Emlékszel Goldilocks és a három medve történetére? Amikor Goldilocks bemegy a medvék házába, megpróbálja a zabkását, és megállapítja, hogy az első túl meleg, a második pedig túl hideg. Amikor megpróbálja a harmadikat, talál egy zabkását pont jó. Ugyanígy a Goldilocks is olyan zabkását szeretett volna, amelyet tökéletesen meg lehet enni, a szervezetek pedig olyan környezetet akarnak, amelyik az pont jó. De mi van pont jó egy szervezet számára?
Élettani pH
Az emberi vér kissé alapvető pH-ja 7,4 körül van. Amint a vér pH-ja 7,35 alá süllyed, az ember fiziológiás acidózisban szenved (ami rossz). Amint a pH 7,0 alá csökken, halálossá válhat.
Tehát hogyan tartja a test a megfelelő pH-t egész nap, függetlenül attól, hogy mi a helyzet? Biológiai puffer rendszert használ.
Mik azok a biológiai pufferek?
A biológiai puffer szerves anyag, amely semlegesítő hatással van a hidrogénionokra. Ily módon egy biológiai puffer segít fenntartani a testet a megfelelő pH-n, így a biokémiai folyamatok továbbra is optimálisan működnek.
A legtöbb puffer gyenge savból és gyenge bázisból áll. Segítenek fenntartani az adott pH-értéket sav vagy bázis hozzáadása után is. Például a vér tartalmaz szénsavat (H2CO3) -bikarbonát (HCO3-) puffer rendszer. Ebben a rendszerben a gyenge sav kis mértékben disszociál, hidrogén-karbonát-ionokat adva. Ezek az ionok képesek extra H kötésére+a vérben lebegő ionok. Ez megreformálja a gyenge savat és csökkenti a H mennyiségét+ ionok oldatban.
Mikor történhet ez meg? Nos, a testmozgás növeli a vérben lebegő hidrogénionok mennyiségét. Amikor ez bekövetkezik, a szénsav-hidrogén-karbonát puffer rendszer lép működésbe. A felesleges hidrogénionok megkötésével a vér pH-ja nem válik túl savassá.
Miért számít a pufferek?
A sejtek szűk pH-tartományban működnek. Tehát tegye meg azt a sok enzimet, amelyek segítenek megemészteni az ételt, energiát generálni és továbbítani az idegsejtek közötti jeleket. Mint ilyen, létfontosságú, hogy a testben és ezekben a sejtekben a pH ne változzon drasztikusan. Ellenkező esetben leállítják azt a munkát, amelyre szüksége van. Annak érdekében, hogy ez ne történjen meg, minden biológiailag releváns megoldás puffert tartalmaz.
Biológiai pufferek is lehetnek puffer rendszerek amelyek segítenek fenntartani az állandó pH-t a fiziológiai pH körül. A sejtek egyes komponenseivel vagy fehérjéivel végzett kísérletek során a tudósoknak figyelembe kell venniük az általuk használt puffert. Jó puffer nélkül csökkenhet a kívánt komponens aktivitása.
Például, ha egy tudós egy olyan fehérjével dolgozik, amely az agyban 7,4 pH-érték mellett működik, de a tudós 8,0 pH-értékű puffert használ, akkor a fehérje nem fog optimálisan működni. Ehelyett a tudósnak át kell állnia egy pufferre, amely közelebb van ahhoz a pH-hoz, amelyben a fehérje ténylegesen működik. Így a tudós megfigyelheti a fehérje működését a természetes környezetéhez hasonló környezetben.
Milyen példák vannak a biológiai pufferekre?
Számos különféle biológiai puffert gyártanak és adnak el kifejezetten a fiziológiai pH fenntartása céljából. Ez nagyon fontos egy biológiailag releváns anyagokkal dolgozó tudós számára. Ezek a pufferek jól teszik az állandó pH-értéket 7,4 közelében. Nagyon gyakran használt biológiai puffert nevezünk HEPES (4- (2-hidroxi-etil) -1-piperazin-etánszulfonsav). Ez a puffer nagyon jó az állandó pH 6,8 és 8,2 közötti fenntartásában.
A puffereket annak a pH-nak a ismerete alapján kell megválasztani, amelyen dolgozni akar, és az a tartomány, amelyen belül állandó pH-értékre van szüksége.