Buferi ir ķīmiskas vielas, kas šķidrumam palīdz pretoties skābju īpašību maiņai, ja tiek pievienotas citas ķīmiskas vielas, kas parasti izraisa šo īpašību izmaiņas. Buferi ir būtiski dzīvām šūnām. Tas ir tāpēc, ka buferi uztur pareizo šķidruma pH. Kas ir pH? Tas mēra, cik skābs ir šķidrums. Piemēram, citronu sulai ir zems pH līmenis no 2 līdz 3, un tā ir ļoti skāba - tāpat ir arī jūsu kuņģī esošā sula, kas noārda pārtiku. Tā kā skābie šķidrumi var iznīcināt olbaltumvielas, un šūnas ir pilnas ar olbaltumvielām, šūnām ir jābūt buferiem iekšpusē un ārpus tām, lai aizsargātu savas olbaltumvielu iekārtas. PH šūnas iekšienē ir aptuveni 7, ko uzskata par neitrālu kā tīru ūdeni.
Kas ir buferis?
Pretstats ķīmiskajai vielai, kas ir skābe, ir ķīmiska viela, kas ir bāze, un abi var pastāvēt šķidrumā. Skābe atbrīvo ūdeņraža jonu šķidrumā, bet bāze no šķidruma izvelk ūdeņraža jonu. Jo vairāk šķidrumā ir brīvi peldošu ūdeņraža jonu, jo skābāks šis šķidrums kļūst. Tādējādi skābes šķidrumu padara skābāku, un bāzes šķidrumu padara bāziskāku - bāzisks ir vēl viens veids, kā teikt mazāk skābu. Buferi ir ķīmiskas vielas, kas šķidrumā var viegli atbrīvot vai uzņemt ūdeņraža jonus, kas nozīmē, ka tās spēj pretoties pH izmaiņām, kontrolējot, cik daudz brīvi peldošu ūdeņraža jonu ir. PH skala svārstās no 0 līdz 14. PH no 0 līdz 7 tiek uzskatīts par skābu, bet pH no 7 līdz 14 - par bāzisku. Vidēji pH 7 ir neitrāls un tīrs ūdens. Dažādu buferu pH līmenis ir atšķirīgs, bet šūnā esošie pH līmenis ir aptuveni 7,2.
Aizsargāt pret nejaušu noplūdi
Dzīvnieku šūnās ir maisiņi, ko sauc par lizosomām. Šīs maisiņi ir šūnas pārstrādes centrs. Šo maisiņu iekšpuse ir skāba, ar pH 5 un satur daudz enzīmu, kas sagremo olbaltumvielas, taukus, cukurus un DNS. Skābā vide lizosomas iekšienē palīdz sadalīt molekulas otrreizējai pārstrādei. Tomēr, ja viens vai vairāki no šiem maisiņiem nejauši atveras šūnas iekšienē, skābais saturs izlīs pārējā šūnā un padarīs visu šūnu skābu. Šūnā ir buferi, kas sevi aizsargā gadījumā, ja notiek šīs noplūdes. Tā kā buferi pretojas pH izmaiņām, dažas lizosomas, kas atveras, pH šūnā nepadarīs skābāku.
pH ietekmē olbaltumvielu formu
PH izmaiņu bīstamība šūnā ir tāda, ka pH dramatiski ietekmē olbaltumvielu struktūru. Šūna ir izgatavota no daudziem dažādu veidu olbaltumvielām, un katra olbaltumviela darbojas tikai tad, ja tai ir pareiza trīsdimensiju forma. Olbaltumvielu formu notur pievilcīgi spēki olbaltumvielu iekšienē, tāpat kā daudzi mini-magnēti šeit un tur, kas savienojas, lai visu olbaltumvielu noturētu vietā. Daži no šiem magnētiem zaudēs magnētisko jaudu, ja mainīsies pH. Tāpēc, ja šūnas iekšpuse kļūst pārāk skāba vai pārāk bāziska, tad olbaltumvielas sāk zaudēt savu formu un vairs nedarbojas. Šūna kļūst kā rūpnīca bez strādniekiem un bez remontētājiem. Tāpēc buferi šūnas iekšienē to novērš.
PH maiņa var radīt cilmes šūnas
2014. gadā žurnāls “Nature” ziņoja par ļoti aizraujošu japāņu cilmes šūnu pētnieku atklājumu. Parastās pieaugušo šūnas, piemēram, ādas šūnas un smadzeņu šūnas, var pārvērst par cilmes šūnām, ievietojot tās skābā vidē. Cilmes šūnas ir šūnas, kurām ir potenciāls kļūt par jebkura veida šūnām organismā, kas padara tās ļoti daudzsološas kā ārstniecības līdzekļi medicīniskām problēmām. Mirušās, pazudušās vai salauztās šūnas var aizstāt ar jaunām šūnām. Cilmes šūnas var ņemt no sasmalcināta embrija, kas ir ļoti pretrunīgi, ja runa ir par cilvēka embrijiem, tāpēc iespēja pieaugušo šūnas pārvērst cilmes šūnās ir aizraujošs solis biomedicīnas zinātnē. Šis pētījums mums saka, ka buferi šūnas iekšienē, iespējams, arī neļauj šūnai aizmirst savu pieaugušo identitāti un kļūt par cilmes šūnu.