ბუფერების როლი უჯრედებში

ბუფერები არის ქიმიკატები, რომლებიც ეხმარება თხევადს მჟავე თვისებების შეცვლაში, როდესაც სხვა ქიმიკატები ემატება, რაც ჩვეულებრივ იწვევს ამ თვისებების შეცვლას. ბუფერები აუცილებელია ცოცხალი უჯრედებისათვის. ეს იმიტომ ხდება, რომ ბუფერები ინარჩუნებენ სითხის სწორ pH- ს. რა არის pH? ეს არის იმის საზომი, თუ რამდენად მჟავეა სითხე. მაგალითად, ლიმონის წვენს აქვს დაბალი pH 2 – დან 3 – მდე და არის ძალიან მჟავე - ასევე არის წვენი თქვენს კუჭში, რომელიც ანაწილებს საკვებს. მას შემდეგ, რაც მჟავე სითხეებს შეუძლიათ გაანადგურონ ცილები, უჯრედები კი სავსეა ცილებით, უჯრედებს უნდა ჰქონდეთ ბუფერები მათ შიგნით და გარეთ, რათა დაიცვან მათი ცილოვანი აპარატები. PH უჯრედის შიგნით არის დაახლოებით 7, რაც სუფთა წყლის მსგავსად ნეიტრალურად ითვლება.

ქიმიკატის საპირისპიროდ, რომელიც არის მჟავა, არის ქიმიური ნივთიერება, რომელიც წარმოადგენს ფუძეს და ორივე შეიძლება არსებობდეს სითხეში. მჟავა წყალბადის იონს ათავისუფლებს სითხეში, ხოლო ფუძე სითხისგან წყალბადის იონს გამოაქვს. რაც უფრო თავისუფლად მოძრაობს წყალბადის იონები სითხეში, მით უფრო მჟავე ხდება ეს სითხე. ამრიგად, მჟავები თხევადს უფრო მჟავედ აქცევს, ბაზები კი თხევადს უფრო ბაზირებს - ბაზისი ნაკლებად მჟავე თქმის კიდევ ერთი გზაა. ბუფერებს წარმოადგენს ქიმიკატებს, რომლებსაც შეუძლიათ ადვილად გაათავისუფლონ ან მიიღონ წყალბადის იონები სითხეში, ანუ მათ შეუძლიათ გაუძლონ pH– ს ცვლილებას, თუ აკონტროლებენ რამდენი თავისუფალი მცურავი წყალბადის იონია. PH მასშტაბი 0-დან 14-მდეა. 0-დან 7-მდე pH ითვლება მჟავე და 7-დან 14-მდე pH ითვლება ბაზად. PH 7, შუაში, ნეიტრალურია და სუფთა წყალია. სხვადასხვა ბუფერული ინარჩუნებს სხვადასხვა pH– ს, მაგრამ უჯრედის შიგნით pH– ს ინარჩუნებს დაახლოებით 7,2.

ცხოველური უჯრედები შეიცავს ჩანთებს, რომლებსაც ეწოდება ლიზოსომები. ეს ჩანთები წარმოადგენს უჯრედის გადამუშავების ცენტრს. ამ ჩანთების შინაარსი მჟავეა, აქვთ pH 5 და შეიცავს ბევრ ფერმენტს, რომლებიც შლიან ცილებს, ცხიმებს, შაქრებს და დნმ-ს. ლიზოსომის შიგნით მჟავე გარემო ხელს უწყობს გადამუშავების მოლეკულების დაშლას. ამასთან, თუ ამ ჩანთებიდან ერთი ან მეტი შემთხვევით გაიხსნება უჯრედის შიგნით, მჟავე შინაარსი გადაედინება უჯრედის დანარჩენ ნაწილში და მთელ უჯრედს გახდის მჟავე. უჯრედს აქვს ბუფერები, რომლებიც იცავს თავს იმ შემთხვევაში, თუ ეს დაღვრა მოხდება. მას შემდეგ, რაც ბუფერები ეწინააღმდეგებიან pH– ის ცვლილებას, რამდენიმე ლიზოსომა, რომელიც იხსნება, არ გახდის pH უჯრედისს უფრო მჟავე.

უჯრედის შიგნით pH– ის ცვლილების საშიშროება არის ის, რომ pH მკვეთრად მოქმედებს ცილების სტრუქტურაზე. უჯრედი დამზადებულია მრავალი სხვადასხვა ტიპის ცილებისგან და თითოეული ცილა მუშაობს მხოლოდ მაშინ, როდესაც მას აქვს შესაბამისი სამგანზომილებიანი ფორმა. ცილის ფორმა ინახება მიმზიდველი ძალებით ცილის შიგნით, ისევე როგორც მრავალი მინი მაგნიტი აქა-იქ, რომლებიც ერთმანეთთან აკავშირებს მთელი პროტეინის ადგილზე. ამ მაგნიტების ნაწილი დაკარგავს მაგნიტურ ენერგიას, თუ pH შეიცვლება. ამიტომ, თუ უჯრედის შიგნი ძალიან მჟავე ან ძალიან ფუძეულია, მაშინ ცილები იწყებენ ფორმის დაკარგვას და აღარ მუშაობენ. საკანი ქარხნის მსგავსია მშრომელთა და სარემონტო სამუშაოების გარეშე. ამიტომ, უჯრედის შიგნით არსებული ბუფერები ხელს უშლის ამას.

2014 წელს ჟურნალმა "ბუნებამ" იაპონიის ღეროვანი უჯრედების მკვლევარების ძალიან საინტერესო აღმოჩენა მოახდინა. ნორმალური მოზრდილი უჯრედები, როგორიცაა კანის უჯრედები და ტვინის უჯრედები, შეიძლება მჟავე გარემოში მოთავსებისას ღეროვან უჯრედებად გადაიქცეს. ღეროვანი უჯრედები არის უჯრედები, რომლებსაც აქვთ პოტენციალი, გახდნენ ორგანიზმში ნებისმიერი ტიპის უჯრედები, რაც მათ ძალიან პერსპექტიულს ხდის, როგორც სამკურნალო პრობლემების სამკურნალოდ. მკვდარი, დაკარგული ან გატეხილი უჯრედები შეიძლება შეიცვალოს ახალი უჯრედებით. ღეროვანი უჯრედების აღება შესაძლებელია დაქუცმაცებული ემბრიონიდან, რაც ძალზე საკამათოა, როდესაც საქმე ეხება ადამიანის ემბრიონებს, ამიტომ ზრდასრული უჯრედების ღეროვან უჯრედებად გადაქცევა ბიოსამედიცინო მეცნიერების ამაღელვებელი ნაბიჯია. რას გვეუბნება ეს კვლევა არის ის, რომ უჯრედის შიგნით არსებული ბუფერები ასევე ხელს უშლის უჯრედს დაივიწყოს ზრდასრული პიროვნება და გახდეს ღეროვანი უჯრედი.