Rolle av buffere i celler

Buffere er kjemikalier som hjelper en væske å motstå endring av syreegenskapene når det tilsettes andre kjemikalier som normalt vil føre til endring i disse egenskapene. Buffere er avgjørende for levende celler. Dette er fordi buffere opprettholder riktig pH i en væske. Hva er pH? Det er et mål på hvor sur en væske er. For eksempel har sitronsaft en lav pH på 2 til 3 og er veldig sur - det er også saften i magen som bryter ned maten. Siden sure væsker kan ødelegge proteiner, og celler er fulle av proteiner, må celler ha buffere i og utenfor dem for å beskytte proteinmaskinene sine. PH i en celle er omtrent 7, som regnes som nøytral som rent vann.

Det motsatte av et kjemikalie som er en syre er et kjemikalie som er en base, og begge kan eksistere i en væske. En syre frigjør et hydrogenion i en væske, mens en base tar et hydrogenion ut av væsken. Jo mer fritt flytende hydrogenioner det er i en væske, jo surere blir væsken. Dermed gjør syrer en væske surere, og baser gjør en væske mer basisk - basisk er en annen måte å si mindre surt på. Buffere er kjemikalier som lett kan frigjøre eller ta opp hydrogenioner i en væske, noe som betyr at de er i stand til å motstå en endring i pH ved å kontrollere hvor mange fritt flytende hydrogenioner det er. PH-skalaen varierer fra 0 til 14. En pH fra 0 til 7 betraktes som sur og en pH fra 7 til 14 regnes som basisk. En pH på 7, i midten, er nøytral og er rent vann. Ulike buffere opprettholder forskjellige pH-er, men de i en celle holder en pH på rundt 7,2.

Dyreceller inneholder poser som kalles lysosomer. Disse posene er cellens gjenvinningssenter. Innsiden av disse posene er sur, har en pH på 5 og inneholder mange enzymer som fordøyer proteiner, fett, sukker og DNA. Det sure miljøet i et lysosom hjelper til med å bryte ned molekyler for resirkulering. Imidlertid, hvis en eller flere av disse posene ved et uhell bryter opp inne i cellen, vil det sure innholdet søle ut i resten av cellen og gjøre hele cellen sur. Cellen har buffere som beskytter seg selv i tilfelle disse sølene skjer. Siden buffere motstår en endring i pH, vil noen få lysosomer som bryter opp ikke gjøre pH i en celle surere.

Faren for en endring i pH i en celle er at pH dramatisk påvirker strukturen til proteiner. Cellen er laget av mange forskjellige typer proteiner, og hvert protein fungerer bare når det har sin rette tredimensjonale form. Formen på et protein holdes på plass av attraktive krefter inne i proteinet, som mange mini-magneter her og der som kobles sammen for å holde hele proteinet på plass. Noen av disse magnetene mister magnetkraften hvis pH endres. Derfor, hvis innsiden av en celle blir for sur eller for basisk, begynner proteiner å miste formen og fungerer ikke lenger. Cellen blir som en fabrikk uten arbeidere og uten reparatører. Derfor forhindrer buffere inne i en celle at dette skjer.

I 2014 rapporterte tidsskriftet "Nature" en veldig spennende oppdagelse fra japanske stamcelleforskere. Normale voksne celler som hudceller og hjerneceller kan gjøres om til stamceller når de plasseres i et surt miljø. Stamceller er celler som har potensial til å bli en hvilken som helst type celle i kroppen, noe som gjør dem veldig lovende som kur for medisinske problemer. Døde, manglende eller ødelagte celler kan erstattes av nye celler. Stamceller kan tas fra et knust embryo, noe som er veldig kontroversielt når det gjelder menneskelige embryoer, så det å være i stand til å gjøre voksne celler til stamceller er et spennende trinn for biomedisinsk vitenskap. Det denne studien forteller oss er at buffere inne i en celle sannsynligvis også forhindrer at cellen glemmer sin voksne identitet og blir en stamcelle.