จำเรื่องราวของโกลดิล็อคส์กับหมีสามตัวได้ไหม? เมื่อโกลดิล็อคส์เข้าไปในบ้านหมี เธอลองโจ๊กและพบว่าอันแรกร้อนเกินไป และอันที่สองเย็นเกินไป เมื่อเธอลองอันที่สาม เธอก็เจอโจ๊กที่ ถูกต้อง. ในทำนองเดียวกัน Goldilocks ต้องการโจ๊กที่เหมาะที่จะกิน สิ่งมีชีวิตต้องการสภาพแวดล้อมที่เป็น ถูกต้อง. แต่มันคืออะไร ถูกต้อง สำหรับสิ่งมีชีวิต?
pH ทางสรีรวิทยา
เลือดมนุษย์เล็กน้อย ขั้นพื้นฐาน ด้วย pH ประมาณ 7.4 ทันทีที่ค่า pH ของเลือดลดลงต่ำกว่า 7.35 บุคคลจะถือว่าอยู่ในภาวะกรดทางสรีรวิทยา (ซึ่งไม่ดี) ทันทีที่ค่า pH ลดลงต่ำกว่า 7.0 ก็อาจถึงแก่ชีวิตได้
แล้วร่างกายจะรักษาค่า pH ที่ถูกต้องตลอดทั้งวันได้อย่างไรไม่ว่าสถานการณ์จะเป็นอย่างไร? มันใช้ประโยชน์จากระบบบัฟเฟอร์ทางชีวภาพ
บัฟเฟอร์ชีวภาพคืออะไร?
อา บัฟเฟอร์ชีวภาพ เป็นสารอินทรีย์ที่มีผลเป็นกลางต่อไฮโดรเจนไอออน ด้วยวิธีนี้ บัฟเฟอร์ชีวภาพจะช่วยรักษาร่างกายให้มีค่า pH ที่ถูกต้อง เพื่อให้กระบวนการทางชีวเคมีทำงานต่อไปได้อย่างดีที่สุด
บัฟเฟอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยกรดอ่อนและเบสอ่อน ช่วยรักษาค่า pH ที่กำหนดแม้หลังจากเติมกรดหรือเบสแล้ว ตัวอย่างเช่น เลือดมีกรดคาร์บอนิก (H2CO3)-ไบคาร์บอเนต (HCO
3-) ระบบบัฟเฟอร์ ในระบบนี้ กรดอ่อนจะแยกตัวออกเล็กน้อย ทำให้เกิดไอออนของไบคาร์บอเนต ไอออนเหล่านี้สามารถจับH .พิเศษได้+ไอออนที่ลอยอยู่ในเลือด นี้จะปฏิรูปกรดอ่อนและลดปริมาณของH+ ไอออนในสารละลายสิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อใด การออกกำลังกายจะเพิ่มปริมาณไฮโดรเจนไอออนที่ลอยอยู่ในเลือดของคุณ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ระบบบัฟเฟอร์ของกรดคาร์บอนิก-ไบคาร์บอเนตจะเข้ามามีบทบาท การจับไฮโดรเจนไอออนส่วนเกินจะทำให้ pH ในเลือดของคุณไม่เป็นกรดมากเกินไป
เหตุใดบัฟเฟอร์จึงมีความสำคัญ
เซลล์ทำงานในช่วง pH ที่แคบ เอนไซม์หลายชนิดที่ช่วยให้คุณย่อยอาหาร สร้างพลังงาน และส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ประสาทก็เช่นกัน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่ค่า pH ในร่างกายและในเซลล์เหล่านี้จะไม่แตกต่างกันอย่างมาก มิฉะนั้น พวกเขาจะหยุดทำงานที่คุณต้องการทำ เพื่อให้แน่ใจว่าสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น พบบัฟเฟอร์ในสารละลายที่เกี่ยวข้องทางชีวภาพทั้งหมด
บัฟเฟอร์ชีวภาพยังสามารถ ระบบบัฟเฟอร์ ที่ช่วยรักษาค่า pH ให้คงที่รอบค่า pH ทางสรีรวิทยา เมื่อทำการทดลองกับส่วนประกอบแต่ละส่วนของเซลล์หรือโปรตีนแต่ละตัว นักวิทยาศาสตร์ต้องคำนึงถึงบัฟเฟอร์ที่ใช้ด้วย หากไม่มีบัฟเฟอร์ที่ดี กิจกรรมของส่วนประกอบที่ต้องการศึกษาอาจลดลง
ตัวอย่างเช่น หากนักวิทยาศาสตร์ทำงานกับโปรตีนที่ทำงานในสมองที่ pH 7.4 แต่นักวิทยาศาสตร์ใช้บัฟเฟอร์ pH 8.0 โปรตีนก็จะทำงานได้ไม่เต็มที่ นักวิทยาศาสตร์ควรเปลี่ยนไปใช้บัฟเฟอร์ใกล้กับ pH ที่โปรตีนทำงานจริง วิธีนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตการทำงานของโปรตีนในสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ
ตัวอย่างของบัฟเฟอร์ชีวภาพคืออะไร?
มีบัฟเฟอร์ทางชีวภาพหลายชนิดที่ผลิตและจำหน่ายเพื่อจุดประสงค์ที่ชัดเจนในการรักษาค่า pH ทางสรีรวิทยา นี่เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับวัสดุที่เกี่ยวข้องทางชีวภาพ บัฟเฟอร์เหล่านี้สามารถรักษา pH ให้คงที่ได้ใกล้ 7.4 บัฟเฟอร์ทางชีวภาพที่ใช้กันมากเรียกว่า เฮเปส (4-(2-ไฮดรอกซีเอทิล)-1-ไพเพอราซินีเอทาเนสซัลโฟนิก แอซิด). บัฟเฟอร์นี้ดีมากในการรักษา pH ให้คงที่ระหว่าง 6.8 ถึง 8.2
ควรเลือกบัฟเฟอร์ตามความรู้เกี่ยวกับ pH ที่คุณต้องการทำงานและช่วงที่คุณต้องการให้มี pH คงที่