Kas mäletate kuldnokkade ja kolme karu lugu? Kui Goldilocks karude majja läheb, proovib ta putru ja leiab, et esimene on liiga kuum ja teine on liiga külm. Kolmandat proovides leiab ta pudru, mis on just õige. Samamoodi soovis Goldilocks putru, mis oleks ideaalne süüa, organismid tahavad keskkonda, mis on just õige. Aga mis on just õige organismi jaoks?
Füsioloogiline pH
Inimese veri on kergelt põhiline mille pH on umbes 7,4. Niipea kui vere pH langeb alla 7,35, peetakse inimest füsioloogilises atsidoosis (mis on halb). Niipea, kui pH langeb alla 7,0, võib see lõppeda surmaga.
Niisiis, kuidas keha säilitab õige pH kogu päeva jooksul, olenemata olukorrast? See kasutab bioloogilist puhverdussüsteemi.
Mis on bioloogilised puhvrid?
A bioloogiline puhver on orgaaniline aine, millel on vesinikioonidele neutraliseeriv toime. Sel viisil aitab bioloogiline puhver hoida keha õige pH tasemel, nii et biokeemilised protsessid töötavad jätkuvalt optimaalselt.
Enamik puhvreid koosneb nõrgast happest ja nõrgast alusest. Need aitavad säilitada antud pH-d ka pärast happe või aluse lisamist. Näiteks sisaldab veri süsinikhapet (H
2CO3) -bikarbonaat (HCO3-) puhvrisüsteem. Selles süsteemis dissotsieerub nõrk hape vähesel määral, andes vesinikkarbonaadi ioone. Need ioonid on võimelised siduma ekstra H+veres ringi hõljuvad ioonid. See reformib nõrka hapet ja vähendab H hulka+ ioonid lahuses.Millal see juhtuda võib? Noh, treenimine suurendab teie veres vedelevate vesinikioonide hulka. Kui see juhtub, tuleb mängu süsinikhappe-vesinikkarbonaadi puhverdussüsteem. Liigse vesinikuioonide püüdmisega ei muutu teie vere pH liiga happeliseks.
Miks on puhvritel oluline?
Rakud toimivad kitsas pH-vahemikus. Nii tehke paljusid ensüüme, mis aitavad teil toitu seedida, energiat tekitada ja närvirakkude vahel signaale edastada. Sellisena on ülitähtis, et keha ja nende rakkude pH ei erineks drastiliselt. Vastasel juhul lõpetavad nad selle töö tegemise, mida te vajate. Selle tagamiseks, et seda ei juhtuks, leidub kõigis bioloogiliselt asjakohastes lahendustes puhvreid.
Võib olla ka bioloogilisi puhvreid puhvrisüsteemid mis aitavad säilitada ühtlast pH-d füsioloogilise pH ümber. Rakkude üksikute komponentide või üksikute valkude katseid tehes peavad teadlased arvestama nende kasutatava puhvriga. Hea puhvrita võib selle komponendi aktiivsus, mida nad soovivad uurida, väheneda.
Näiteks kui teadlane töötab ajus toimiva valguga, mille pH on 7,4, kuid teadlane kasutab puhvrit, mille pH on 8,0, ei toimi valk optimaalselt. Selle asemel peaks teadlane minema puhvrile, mis on lähemal pH-le, milles valk tegelikult toimib. Nii saab teadlane jälgida valgu toimimist looduskeskkonnaga sarnases keskkonnas.
Millised on bioloogiliste puhvrite näited?
Füsioloogilise pH säilitamiseks on toodetud ja müüdud palju erinevaid bioloogilisi puhvreid. See on bioloogiliselt oluliste materjalidega töötava teadlase jaoks väga oluline. Need puhvrid aitavad stabiilset pH-d hoida 7,4 lähedal. Nimetatakse väga sageli kasutatavat bioloogilist puhvrit HEPES (4- (2-hüdroksüetüül) -1-piperasiinetaansulfoonhape). See puhver on väga hea püsiva pH hoidmiseks vahemikus 6,8–8,2.
Puhvrid tuleks valida, lähtudes teadmistest pH kohta, millega soovite töötada, ja vahemikust, mille piires peate püsiva pH saavutama.