Buffers rolle i celler

Buffere er kemikalier, der hjælper en væske med at modstå at ændre dets sure egenskaber, når der tilføjes andre kemikalier, der normalt vil medføre en ændring i disse egenskaber. Buffere er vigtige for levende celler. Dette skyldes, at buffere opretholder den rigtige pH for en væske. Hvad er pH? Det er et mål for, hvor sur en væske er. For eksempel har citronsaft en lav pH-værdi på 2 til 3 og er meget sur - det er også juicen i din mave, der nedbryder mad. Da sure væsker kan ødelægge proteiner, og celler er fulde af proteiner, er celler nødt til at have buffere inden i og uden for dem for at beskytte deres proteinmaskiner. PH-værdien inde i en celle er omkring 7, der betragtes som neutral som rent vand.
Hvad er en buffer?

Det modsatte af et kemikalie, der er en syre, er et kemikalie, der er en base, og begge kan eksistere i en væske. En syre frigiver en hydrogenion i en væske, mens en base tager en hydrogenion ud af væsken. Jo mere fritflydende brintioner der er i en væske, desto surere bliver væsken. Således gør syrer en væske surere, og baser gør en væske mere basisk - basisk er en anden måde at sige mindre sur på. Buffere er kemikalier, der let kan frigive eller optage brintioner i en væske, hvilket betyder, at de er i stand til at modstå en ændring i pH ved at kontrollere, hvor mange fritflydende brintioner der er. PH-skalaen varierer fra 0 til 14. En pH fra 0 til 7 betragtes som sur, og en pH fra 7 til 14 betragtes som basisk. En pH-værdi på 7 i midten er neutral og er rent vand. Forskellige buffere opretholder forskellige pH-værdier, men dem inde i en celle opretholder en pH-værdi på omkring 7,2.
Beskyt mod utilsigtet spild

Dyreceller indeholder poser kaldet lysosomer. Disse poser er cellens genvindingscenter. Indersiden af disse poser er sure, har en pH på 5 og indeholder mange enzymer, der fordøjer proteiner, fedt, sukker og DNA. Det sure miljø i et lysosom hjælper med at nedbryde molekyler til genanvendelse. Hvis en eller flere af disse poser imidlertid ved et uheld bryder åbent inde i cellen, vil det sure indhold spildes i resten af cellen og gøre hele cellen sur. Cellen har buffere, der beskytter sig selv i tilfælde af, at dette spild opstår. Da buffere modstår en ændring i pH-værdi, vil nogle få lysosomer, der bryder åbent, ikke gøre pH-værdien i en celle mere sur.
pH-værdi påvirker proteinform -

pH påvirker dramatisk strukturen af proteiner. Cellen er lavet af mange forskellige typer proteiner, og hvert protein fungerer kun, når det har sin rette tredimensionelle form. Formen på et protein holdes på plads af attraktive kræfter inde i proteinet, ligesom mange minimagneter her og der, der forbinder for at holde hele proteinet på plads. Nogle af disse magneter mister deres magnetiske kraft, hvis pH ændres. Derfor, hvis indersiden af en celle bliver for sur eller for basisk, begynder proteiner at miste sin form og fungerer ikke længere. Cellen bliver som en fabrik uden arbejdere og uden reparatører. Derfor forhindrer buffere inde i en celle, at dette sker.
Ændring af pH-værdien kan skabe stamceller

I 2014 rapporterede tidsskriftet “Nature” om en meget spændende opdagelse fra japanske stamcelleforskere. Normale voksne celler, såsom hudceller og hjerneceller, kan omdannes til stamceller, når de placeres i et surt miljø. Stamceller er celler, der har potentialet til at blive en hvilken som helst type celle i kroppen, hvilket gør dem meget lovende som helbredelse for medicinske problemer. Døde, manglende eller ødelagte celler kan erstattes af nye celler. Stamceller kan tages fra et knust embryo, hvilket er meget kontroversielt når det kommer til menneskelige embryoner, så det at være i stand til at omdanne voksne celler til stamceller er et spændende trin for biomedicinsk videnskab. Hvad denne undersøgelse fortæller os, er, at buffere inde i en celle sandsynligvis forhindrer cellen i at glemme dens voksne identitet og blive en stamcelle.