תפקיד המאגרים בתאים

מאגרים הם כימיקלים שעוזרים לנוזל להתנגד לשינוי התכונות החומציות שלו כאשר מוסיפים כימיקלים אחרים שבדרך כלל יגרמו לשינוי בתכונות אלה. מאגרים חיוניים לתאים חיים. הסיבה לכך היא שמאגרים שומרים על ה- pH הנכון של נוזל. מה זה pH? זה מדד עד כמה הנוזל חומצי. לדוגמא, למיץ לימון יש pH נמוך של 2 עד 3 והוא חומצי מאוד - כך גם המיץ בבטן המפרק אוכל. מכיוון שנוזלים חומציים יכולים להרוס חלבונים, והתאים מלאים בחלבונים, על התאים להכיל מאגרים בתוכם ומחוצה להם על מנת להגן על מכונות החלבון שלהם. ה- pH בתוך התא הוא בערך 7, שנחשב לניטראלי כמו מים טהורים.

ההפך מכימיקל שהוא חומצה הוא כימיקל שהוא בסיס, ושניהם יכולים להתקיים בנוזל. חומצה משחררת יון מימן לנוזל, ואילו בסיס מוציא יון מימן מהנוזל. ככל שיש יותר נוזלים של יוני מימן חופשיים, כך הנוזל הופך לחומצי יותר. לפיכך חומצות הופכות את הנוזל לחומצי יותר, והבסיסים הופכים את הנוזל לבסיסי יותר - בסיסי הוא דרך אחרת לומר פחות חומצי. מאגרים הם כימיקלים שיכולים בקלות לשחרר או לספוג יוני מימן בנוזל, כלומר הם מסוגלים לעמוד בפני שינוי ב- pH על ידי שליטה בכמה יוני מימן חופשיים. סולם ה- pH נע בין 0 ל -14. PH מ -0 עד 7 נחשב לחומצי ו- pH מ -7 עד 14 נחשב לבסיסי. PH של 7, באמצע, הוא ניטרלי והוא מים טהורים. מאגרים שונים שומרים על pH שונה, אך אלו שבתוך תא שומרים על pH סביב 7.2.

תאי בעלי חיים מכילים שקיות הנקראות ליזוזומים. שקיות אלה הן מרכז המיחזור של התא. החלק הפנימי של השקיות הללו הוא חומצי, בעלות pH של 5, ומכילות אנזימים רבים המעכלים חלבונים, שומנים, סוכרים ו- DNA. הסביבה החומצית בתוך הליזוזום מסייעת בפירוק מולקולות למיחזור. עם זאת, אם אחת או יותר מהשקיות הללו נפרצות בטעות בתוך התא, התוכן החומצי ישפך לשאר התא ויהפוך את התא כולו לחומצי. בתא יש מאגרים המגנים על עצמם במקרה שנשפך. מכיוון שמאגרים מתנגדים לשינוי ה- pH, כמה ליזוזומים שנפרצים לא יהפכו את ה- pH בתוך התא לחומצי יותר.

הסכנה בשינוי ה- pH בתוך התא היא ש- pH משפיע באופן דרמטי על מבנה החלבונים. התא עשוי מסוגים רבים ושונים של חלבונים וכל חלבון פועל רק כאשר יש לו צורת תלת מימד נכונה. צורתו של חלבון מוחזקת על ידי כוחות אטרקטיביים בתוך החלבון, כמו מיני מגנטים רבים פה ושם שמתחברים כדי להחזיק את החלבון כולו במקום. חלק מהמגנטים הללו יאבדו מכוחם המגנטי אם ה- pH ישתנה. לכן, אם החלק הפנימי של התא נהיה חומצי מדי או בסיסי מדי, אז חלבונים מתחילים לאבד את צורתם ולא עובדים עוד. התא הופך להיות מפעל ללא עובדים ובלי תיקונים. לכן, מאגרים בתוך תא מונעים זאת.

בשנת 2014, כתב העת "Nature" דיווח על תגלית מרגשת מאוד של חוקרי תאי גזע יפניים. ניתן להפוך תאים בוגרים רגילים כמו תאי עור ותאי מוח לתאי גזע כאשר הם ממוקמים בסביבה חומצית. תאי גזע הם תאים בעלי פוטנציאל להפוך לכל סוג של תא בגוף, מה שהופך אותם למבטיחים מאוד כתרופות לבעיות רפואיות. ניתן להחליף תאים מתים, חסרים או שבורים בתאים חדשים. ניתן לקחת תאי גזע מעובר כתוש, וזה מאוד שנוי במחלוקת כשמדובר בעוברים אנושיים, ולכן היכולת להפוך תאים בוגרים לתאי גזע היא צעד מרגש למדע הביו-רפואי. מה שמחקר זה אומר לנו הוא שמאגרים בתוך תא עשויים גם למנוע את התא לשכוח את זהותו הבוגרת ולהפוך לתא גזע.