कोशिकाओं में बफर की भूमिका

बफर ऐसे रसायन होते हैं जो अन्य रसायनों को जोड़ने पर तरल को उसके अम्लीय गुणों को बदलने में मदद करते हैं जो आमतौर पर इन गुणों में बदलाव का कारण बनते हैं। जीवित कोशिकाओं के लिए बफर आवश्यक हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि बफर एक तरल के सही पीएच को बनाए रखते हैं। पीएच क्या है? यह एक उपाय है कि एक तरल कितना अम्लीय है। उदाहरण के लिए, नींबू के रस का पीएच 2 से 3 तक कम होता है और यह बहुत अम्लीय होता है - इसी तरह आपके पेट में रस है जो भोजन को तोड़ता है। चूंकि अम्लीय तरल पदार्थ प्रोटीन को नष्ट कर सकते हैं, और कोशिकाएं प्रोटीन से भरी होती हैं, इसलिए कोशिकाओं को अपनी प्रोटीन मशीनों की सुरक्षा के लिए उनके अंदर और बाहर बफ़र्स की आवश्यकता होती है। एक सेल के अंदर पीएच लगभग 7 होता है, जिसे शुद्ध पानी की तरह न्यूट्रल माना जाता है।

एक रसायन के विपरीत जो एक अम्ल है वह एक रसायन है जो एक आधार है, और दोनों एक तरल में मौजूद हो सकते हैं। एक एसिड एक हाइड्रोजन आयन को तरल में छोड़ता है, जबकि एक आधार एक हाइड्रोजन आयन को तरल से बाहर निकालता है। एक तरल में जितने अधिक मुक्त-अस्थायी हाइड्रोजन आयन होते हैं, तरल उतना ही अधिक अम्लीय होता है। इस प्रकार एसिड एक तरल को अधिक अम्लीय बनाते हैं, और आधार एक तरल को अधिक बुनियादी बनाते हैं - मूल कम अम्लीय कहने का एक और तरीका है। बफर ऐसे रसायन होते हैं जो तरल में हाइड्रोजन आयनों को आसानी से छोड़ सकते हैं या ले सकते हैं, जिसका अर्थ है कि वे कितने फ्री-फ्लोटिंग हाइड्रोजन आयनों को नियंत्रित करके पीएच में बदलाव का विरोध करने में सक्षम हैं। पीएच स्केल 0 से 14 के बीच होता है। 0 से 7 के पीएच को अम्लीय माना जाता है और 7 से 14 तक के पीएच को बेसिक माना जाता है। बीच में 7 का पीएच तटस्थ है और शुद्ध पानी है। अलग-अलग बफर अलग-अलग पीएच बनाए रखते हैं, लेकिन सेल के अंदर वाले लगभग 7.2 के पीएच को बनाए रखते हैं।

पशु कोशिकाओं में थैली होते हैं जिन्हें लाइसोसोम कहा जाता है। ये पाउच कोशिका के पुनर्चक्रण केंद्र होते हैं। इन पाउच के अंदरूनी हिस्से अम्लीय होते हैं, जिनका पीएच 5 होता है, और इनमें कई एंजाइम होते हैं जो प्रोटीन, वसा, शर्करा और डीएनए को पचाते हैं। लाइसोसोम के अंदर का अम्लीय वातावरण पुनर्चक्रण के लिए अणुओं को तोड़ने में मदद करता है। हालांकि, अगर इनमें से एक या अधिक पाउच गलती से सेल के अंदर खुल जाते हैं, तो अम्लीय सामग्री शेष सेल में फैल जाएगी और पूरे सेल को अम्लीय बना देगी। सेल में बफ़र्स होते हैं जो इन स्पिल होने की स्थिति में स्वयं की रक्षा करते हैं। चूंकि बफर पीएच में बदलाव का विरोध करते हैं, कुछ लाइसोसोम जो खुल जाते हैं, सेल के अंदर पीएच को अधिक अम्लीय नहीं बनाते हैं।

एक कोशिका के अंदर पीएच में बदलाव का खतरा यह है कि पीएच प्रोटीन की संरचना को नाटकीय रूप से प्रभावित करता है। कोशिका कई अलग-अलग प्रकार के प्रोटीन से बनी होती है और प्रत्येक प्रोटीन तभी काम करता है जब उसका उचित त्रि-आयामी आकार होता है। प्रोटीन का आकार प्रोटीन के अंदर आकर्षक ताकतों द्वारा आयोजित किया जाता है, जैसे यहां और वहां कई मिनी-चुंबक जो पूरे प्रोटीन को जगह में रखने के लिए जुड़ते हैं। पीएच में परिवर्तन होने पर इनमें से कुछ चुम्बक अपनी चुंबकीय शक्ति खो देंगे। इसलिए, यदि किसी कोशिका के अंदर बहुत अधिक अम्लीय या बहुत अधिक क्षारीय हो जाता है, तो प्रोटीन अपना आकार खोने लगते हैं और काम नहीं करते हैं। बिना कामगारों और मरम्मत करने वालों के बिना प्रकोष्ठ एक कारखाने की तरह हो जाता है। इसलिए, सेल के अंदर बफ़र्स ऐसा होने से रोकते हैं।

2014 में, जर्नल "नेचर" ने जापानी स्टेम-सेल शोधकर्ताओं से एक बहुत ही रोमांचक खोज की सूचना दी। एक अम्लीय वातावरण में रखे जाने पर सामान्य वयस्क कोशिकाओं जैसे त्वचा कोशिकाओं और मस्तिष्क कोशिकाओं को स्टेम कोशिकाओं में बदल दिया जा सकता है। स्टेम सेल वे कोशिकाएं होती हैं जिनमें शरीर में किसी भी प्रकार की कोशिका बनने की क्षमता होती है, जो उन्हें चिकित्सा समस्याओं के इलाज के रूप में बहुत आशाजनक बनाती है। मृत, गुम या टूटी हुई कोशिकाओं को नई कोशिकाओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। स्टेम सेल को कुचले हुए भ्रूण से लिया जा सकता है, जो मानव भ्रूण के मामले में बहुत विवादास्पद है, इसलिए वयस्क कोशिकाओं को स्टेम सेल में बदलने में सक्षम होना बायोमेडिकल साइंस के लिए एक रोमांचक कदम है। यह अध्ययन हमें जो बताता है वह यह है कि एक सेल के अंदर बफर भी सेल को अपनी वयस्क पहचान को भूलने और स्टेम सेल बनने से रोकते हैं।