¿Recuerdas la historia de Ricitos de Oro y los tres osos? Cuando Ricitos de Oro entra en la casa de los osos, prueba la papilla y descubre que la primera está demasiado caliente y la segunda demasiado fría. Cuando prueba el tercero, encuentra una papilla que es solo bien. De la misma manera que Ricitos de Oro quería una papilla perfecta para comer, los organismos quieren un entorno que sea solo bien. Pero que es solo bien para un organismo?
PH fisiológico
La sangre humana es ligeramente básico con un pH de alrededor de 7,4. Tan pronto como el pH de la sangre cae por debajo de 7.35, se considera que una persona está en acidosis fisiológica (lo cual es malo). Tan pronto como el pH desciende por debajo de 7.0, puede volverse fatal.
Entonces, ¿cómo mantiene el cuerpo el pH correcto durante todo el día sin importar cuál sea la situación? Hace uso de un sistema tampón biológico.
¿Qué son los tampones biológicos?
A tampón biológico es una sustancia orgánica que tiene un efecto neutralizante sobre los iones de hidrógeno. De esta manera, un tampón biológico ayuda a mantener el cuerpo en el pH correcto para que los procesos bioquímicos continúen funcionando de manera óptima.
La mayoría de los tampones constan de un ácido débil y una base débil. Ayudan a mantener un pH determinado incluso después de la adición de un ácido o una base. Por ejemplo, la sangre contiene un ácido carbónico (H2CO3) -bicarbonato (HCO3-) sistema de amortiguación. En este sistema, el ácido débil se disocia en pequeña medida, dando iones de bicarbonato. Estos iones son capaces de unir H extra+iones flotando en la sangre. Esto reforma el ácido débil y reduce la cantidad de H+ iones en solución.
¿Cuándo puede pasar esto? Bueno, el ejercicio aumenta la cantidad de iones de hidrógeno que flotan en la sangre. Cuando esto ocurre, entra en juego el sistema amortiguador de ácido carbónico-bicarbonato. Al capturar el exceso de iones de hidrógeno, el pH de la sangre no se vuelve demasiado ácido.
¿Por qué son importantes las soluciones amortiguadoras?
Las células funcionan en un rango estrecho de pH. También lo hacen las muchas enzimas que le ayudan a digerir los alimentos, a producir energía y a transmitir señales entre las células nerviosas. Como tal, es vital que el pH en el cuerpo y en estas células no varíe drásticamente. De lo contrario, dejarán de hacer el trabajo que necesita que hagan. Para asegurarse de que esto no suceda, se encuentran tampones en todas las soluciones biológicamente relevantes.
Los tampones biológicos también se pueden sistemas tampón que ayudan a mantener un pH estable alrededor del pH fisiológico. Al realizar experimentos con componentes individuales de células o proteínas individuales, los científicos deben tener en cuenta el tampón que utilizan. Sin un buen búfer, la actividad del componente que desean estudiar puede disminuir.
Por ejemplo, si un científico está trabajando con una proteína que funciona en el cerebro a un pH de 7.4, pero el científico usa un tampón de pH 8.0, entonces la proteína no funcionará de manera óptima. En cambio, el científico debería cambiar a un tampón más cercano al pH en el que realmente funciona la proteína. De esta manera, el científico puede observar el funcionamiento de la proteína en un entorno similar a su entorno natural.
¿Cuáles son ejemplos de tampones biológicos?
Hay muchos tampones biológicos diferentes fabricados y vendidos con el propósito expreso de mantener el pH fisiológico. Esto es muy importante para un científico que trabaja con materiales biológicamente relevantes. Estos tampones hacen bien para mantener un pH constante cercano a 7,4. Un tampón biológico de uso muy común se llama HEPES (Ácido 4- (2-hidroxietil) -1-piperazinetanosulfónico). Este tampón es muy bueno para mantener un pH estable entre 6,8 y 8,2.
Los tampones deben elegirse basándose en el conocimiento del pH en el que desea trabajar y el rango en el que necesita tener un pH estable.