緩衝液は、通常これらの特性の変化を引き起こす他の化学物質が追加されたときに、液体がその酸性特性の変化に抵抗するのを助ける化学物質です。 バッファーは生細胞に不可欠です。 これは、緩衝液が液体の適切なpHを維持するためです。 pHとは何ですか？ これは、液体の酸性度の尺度です。 たとえば、レモンジュースはpHが2〜3と低く、非常に酸性です。胃の中のジュースも食品を分解します。 酸性の液体はタンパク質を破壊する可能性があり、細胞はタンパク質でぎっしり詰まっているため、細胞はタンパク質機械を保護するために、細胞の内側と外側にバッファーを持っている必要があります。 セル内のpHは約7で、純水のように中性と考えられています。
バッファとは何ですか？
酸である化学物質の反対は、塩基である化学物質であり、両方とも液体中に存在することができます。 酸は水素イオンを液体に放出し、塩基は水素イオンを液体から取り出します。 液体中に浮遊する水素イオンが多いほど、その液体は酸性になります。 したがって、酸は液体をより酸性にし、塩基は液体をより塩基性にします-塩基性は酸性度を下げる別の言い方です。 緩衝液は、液体中の水素イオンを簡単に放出または吸収できる化学物質です。つまり、浮遊水素イオンの数を制御することで、pHの変化に耐えることができます。 pHスケールは0から14の範囲です。 0から7のpHは酸性と見なされ、7から14のpHは塩基性と見なされます。 真ん中のpH7は中性で、純水です。 異なるバッファーは異なるpHを維持しますが、セル内のバッファーは約7.2のpHを維持します。
偶発的な流出から保護する
動物細胞には、リソソームと呼ばれるポーチが含まれています。 これらのポーチは、セルのリサイクルセンターです。 これらのポーチの内部は酸性で、pHは5で、タンパク質、脂肪、糖、DNAを消化する多くの酵素が含まれています。 リソソーム内の酸性環境は、リサイクルのために分子を分解するのに役立ちます。 ただし、これらのポーチの1つまたは複数が誤ってセル内で壊れて開いた場合、酸性の内容物がセルの残りの部分にこぼれ、セル全体が酸性になります。 セルには、これらの流出が発生した場合に自身を保護するバッファーがあります。 緩衝液はpHの変化に抵抗するため、いくつかのリソソームが壊れても、細胞内のpHはより酸性になりません。
pHはタンパク質の形状に影響を与えます
細胞内のpHが変化する危険性は、pHがタンパク質の構造に劇的に影響を与えることです。 細胞は多くの異なる種類のタンパク質でできており、各タンパク質は適切な三次元形状を持っている場合にのみ機能します。 タンパク質の形状は、タンパク質全体を所定の位置に保持するために接続する多くのミニ磁石のように、タンパク質内部の引力によって所定の位置に保持されます。 これらの磁石のいくつかは、pHが変化すると磁力を失います。 したがって、細胞の内部が酸性または塩基性になりすぎると、タンパク質は形を失い始め、機能しなくなります。 セルは、労働者や修理工のいない工場のようになります。 したがって、セル内のバッファはこれが発生するのを防ぎます。
pHを変えると幹細胞が作れる
2014年、ジャーナル「Nature」は日本の幹細胞研究者からの非常にエキサイティングな発見を報告しました。 皮膚細胞や脳細胞などの正常な成体細胞は、酸性環境に置かれると幹細胞に変わる可能性があります。 幹細胞は、体内であらゆる種類の細胞になる可能性のある細胞であり、医学的問題の治療法として非常に有望です。 死んだ、なくなった、または壊れたセルは、新しいセルに置き換えることができます。 幹細胞は粉砕された胚から採取することができますが、これはヒトの胚に関しては非常に物議を醸しているため、成体細胞を幹細胞に変えることができることは、生物医科学にとってエキサイティングなステップです。 この研究が私たちに伝えていることは、細胞内の緩衝液はまた、細胞がその成体のアイデンティティを忘れて幹細胞になるのを防ぐ可能性が高いということです。