Буферы - это химические вещества, которые помогают жидкости противостоять изменению ее кислотных свойств при добавлении других химикатов, которые обычно вызывают изменение этих свойств. Буферы необходимы для живых клеток. Это потому, что буферы поддерживают правильный pH жидкости. Что такое pH? Это показатель кислотности жидкости. Например, лимонный сок имеет низкий pH от 2 до 3 и очень кислый, как и сок в желудке, который расщепляет пищу. Поскольку кислые жидкости могут разрушать белки, а клетки забиты белками, клетки должны иметь буферы внутри и снаружи, чтобы защитить свои белковые машины. Уровень pH внутри клетки составляет около 7, что считается нейтральным, как чистая вода.
Что такое буфер?
Противоположность химическому веществу, являющемуся кислотой, - это химическое вещество, являющееся основанием, и оба могут существовать в жидкости. Кислота выделяет ион водорода в жидкость, а основание выводит ион водорода из жидкости. Чем больше свободно плавающих ионов водорода в жидкости, тем более кислой становится эта жидкость. Таким образом, кислоты делают жидкость более кислой, а основания делают жидкость более щелочной. Основное - это еще один способ сказать менее кислый. Буферы - это химические вещества, которые могут легко выделять или поглощать ионы водорода в жидкости, что означает, что они способны противостоять изменению pH, контролируя количество свободно плавающих ионов водорода. Шкала pH колеблется от 0 до 14. PH от 0 до 7 считается кислым, а pH от 7 до 14 считается основным. Среднее значение pH 7 соответствует нейтральной и чистой воде. Различные буферы поддерживают разный pH, но те, что находятся внутри клетки, поддерживают pH около 7,2.
Защита от случайных разливов
Клетки животных содержат мешочки, называемые лизосомами. Эти пакеты являются центром переработки ячейки. Внутренняя часть этих пакетов кислая, имеет pH 5 и содержит много ферментов, которые переваривают белки, жиры, сахара и ДНК. Кислая среда внутри лизосом помогает расщеплять молекулы для повторного использования. Однако, если один или несколько из этих мешочков случайно разорвутся внутри клетки, кислотное содержимое выльется в остальную часть клетки и сделает всю клетку кислой. В ячейке есть буферы, которые защищают себя в случае разлива. Поскольку буферы сопротивляются изменению pH, несколько лизосом, которые прорываются, не сделают pH внутри клетки более кислым.
pH влияет на форму белка
Опасность изменения pH внутри клетки заключается в том, что pH резко влияет на структуру белков. Клетка состоит из множества различных типов белков, и каждый белок работает только тогда, когда он имеет правильную трехмерную форму. Форма белка поддерживается силами притяжения внутри белка, как и многие мини-магниты то тут, то там, которые соединяются, чтобы удерживать весь белок на месте. Некоторые из этих магнитов теряют свою магнитную силу при изменении pH. Следовательно, если внутренняя часть клетки становится слишком кислой или слишком щелочной, белки начинают терять свою форму и перестают работать. Клетка превращается в фабрику без рабочих и без ремонтников. Следовательно, буферы внутри ячейки предотвращают это.
Стволовые клетки могут образоваться при изменении pH
В 2014 году журнал Nature сообщил об очень захватывающем открытии японских исследователей стволовых клеток. Нормальные взрослые клетки, такие как клетки кожи и клетки мозга, могут быть превращены в стволовые клетки при помещении в кислую среду. Стволовые клетки - это клетки, которые могут стать клетками любого типа в организме, что делает их очень многообещающими для лечения медицинских проблем. Мертвые, отсутствующие или сломанные клетки можно заменить новыми. Стволовые клетки могут быть взяты из раздавленного эмбриона, что очень спорно, когда речь идет об эмбрионах человека, поэтому возможность превращать взрослые клетки в стволовые - захватывающий шаг для биомедицинской науки. Это исследование говорит нам о том, что буферы внутри клетки также, вероятно, не дают клетке забыть о своей взрослой идентичности и превратиться в стволовую клетку.