Τι βασίζονται τα κύτταρα για να διατηρήσουν ένα σταθερό pH στο περιβάλλον τους;
1. Buffers:
* buffer είναι διαλύματα που αντιστέκονται στις μεταβολές στο ρΗ όταν προστίθενται οξέα ή βάσεις.
* Σύστημα ρυθμιστικού διαλύματος διττανθρακικού άλατος είναι ένα σημαντικό ρυθμιστικό διάλυμα στο αίμα και τα ενδοκυτταρικά υγρά. Περιλαμβάνει την αναστρέψιμη αντίδραση μεταξύ ιόντων καρβονικού οξέος (H2CO3) και διττανθρακικού (HCO3-), τα οποία μπορούν να εξουδετερώσουν τόσο τα οξέα όσο και τις βάσεις.
* Σύστημα φωσφορικού ρυθμιστικού διαλύματος είναι ένα άλλο σημαντικό buffer, ιδιαίτερα εντός των κυττάρων. Περιλαμβάνει την αναστρέψιμη αντίδραση μεταξύ ιόντων φωσφορικού διυδρογόνου (H2PO4-) και ιόντων φωσφορικού υδρογόνου (HPO42-), τα οποία μπορούν επίσης να εξουδετερώσουν τα οξέα και τις βάσεις.
* πρωτεΐνες μπορεί επίσης να ενεργεί ως ρυθμιστικά λόγω της παρουσίας αμινοξέων με ιονίζουσες πλευρικές αλυσίδες.
2. Πρωτεΐνες μεταφοράς μεμβράνης:
* Τα κύτταρα χρησιμοποιούν πρωτεΐνες μεταφοράς μεμβράνης να μεταφέρουν ενεργά ιόντα υδρογόνου (Η+) στις μεμβράνες τους.
* Αντλίες πρωτονίων Χρησιμοποιήστε ενέργεια για να αντλήσετε H+ από το κελί, διατηρώντας ένα όξινο περιβάλλον μέσα.
* Αντιπώροι Ανταλλαγή Η+ για άλλα ιόντα, όπως ιόντα νατρίου (Na+), συμβάλλοντας στη ρύθμιση του ρΗ.
3. Μεταβολικές διαδικασίες:
* Ορισμένες μεταβολικές διεργασίες μπορεί να δημιουργήσει ή να καταναλώσει H+, επηρεάζοντας το pH.
* Κυτταρική αναπνοή παράγει CO2, το οποίο αντιδρά με νερό για να σχηματίσει ανθρακικό οξύ, συμβάλλοντας στην οξύτητα.
* Αναερόβιος μεταβολισμός παράγει γαλακτικό οξύ, το οποίο μπορεί επίσης να μειώσει το pH.
* Ένζυμα Συμμετέχει στον μεταβολισμό μπορεί να συμβάλει στη διατήρηση του PH με καταλυτική αντιδράσεις που είτε απελευθερώνουν είτε καταναλώνουν Η+.
4. Μηχανισμοί ανατροφοδότησης:
* Τα κύτταρα έχουν μηχανισμούς ανάδρασης Αυτή η αίσθηση μεταβολών στο pH και ενεργοποιεί τις κατάλληλες αποκρίσεις.
* Για παράδειγμα, εάν το ρΗ μειωθεί (γίνεται πιο όξινο), τα κύτταρα μπορεί να αυξήσουν τη δραστικότητα των αντλιών πρωτονίων για να εκδιώξουν Η+ ή να ενεργοποιήσουν ένζυμα που καταναλώνουν Η+.
* Αντίθετα, εάν το ρΗ αυξάνεται (γίνεται πιο αλκαλικό), τα κύτταρα μπορεί να μειώσουν τη δραστικότητα της αντλίας πρωτονίων ή να ενεργοποιήσουν ένζυμα που παράγουν Η+.
Η διατήρηση ενός σταθερού ρΗ είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία των κυττάρων επειδή:
* Ένζυμα είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στο ρΗ και λειτουργούν βέλτιστα μέσα σε ένα στενό εύρος pH.
* Κυτταρικές δομές , όπως οι μεμβράνες και οι πρωτεΐνες, μπορούν να καταστραφούν από ακραίο ρΗ.
* Μεταβολικές διαδικασίες διαταράσσονται από αλλαγές στο pH.
Ως εκ τούτου, τα κύτταρα βασίζονται σε μια πολύπλοκη αλληλεπίδραση ρυθμιστικών ρυθμίσεων, πρωτεΐνες μεταφοράς μεμβράνης, μεταβολικές διεργασίες και μηχανισμούς ανατροφοδότησης για τη διατήρηση ενός σταθερού περιβάλλοντος PH που είναι απαραίτητο για την επιβίωση και τη λειτουργία τους.
