Ricordi la storia di Riccioli d'oro e dei tre orsi? Quando Riccioli d'oro entra nella casa degli orsi, prova il porridge e scopre che il primo è troppo caldo e il secondo è troppo freddo. Quando prova il terzo, trova un porridge che è giusto. Allo stesso modo in cui Riccioli d'oro voleva il porridge perfetto da mangiare, gli organismi vogliono un ambiente che sia... giusto. Ma cosa è giusto per un organismo?
pH fisiologico
Il sangue umano è leggermente di base con un pH di circa 7,4. Non appena il pH del sangue scende al di sotto di 7,35, una persona è considerata in acidosi fisiologica (che è un male). Non appena il pH scende al di sotto di 7,0, può diventare fatale.
Quindi, come fa il corpo a mantenere il pH corretto durante il giorno, indipendentemente dalla situazione? Si avvale di un sistema tampone biologico.
Cosa sono i tamponi biologici?
UN tampone biologico è una sostanza organica che ha un effetto neutralizzante sugli ioni idrogeno. In questo modo, un tampone biologico aiuta a mantenere il corpo al corretto pH in modo che i processi biochimici continuino a funzionare in modo ottimale.
La maggior parte dei tamponi è costituita da un acido debole e una base debole. Aiutano a mantenere un determinato pH anche dopo l'aggiunta di un acido o di una base. Ad esempio, il sangue contiene un acido carbonico (H2CO3)-bicarbonato (HCO3-) sistema tampone. In questo sistema, l'acido debole si dissocia in piccola misura, dando ioni bicarbonato. Questi ioni sono in grado di legare H. in più+ioni che fluttuano nel sangue. Questo riforma l'acido debole e riduce la quantità di H+ ioni in soluzione.
Quando potrebbe accadere? Ebbene, l'esercizio aumenta la quantità di ioni idrogeno che fluttuano nel sangue. Quando ciò si verifica, entra in gioco il sistema tampone acido carbonico-bicarbonato. Catturando gli ioni idrogeno in eccesso, il pH del sangue non diventa troppo acido.
Perché i buffer sono importanti?
Le cellule funzionano in un intervallo ristretto di pH. Così fanno i numerosi enzimi che aiutano a digerire il cibo, producono energia e trasmettono segnali tra le cellule nervose. Pertanto, è fondamentale che il pH nel corpo e in queste cellule non vari drasticamente. Altrimenti, smetteranno di fare il lavoro di cui hai bisogno. Per assicurarsi che ciò non accada, i tamponi si trovano in tutte le soluzioni biologicamente rilevanti.
I tamponi biologici possono anche essere sistemi tampone che aiutano a mantenere un pH costante intorno al pH fisiologico. Quando conducono esperimenti con singoli componenti di cellule o singole proteine, gli scienziati devono tenere conto del tampone che utilizzano. Senza un buon buffer, l'attività del componente che vogliono studiare potrebbe diminuire.
Ad esempio, se uno scienziato sta lavorando con una proteina che funziona nel cervello a un pH di 7,4, ma utilizza un tampone di pH 8,0, allora la proteina non funzionerà in modo ottimale. Invece lo scienziato dovrebbe passare a un tampone più vicino al pH in cui funziona effettivamente la proteina. In questo modo lo scienziato può osservare il funzionamento della proteina in un ambiente simile al suo ambiente naturale.
Quali sono esempi di tamponi biologici?
Ci sono molti diversi tamponi biologici prodotti e venduti con l'espresso scopo di mantenere il pH fisiologico. Questo è molto importante per uno scienziato che lavora con materiali biologicamente rilevanti. Questi tamponi fanno bene a mantenere un pH costante vicino a 7,4. Viene chiamato un tampone biologico molto comunemente usato HEPES acido (4-(2-idrossietil)-1-piperazinetansolfonico). Questo tampone è molto bravo a mantenere un pH costante tra 6,8 e 8,2.
I tamponi dovrebbero essere scelti in base alla conoscenza del pH su cui si desidera lavorare e dell'intervallo entro il quale è necessario avere un pH costante.
