Di Riti Gupta
Aggiornato il 30 agosto 2022
Ricordi la storia di Riccioli d'oro e dei tre orsi? Quando Riccioli d'Oro entrò nella casa degli orsi, assaggiò ogni ciotola di porridge. Il primo era troppo caldo, il secondo troppo freddo e il terzo era perfetto. Allo stesso modo, gli organismi viventi cercano un ambiente “giusto”. Ma cosa significa “giusto” per una cellula o un organismo?
Il sangue umano è leggermente basico, con un pH normale di circa 7,4. Quando il pH del sangue scende al di sotto di 7,35, una persona è considerata in acidosi fisiologica, una condizione che può compromettere la funzione degli organi. Un pH inferiore a 7,0 è spesso fatale. Il corpo deve quindi mantenere un pH stabile durante il giorno, indipendentemente dall'attività, dalla dieta o dalla malattia.
Un tampone biologico è un composto organico che neutralizza gli ioni idrogeno in eccesso (H⁺), aiutando a mantenere l’ambiente interno del corpo entro un intervallo di pH ristretto. La maggior parte dei tamponi biologici sono costituiti da un acido debole e dalla sua base debole coniugata. Possono assorbire acidi o basi aggiunti e riportare la soluzione al suo pH originale.
L’esempio classico nel sangue è il sistema tampone acido carbonico-bicarbonato. L'acido carbonico (H₂CO₃) si dissocia per produrre ioni bicarbonato (HCO₃⁻). Quando gli ioni H⁺ in eccesso si accumulano, ad esempio durante un esercizio fisico intenso, gli ioni bicarbonato legano i protoni, riformando l'acido carbonico e prevenendo un pericoloso calo del pH.
Gli enzimi e i processi cellulari funzionano in modo ottimale solo all’interno di una ristretta finestra di pH. Anche una piccola deviazione può arrestare le reazioni metaboliche, compromettere la segnalazione nervosa e compromettere l’immunità. I tamponi biologici sono quindi onnipresenti nei sistemi viventi, garantendo che le cellule e i tessuti rimangano funzionali in condizioni mutevoli.
Nella ricerca di laboratorio, la scelta del tampone può influenzare notevolmente i risultati sperimentali. Ad esempio, una proteina che opera a pH fisiologico (≈7,4) può perdere attività se studiata in un tampone a pH 8,0. La corrispondenza del pH del tampone con l'ambiente nativo della proteina consente ai ricercatori di osservare il comportamento naturale e ottenere dati affidabili.
Gli scienziati utilizzano una varietà di tamponi disponibili in commercio per mantenere il pH fisiologico. Uno dei più utilizzati è l'HEPES (acido 4-(2-idrossietil)-1-piperazinatansolfonico), che mantiene un pH costante tra 6,8 e 8,2. Quando si seleziona un tampone, i ricercatori considerano il pH target e l'intervallo entro il quale è richiesta la stabilità.
La scelta del tampone appropriato è essenziale sia per la fisiologia clinica che per la sperimentazione biochimica, poiché garantisce che i sistemi viventi e i loro componenti funzionino come in natura.
