A pufferek olyan vegyi anyagok, amelyek segítenek egy folyadéknak ellenállni savas tulajdonságainak megváltoztatásánál, ha más vegyi anyagokat adnak hozzá, amelyek általában ezekben a tulajdonságokban változást okoznak. A pufferek elengedhetetlenek az élő sejtek számára. A pufferek ugyanis fenntartják a folyadék megfelelő pH-értékét. Mi a pH? Ez annak a mértéke, hogy mennyire savas a folyadék. Például a citromlé alacsony pH-ja 2-3, és nagyon savas - ugyanúgy, mint a gyomorban lévő lé, amely lebontja az ételt. Mivel a savas folyadékok elpusztíthatják a fehérjéket, és a sejtek tele vannak fehérjékkel, a sejteknek belső és belső pufferekre van szükségük, hogy megvédjék fehérje-gépeiket. A sejt belsejében a pH körülbelül 7, amelyet semlegesnek tekintenek, mint a tiszta vizet.
Mi az a puffer?
A savas vegyi anyag ellentéte egy vegyi anyag, amely bázis, és mindkettő létezhet egy folyadékban. A sav hidrogéniont szabadít fel egy folyadékba, míg egy bázis hidrogéniont vesz ki a folyadékból. Minél több szabadon lebegő hidrogénion van egy folyadékban, annál savasabbá válik a folyadék. Így a savak a folyadékot savasabbá teszik, a bázisok pedig a folyadékot bázikusabbá - a bázikus egy másik módja annak, hogy kevésbé savat. A pufferek olyan vegyi anyagok, amelyek könnyen felszabadíthatják vagy felvehetik a hidrogénionokat egy folyadékban, vagyis képesek ellenállni a pH változásának azáltal, hogy szabályozzák, hogy hány szabadon lebegő hidrogénion van. A pH-skála 0 és 14 között mozog. A 0 és 7 közötti pH-t savasnak, a 7-től 14-ig pH-t bázikusnak tekintjük. A pH 7 közepén semleges és tiszta víz. A különböző pufferek különböző pH-értéket tartanak fenn, de a sejt belsejében lévő pH 7,2 körül van.
Védelem a véletlenszerű kiömlések ellen
Az állati sejtek lizoszómának nevezett tasakokat tartalmaznak. Ezek a tasakok a cella újrahasznosítási központja. Ezeknek a tasakoknak a belseje savas, pH-értéke 5, és számos enzimet tartalmaz, amelyek emésztik a fehérjéket, zsírokat, cukrokat és DNS-t. A lizoszómában található savas környezet segít a molekulák lebontásában az újrafeldolgozás céljából. Ha azonban egy vagy több ilyen tasak véletlenül kinyílik a sejt belsejében, a savas tartalom a sejt többi részébe ömlik, és az egész sejtet megsavanyítja. A sejtnek olyan pufferei vannak, amelyek megvédik magukat arra az esetre, ha ezek a kiömlések bekövetkeznének. Mivel a pufferek ellenállnak a pH változásának, néhány lizoszóma, amely kinyílik, nem teszi savasabbá a sejtben lévő pH-t.
A pH befolyásolja a fehérje alakját
A sejtben a pH változásának veszélye az, hogy a pH drámai módon befolyásolja a fehérjék szerkezetét. A sejt sokféle fehérjéből áll, és mindegyik fehérje csak akkor működik, ha megvan a megfelelő háromdimenziós alakja. A fehérje alakját vonzó erők tartják a fehérje belsejében, mint sok itt-ott lévő mini mágnes, amely összekapcsolódik, hogy a teljes fehérjét a helyén tartsa. Ezen mágnesek egy része elveszíti mágneses erejét, ha megváltozik a pH. Ezért, ha a sejt belseje túl savas vagy túl bázikus lesz, akkor a fehérjék elvesztik alakjukat, és már nem működnek. A cella olyan lesz, mint egy gyár munkások és javítók nélkül. Ezért a sejten belüli pufferek megakadályozzák ezt.
A pH megváltoztatásával őssejtek keletkezhetnek
2014-ben a „Nature” folyóirat nagyon izgalmas felfedezésről számolt be japán őssejtkutatók részéről. A normális felnőtt sejtek, például a bőrsejtek és az agysejtek őssejtekké alakíthatók, ha savas környezetbe kerülnek. Az őssejtek olyan sejtek, amelyek bármiféle sejtté válhatnak a testben, ami nagyon ígéretes, mivel gyógyítja az orvosi problémákat. Az elhalt, hiányzó vagy törött sejteket új sejtekkel helyettesíthetjük. Az őssejteket egy zúzott embrióból lehet kinyerni, ami nagyon ellentmondásos, ha emberi embriókról van szó, ezért a felnőtt sejtek őssejtekké alakítása izgalmas lépés az orvosbiológiai tudomány számára. Amit ez a tanulmány elmond nekünk, az az, hogy a sejten belüli pufferek valószínűleg megakadályozzák a sejteket abban is, hogy elfeledjék felnőttkori identitásukat és őssejtekké váljanak.