Pamätáte si príbeh Zlatovlásky a troch medveďov? Keď Zlatovláska vojde do domu medveďov, vyskúša kašu a zistí, že prvá je príliš horúca a druhá príliš studená. Keď skúsi to tretie, nájde kašu, ktorá je akurát. Rovnakým spôsobom chcela Zlatovláska aj kašu, ktorá bola ideálna na konzumáciu, aj organizmy chceli prostredie, ktoré je akurát. Ale čo je akurát pre organizmus?
Fyziologické pH
Ľudská krv je mierne základné s pH okolo 7,4. Len čo pH krvi klesne pod 7,35, považuje sa človek za človeka vo fyziologickej acidóze (čo je zlé). Akonáhle pH klesne pod 7,0, môže sa to stať osudným.
Ako si teda telo udržuje správne pH počas celého dňa bez ohľadu na to, aká je situácia? Využíva biologický pufrovací systém.
Čo sú biologické pufre?
A biologický pufer je organická látka, ktorá má neutralizačný účinok na vodíkové ióny. Týmto spôsobom pomáha biologický pufer udržiavať telo na správnom pH, aby biochemické procesy mohli pokračovať v optimálnom chode.
Väčšina tlmivých roztokov pozostáva zo slabej kyseliny a slabej zásady. Pomáhajú udržiavať dané pH aj po pridaní kyseliny alebo zásady. Napríklad krv obsahuje kyselinu uhličitú (H
2CO3) bikarbonát (HCO.)3-) nárazníkový systém. V tomto systéme slabá kyselina v malej miere disociuje a dáva bikarbonátové ióny. Tieto ióny sú schopné viazať extra H+ióny plávajúce v krvi. Toto reformuje slabú kyselinu a znižuje množstvo H+ ióny v roztoku.Kedy sa to môže stať? Cvičenie zvyšuje množstvo vodíkových iónov, ktoré sa vznášajú v krvi. Keď k tomu dôjde, prichádza na rad systém tlmenia kyseliny uhličitej a hydrogenuhličitanu. Zachytávaním prebytočných vodíkových iónov sa pH vašej krvi nestáva príliš kyslé.
Prečo sú vyrovnávacie pamäte dôležité?
Bunky fungujú v úzkom rozmedzí pH. Rovnako tak urobte veľa enzýmov, ktoré vám pomôžu stráviť jedlo, vyrobiť energiu a prenášať signály medzi nervovými bunkami. Preto je nevyhnutné, aby sa pH v tele a v týchto bunkách drasticky nemenilo. V opačnom prípade prestanú robiť prácu, ktorú potrebujete. Aby sa tak nestalo, vo všetkých biologicky relevantných roztokoch sa nachádzajú pufre.
Biologické pufre môžu byť tiež nárazníkové systémy ktoré pomáhajú udržiavať stabilné pH okolo fyziologického pH. Pri vykonávaní experimentov s jednotlivými zložkami buniek alebo s jednotlivými bielkovinami musia vedci brať do úvahy tlmivý roztok, ktorý používajú. Bez dobrého tlmivého roztoku môže aktivita zložky, ktorú chcú študovať, klesnúť.
Napríklad, ak vedec pracuje s proteínom, ktorý funguje v mozgu pri pH 7,4, ale vedec používa pufer s pH 8,0, potom nebude proteín fungovať optimálne. Namiesto toho by mal vedec prejsť na tlmivý roztok bližšie k pH, v ktorom proteín skutočne funguje. Vedec tak môže pozorovať fungovanie bielkovín v prostredí podobnom jeho prírodnému prostrediu.
Aké sú príklady biologických pufrov?
Existuje veľa rôznych biologických pufrov vyrábaných a predávaných na výslovné účely udržiavania fyziologického pH. To je veľmi dôležité pre vedca pracujúceho s biologicky relevantnými materiálmi. Tieto pufre dobre udržiavajú stabilné pH okolo 7,4. Veľmi bežne používaný biologický pufer sa nazýva HEPES Kyselina (4- (2-hydroxyetyl) -1 -piperazínetánsulfónová). Tento pufer je veľmi dobrý pri udržiavaní stabilného pH medzi 6,8 a 8,2.
Pufre by sa mali vyberať na základe znalosti pH, na ktorom chcete pracovať, a rozsahu, v ktorom musíte mať stabilné pH.
