Husker du historien om Goldilocks og de tre bjørnene? Når Goldilocks går inn i bjørnenes hus, prøver hun grøten og finner ut at den første er for varm, og den andre er for kald. Når hun prøver den tredje, finner hun en grøt altså akkurat passe. På samme måte som Goldilocks ønsket grøt som var perfekt å spise, ønsker organismer et miljø som er akkurat passe. Men hva er det? akkurat passe for en organisme?
Fysiologisk pH
Menneskelig blod er litt grunnleggende med en pH på rundt 7,4. Så snart pH-verdien i blodet faller under 7,35, anses en person å være i fysiologisk acidose (noe som er dårlig). Så snart pH faller under 7,0, kan det bli dødelig.
Så hvordan opprettholder kroppen riktig pH gjennom dagen uansett situasjon? Den bruker et biologisk buffersystem.
Hva er biologiske buffere?
EN biologisk buffer er et organisk stoff som har en nøytraliserende effekt på hydrogenioner. På denne måten hjelper en biologisk buffer med å holde kroppen på riktig pH slik at biokjemiske prosesser fortsetter å løpe optimalt.
De fleste buffere består av en svak syre og en svak base. De hjelper til med å opprettholde en gitt pH selv etter tilsetning av en syre eller en base. For eksempel inneholder blod en karbonsyre (H2CO3) -bikarbonat (HCO3-) buffersystem. I dette systemet dissosierer den svake syren i liten grad, noe som gir bikarbonationer. Disse ionene er i stand til å binde ekstra H+ioner som flyter rundt i blodet. Dette reformerer den svake syren og reduserer mengden H+ ioner i løsning.
Når kan dette skje? Vel, å trene øker mengden hydrogenioner som flyter rundt i blodet ditt. Når dette skjer, kommer karbonsyre-bikarbonat-buffersystemet inn i bildet. Ved å fange opp overflødige hydrogenioner blir ikke pH i blodet ditt for surt.
Hvorfor betyr buffere?
Celler fungerer i et smalt pH-område. Så gjør de mange enzymene som hjelper deg med å fordøye mat, lage energi og videresende signaler mellom nervecellene. Som sådan er det viktig at pH i kroppen og i disse cellene ikke varierer drastisk. Ellers slutter de å gjøre jobben du trenger. For å sikre at dette ikke skjer, finnes buffere i alle biologisk relevante løsninger.
Biologiske buffere kan også være buffersystemer som bidrar til å opprettholde en jevn pH rundt den fysiologiske pH. Når man utfører eksperimenter med individuelle komponenter i celler eller individuelle proteiner, må forskere ta hensyn til bufferen de bruker. Uten en god buffer kan aktiviteten til komponenten de vil studere avta.
For eksempel, hvis en forsker jobber med et protein som fungerer i hjernen ved en pH på 7,4, men forskeren bruker en buffer på pH 8,0, vil ikke proteinet fungere optimalt. I stedet bør forskeren bytte til en buffer nærmere pH-verdien som proteinet faktisk fungerer i. På denne måten kan forskeren observere proteinet fungerer i et miljø som ligner det naturlige miljøet.
Hva er eksempler på biologiske buffere?
Det er mange forskjellige biologiske buffere produsert og solgt for det uttrykkelige formål å opprettholde fysiologisk pH. Dette er veldig viktig for en forsker som arbeider med biologisk relevante materialer. Disse bufferne gjør det bra å opprettholde en jevn pH nær 7,4. En veldig ofte brukt biologisk buffer kalles HEPES (4- (2-hydroksyetyl) -1-piperazinetansulfonsyre). Denne bufferen er veldig god til å opprettholde en jevn pH mellom 6,8 og 8,2.
Buffere bør velges basert på kunnskap om pH-verdien du vil jobbe med, og området du trenger for å ha en jevn pH.