מה הם מאגרים ביולוגיים?

זוכרים את סיפור הזהב ושלושת הדובים? כשזהבה נכנסת לבית הדובים, היא מנסה את הדייסה ומגלה שהראשון חם מדי, והשני קר מדי. כשהיא מנסה את השלישית, היא מוצאת דייסה כלומר בדיוק כמו שצריך. באותו אופן הזהבה רצו דייסה שהייתה מושלמת לאכילה, אורגניזמים רוצים סביבה שהיא בדיוק כמו שצריך. אבל מה כן בדיוק כמו שצריך לאורגניזם?

דם האדם מעט בסיסי עם pH סביב 7.4. ברגע ש- pH בדם יורד מתחת ל 7.35, אדם נחשב לחומצה פיזיולוגית (וזה רע). ברגע שה- pH יורד מתחת ל 7.0, זה יכול להיות קטלני.

אז איך הגוף שומר על ה- pH הנכון לאורך כל היום ולא משנה מה המצב? הוא עושה שימוש במערכת חציצה ביולוגית.

א חיץ ביולוגי הוא חומר אורגני בעל השפעה מנטרלת על יוני מימן. באופן זה, חיץ ביולוגי מסייע בשמירה על הגוף על ה- pH הנכון כך שתהליכים ביוכימיים ימשיכו לפעול בצורה אופטימלית.

רוב המאגרים מורכבים מחומצה חלשה ובסיס חלש. הם מסייעים בשמירה על pH נתון גם לאחר הוספת חומצה או בסיס. לדוגמא, דם מכיל חומצה פחמנית (H₂שיתוף₃) -ביקרבונט (HCO₃^-) מערכת חיץ. במערכת זו, החומצה החלשה מתנתקת במידה מועטה ומעניקה יונים ביקרבונטים. יונים אלה מסוגלים לקשור H נוספים

מתי זה יקרה? ובכן, פעילות גופנית מגדילה את כמות יוני המימן שצפים בדם. כאשר זה קורה, מערכת חציצה של חומצה פחמן-ביקרבונט נכנסת לתמונה. על ידי לכידת עודפי יוני מימן ה- pH בדם אינו הופך לחומצי מדי.

תאים פועלים בטווח צר של pH. כך גם האנזימים הרבים שעוזרים לך לעכל מזון, ליצור אנרגיה ולהעביר אותות בין תאי עצב. ככזה, חיוני כי ה- pH בגוף ובתאים אלה לא ישתנה באופן דרסטי. אחרת, הם יפסיקו לעשות את העבודה שאתה צריך לעשות. כדי לוודא שזה לא קורה, מאגרים נמצאים בכל הפתרונות הרלוונטיים מבחינה ביולוגית.

מאגרים ביולוגיים יכולים להיות גם כן מערכות חיץ המסייעים בשמירה על pH יציב סביב ה- pH הפיזיולוגי. כאשר מבצעים ניסויים ברכיבים בודדים של תאים או חלבונים בודדים, על המדענים לקחת בחשבון את המאגר בו הם משתמשים. ללא חיץ טוב, הפעילות של הרכיב שהם רוצים ללמוד עשויה לרדת.

לדוגמא, אם מדען עובד עם חלבון שמתפקד במוח ב- pH של 7.4, אך המדען משתמש במאגר של pH 8.0, אז החלבון לא יפעל בצורה אופטימלית. במקום זאת על המדען לעבור למאגר קרוב יותר ל- pH שבו החלבון מתפקד בפועל. בדרך זו המדען יכול להתבונן בחלבון המתפקד בסביבה הדומה לסביבתו הטבעית.

ישנם מאגרים ביולוגיים רבים ושונים המיוצרים ונמכרים במטרה מפורשת לשמור על ה- pH הפיזיולוגי. זה חשוב מאוד עבור מדען שעובד עם חומרים רלוונטיים מבחינה ביולוגית. מאגרים אלה מיטיבים לשמור על pH יציב ליד 7.4. נקרא חיץ ביולוגי נפוץ מאוד HEPES (4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethanesulfonic חומצה). חיץ זה טוב מאוד בשמירה על pH יציב בין 6.8 ל 8.2.

יש לבחור מאגרים על סמך ידיעה על ה- pH שאליו ברצונך לעבוד ועל הטווח שעליו יהיה לך pH יציב.