Buffers zijn chemicaliën die een vloeistof helpen weerstand te bieden aan het veranderen van zijn zure eigenschappen wanneer andere chemicaliën worden toegevoegd die normaal gesproken een verandering in deze eigenschappen veroorzaken. Buffers zijn essentieel voor levende cellen. Dit komt omdat buffers de juiste pH van een vloeistof behouden. Wat is pH? Het is een maat voor hoe zuur een vloeistof is. Citroensap heeft bijvoorbeeld een lage pH van 2 tot 3 en is erg zuur - net als het sap in je maag dat voedsel afbreekt. Omdat zure vloeistoffen eiwitten kunnen vernietigen en cellen boordevol eiwitten zitten, hebben cellen binnen en buiten buffers nodig om hun eiwitmachines te beschermen. De pH in een cel is ongeveer 7, wat als neutraal wordt beschouwd, net als zuiver water.
Wat is een buffer?
Het tegenovergestelde van een chemische stof die een zuur is, is een chemische stof die een base is, en beide kunnen in een vloeistof voorkomen. Een zuur geeft een waterstofion af aan een vloeistof, terwijl een base een waterstofion uit de vloeistof haalt. Hoe meer vrij zwevende waterstofionen er in een vloeistof zitten, hoe zuurder die vloeistof wordt. Zo maken zuren een vloeistof zuurder en basen maken een vloeistof basisch -- basisch is een andere manier om minder zuur te zeggen. Buffers zijn chemicaliën die gemakkelijk waterstofionen in een vloeistof kunnen afgeven of opnemen, wat betekent dat ze een verandering in pH kunnen weerstaan door te regelen hoeveel vrij zwevende waterstofionen er zijn. De pH-schaal loopt van 0 tot 14. Een pH van 0 tot 7 wordt als zuur beschouwd en een pH van 7 tot 14 wordt als basisch beschouwd. Een pH van 7, in het midden, is neutraal en is puur water. Verschillende buffers behouden verschillende pH's, maar die in een cel behouden een pH van ongeveer 7,2.
Beschermen tegen onbedoeld morsen
Dierlijke cellen bevatten zakjes die lysosomen worden genoemd. Deze zakjes zijn het recyclingcentrum van de cel. De binnenkant van deze zakjes is zuur, heeft een pH van 5 en bevat veel enzymen die eiwitten, vetten, suikers en DNA verteren. De zure omgeving in een lysosoom helpt bij het afbreken van moleculen voor recycling. Als echter een of meer van deze zakjes per ongeluk in de cel openbreken, zal de zure inhoud in de rest van de cel terechtkomen en de hele cel zuur maken. De cel heeft buffers die zichzelf beschermen in het geval deze lekkages plaatsvinden. Omdat buffers weerstand bieden aan een verandering in pH, zullen een paar lysosomen die openbreken de pH in een cel niet zuurder maken.
pH beïnvloedt eiwitvorm
Het gevaar van een pH-verandering in een cel is dat de pH de structuur van eiwitten dramatisch beïnvloedt. De cel is gemaakt van veel verschillende soorten eiwitten en elk eiwit werkt alleen als het de juiste driedimensionale vorm heeft. De vorm van een eiwit wordt op zijn plaats gehouden door aantrekkingskrachten in het eiwit, zoals veel minimagneten hier en daar die verbinding maken om het hele eiwit op zijn plaats te houden. Sommige van deze magneten verliezen hun magnetische kracht als de pH verandert. Daarom, als de binnenkant van een cel te zuur of te basisch wordt, beginnen eiwitten hun vorm te verliezen en werken ze niet meer. De cel wordt als een fabriek zonder arbeiders en zonder reparateurs. Daarom voorkomen buffers in een cel dit.
Het veranderen van de pH kan stamcellen maken
In 2014 rapporteerde het tijdschrift "Nature" een zeer opwindende ontdekking van Japanse stamcelonderzoekers. Normale volwassen cellen zoals huidcellen en hersencellen kunnen in een zure omgeving worden omgezet in stamcellen. Stamcellen zijn cellen die het potentieel hebben om elk type cel in het lichaam te worden, wat ze veelbelovend maakt als remedies voor medische problemen. Dode, ontbrekende of kapotte cellen kunnen worden vervangen door nieuwe cellen. Stamcellen kunnen worden genomen van een verpletterd embryo, wat zeer controversieel is als het gaat om menselijke embryo's, dus het is een spannende stap voor de biomedische wetenschap om volwassen cellen in stamcellen te kunnen veranderen. Wat deze studie ons vertelt, is dat buffers in een cel waarschijnlijk ook voorkomen dat de cel zijn volwassen identiteit vergeet en een stamcel wordt.