Pamiętasz historię Złotowłosej i trzech niedźwiedzi? Kiedy Złotowłosa wchodzi do domu niedźwiedzi, próbuje owsianki i stwierdza, że pierwsza jest za gorąca, a druga za zimna. Kiedy próbuje trzeciego, znajduje owsiankę, która jest… dokładnie. W ten sam sposób, w jaki Złotowłosa chciała owsianki, która była idealna do jedzenia, organizmy chciały środowiska, które jest dokładnie. Ale co to jest? dokładnie dla organizmu?
Fizjologiczne pH
Krew ludzka jest nieznacznie podstawowy o pH około 7,4. Gdy tylko pH krwi spadnie poniżej 7,35, uważa się, że osoba znajduje się w kwasicy fizjologicznej (co jest złe). Gdy tylko pH spadnie poniżej 7,0, może stać się śmiertelne.
Jak więc organizm utrzymuje prawidłowe pH przez cały dzień, bez względu na sytuację? Wykorzystuje biologiczny system buforowania.
Czym są bufory biologiczne?
ZA bufor biologiczny jest substancją organiczną, która ma neutralizujący wpływ na jony wodorowe. W ten sposób bufor biologiczny pomaga utrzymać prawidłowe pH organizmu, dzięki czemu procesy biochemiczne przebiegają optymalnie.
Większość buforów składa się ze słabego kwasu i słabej zasady. Pomagają utrzymać dane pH nawet po dodaniu kwasu lub zasady. Na przykład krew zawiera kwas węglowy (H2WSPÓŁ3)-wodorowęglan (HCO3-) System buforowy. W tym układzie słaby kwas dysocjuje w niewielkim stopniu, dając jony wodorowęglanowe. Jony te są zdolne do wiązania dodatkowego H+jony krążące we krwi. Regeneruje to słaby kwas i zmniejsza ilość H+ jony w roztworze.
Kiedy to może się zdarzyć? Cóż, ćwiczenia zwiększają ilość jonów wodoru unoszących się we krwi. Kiedy to nastąpi, do gry wchodzi układ buforujący kwas węglowy-wodorowęglan. Wychwytując nadmiar jonów wodorowych, pH krwi nie staje się zbyt kwaśne.
Dlaczego bufory mają znaczenie?
Komórki funkcjonują w wąskim zakresie pH. Podobnie jak wiele enzymów, które pomagają trawić pokarm, wytwarzać energię i przekazywać sygnały między komórkami nerwowymi. W związku z tym ważne jest, aby pH w organizmie iw tych komórkach nie różniło się drastycznie. W przeciwnym razie przestaną wykonywać pracę, do której są potrzebne. Aby upewnić się, że tak się nie stanie, bufory znajdują się we wszystkich biologicznie istotnych roztworach.
Bufory biologiczne mogą być również systemy buforowe które pomagają utrzymać stałe pH w pobliżu pH fizjologicznego. Przeprowadzając eksperymenty z poszczególnymi składnikami komórek lub poszczególnymi białkami, naukowcy muszą brać pod uwagę używany przez siebie bufor. Bez dobrego bufora aktywność składnika, który chcą badać, może się zmniejszyć.
Na przykład, jeśli naukowiec pracuje z białkiem, które działa w mózgu przy pH 7,4, ale używa buforu o pH 8,0, to białko nie będzie funkcjonować optymalnie. Zamiast tego naukowiec powinien przestawić się na bufor bliższy pH, w którym faktycznie funkcjonuje białko. W ten sposób naukowiec może obserwować funkcjonowanie białka w środowisku zbliżonym do jego naturalnego środowiska.
Jakie są przykłady buforów biologicznych?
Istnieje wiele różnych buforów biologicznych produkowanych i sprzedawanych w wyraźnym celu utrzymania fizjologicznego pH. Jest to bardzo ważne dla naukowca pracującego z biologicznie istotnymi materiałami. Bufory te dobrze radzą sobie z utrzymaniem stałego pH w pobliżu 7,4. Bardzo powszechnie stosowanym buforem biologicznym jest HEPES kwas (4-(2-hydroksyetylo)-1-piperazynoetanosulfonowy). Ten bufor jest bardzo dobry w utrzymywaniu stałego pH między 6,8 a 8,2.
Bufory należy dobierać w oparciu o wiedzę o pH, w którym chcesz pracować i zakresie, w którym musisz mieć stałe pH.