουλειά που πρέπει να κάνουν. Για να βεβαιωθείτε ότι αυτό δεν συμβαίνει, βρίσκονται ρυθμιστικά σε όλες τις βιολογικά σχετικές λύσεις.

Τα βιολογικά ρυθμιστικά μπορούν επίσης να είναι ρυθμιστικά συστήματα που βοηθούν στη διατήρηση ενός σταθερού pH γύρω από το φυσιολογικό pH. Κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων με μεμονωμένα συστατικά κυττάρων ή μεμονωμένων πρωτεϊνών, οι επιστήμονες πρέπει να λάβουν υπόψη το buffer που χρησιμοποιούν. Χωρίς ένα καλό buffer, η δραστηριότητα του συστατικού που θέλει να μελετήσει μπορεί να μειωθεί.

Για παράδειγμα, εάν ένας επιστήμονας συνεργάζεται με μια πρωτεΐνη που λειτουργεί στον εγκέφαλο σε pH 7,4, αλλά ο επιστήμονας χρησιμοποιεί ρυθμιστικό διάλυμα pH 8,0, τότε η πρωτεΐνη δεν θα λειτουργεί βέλτιστα. Αντ 'αυτού, ο επιστήμονας θα πρέπει να στραφεί σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα πιο κοντά στο pH στο οποίο λειτουργεί πραγματικά η πρωτεΐνη. Με αυτόν τον τρόπο, ο επιστήμονας μπορεί να παρατηρήσει τη λειτουργία της πρωτεΐνης σε περιβάλλον παρόμοιο με το φυσικό του περιβάλλον.

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά βιολογικά ρυθμιστικά διαλύματα που κατασκευάζονται και πωλούνται με ρητό σκοπό τη διατήρηση του φυσιολογικού pH. Αυτό είναι πολύ σημαντικό για έναν επιστήμονα που εργάζεται με βιολογικά σχετικά υλικά. Αυτά τα ρυθμιστικά μπορούν να διατηρήσουν ένα σταθερό pH κοντά στο 7,4. Ένα πολύ συχνά χρησιμοποιούμενο βιολογικό ρυθμιστικό ονομάζεται ΗΠΕΣ (4- (2-υδροξυαιθυλ) -1-πιπεραζινοαιθανοσουλφονικό οξύ). Αυτό το ρυθμιστικό είναι πολύ καλό στη διατήρηση σταθερού pH μεταξύ 6,8 και 8,2.

Τα ρυθμιστικά πρέπει να επιλέγονται με βάση τη γνώση του pH στο οποίο θέλετε να εργαστείτε και το εύρος στο οποίο πρέπει να έχετε σταθερό pH.