Prisimenate auksinių gūžtų ir trijų meškų istoriją? Kai Goldilocks užeina į meškų namus, ji išbando košę ir nustato, kad pirma yra per karšta, o antroji - per šalta. Išbandžiusi trečią, ji randa košę teisingai. Panašiai kaip „Goldilocks“ norėjo košės, kuri būtų tinkama valgyti, organizmai nori tokios aplinkos teisingai. Bet kas yra teisingai organizmui?
Fiziologinis pH
Žmogaus kraujas yra šiek tiek pagrindinis kurio pH yra apie 7,4. Kai tik kraujo pH nukrenta žemiau 7,35, laikoma, kad žmogus serga fiziologine acidoze (tai yra blogai). Kai tik pH nukris žemiau 7,0, jis gali tapti mirtinas.
Taigi, kaip kūnas visą dieną palaiko teisingą pH, nesvarbu, kokia būtų situacija? Jis naudoja biologinę buferinę sistemą.
Kas yra biologiniai buferiai?
A biologinis buferis yra organinė medžiaga, neutralizuojanti vandenilio jonus. Tokiu būdu biologinis buferis padeda palaikyti kūno teisingą pH, kad biocheminiai procesai ir toliau vyktų optimaliai.
Daugumą buferių sudaro silpna rūgštis ir silpna bazė. Jie padeda palaikyti nurodytą pH net pridėjus rūgšties ar bazės. Pavyzdžiui, kraujyje yra anglies rūgšties (H
2CO3) -bikarbonatas (HCO3-) buferinė sistema. Šioje sistemoje silpna rūgštis šiek tiek disocijuoja, suteikdama bikarbonato jonus. Šie jonai gali surišti papildomą H+kraujyje sklandantys jonai. Tai pertvarko silpną rūgštį ir sumažina H kiekį+ jonų tirpale.Kada tai gali atsitikti? Na, sportuojant padidėja vandenyje esančių vandenų jonų, sklandančių kraujyje, kiekis. Kai tai įvyksta, pradeda veikti anglies rūgšties-bikarbonato buferinė sistema. Surinkdamas vandenilio jonų perteklių, jūsų kraujo pH netampa per rūgštus.
Kodėl buferiai turi reikšmės?
Ląstelės veikia siaurame pH diapazone. Taigi atlikite daugybę fermentų, kurie padeda virškinti maistą, gamina energiją ir perduoda signalus tarp nervų ląstelių. Taigi gyvybiškai svarbu, kad pH organizme ir šiose ląstelėse smarkiai nesiskirtų. Priešingu atveju jie nustos dirbti jums reikalingą darbą. Siekiant įsitikinti, kad taip neatsitiks, visuose biologiškai svarbiuose sprendimuose yra buferių.
Biologiniai buferiai taip pat gali būti buferinės sistemos kurie padeda palaikyti pastovų pH aplink fiziologinį pH. Atlikdami eksperimentus su atskirais ląstelių komponentais ar atskirais baltymais, mokslininkai turi atsižvelgti į jų naudojamą buferį. Neturint gero buferio, norimo tirti komponento aktyvumas gali sumažėti.
Pavyzdžiui, jei mokslininkas dirba su baltymu, kuris veikia smegenyse esant pH 7,4, tačiau mokslininkas naudoja buferį, kurio pH yra 8,0, baltymas neveiks optimaliai. Vietoj to mokslininkas turėtų pereiti prie buferio, esančio arčiau pH, kuriame baltymas iš tikrųjų veikia. Tokiu būdu mokslininkas gali stebėti baltymų funkcionavimą aplinkoje, panašioje į natūralią jo aplinką.
Kokie yra biologinių buferių pavyzdžiai?
Yra daugybė skirtingų biologinių buferių, gaminamų ir parduodamų siekiant aiškiai palaikyti fiziologinį pH. Tai labai svarbu mokslininkui, dirbančiam su biologiškai reikšmingomis medžiagomis. Šie buferiai gerai palaiko pastovų pH beveik 7,4. Vadinamas labai dažnai naudojamas biologinis buferis HEPESAI (4- (2-hidroksietil) -1-piperazineetansulfonrūgštis). Šis buferis labai gerai palaiko pastovų pH tarp 6,8 ir 8,2.
Buferiai turėtų būti parenkami atsižvelgiant į žinias apie pH, kuriame norite dirbti, ir diapazoną, per kurį turite turėti pastovų pH.