1。バッファリングシステム:
* バッファー 水素イオン(H+)を吸収または放出することにより、pHの変化に抵抗する物質です。それらはH+の「スポンジ」のように振る舞い、劇的な変動を防ぎます。
* 生物の一般的な緩衝液:
* 重炭酸塩緩衝液システム: これは、血液や他の体液で最も重要な緩衝液です。炭酸(H2CO3)と重炭酸塩イオン(HCO3-)の間の平衡が含まれます。
* リン酸緩衝液システム: このシステムは細胞内液で重要であり、腎機能に役割を果たします。それには、リン酸二水素(H2PO4-)とリン酸モノドロゲン(HPO42-)の間の平衡が含まれます。
* タンパク質バッファーシステム: タンパク質には、酸性群と塩基性基の両方を持つアミノ酸が含まれており、これは緩衝液として作用する可能性があります。
2。生理学的メカニズム:
* 呼吸器系: 肺は、血液中の二酸化炭素(CO2)の量を制御することにより、pHを調節するのに役立ちます。 CO2は血液に溶けて炭酸酸を形成し、これが重炭酸塩緩衝系に寄与します。 CO2を吐き出すと、血液の酸性度が低下します。
* 腎系: 腎臓は、過剰な水素イオン(H+)を排泄し、重炭酸塩イオン(HCO3-)を血液に再吸収することにより、pHを維持する上で重要な役割を果たします。
* 消化器系: 消化管は、食物のpHを緩衝し、酸を中和するのに役立つさまざまな物質を分泌します。
3。行動的適応:
* 呼吸率: 動物は呼吸速度を調整してCO2レベル、したがって血液pHを制御できます。たとえば、血液が酸性になりすぎると、動物はより速く呼吸してより多くのCO2を追い出すことができます。
* ダイエット: 草食動物のような一部の生物は、安定したpHを維持するのに役立つ食事を持っている可能性があります。
* 生息地の選択: 生物は、生理学に適したpHレベルの環境を探すことができます。
例:
* 人間: 私たちの体は7.4前後の血液pHを維持しています。呼吸器系と腎系は、それを狭い範囲内に保つために連携します。
* 魚: 酸性水に住んでいる魚は、えらを通して過剰なH+を排泄するなど、pHを調節するための特殊なメカニズムを進化させた可能性があります。
* 植物: 植物は、カリウムや塩化物などの特定のイオンを取り上げたり放出したりすることにより、内部液のpHを調整できます。
pH調節の重要性:
* 酵素機能の維持: 酵素は、化学反応を触媒するタンパク質です。ほとんどの酵素には、活性に最適なpH範囲があります。 劇的なpHの変化は、酵素機能を破壊し、代謝を破壊する可能性があります。
* 細胞膜の完全性: 細胞膜はpHの変化に敏感です。 極端なpHは膜構造に損傷を与え、細胞機能に影響を与える可能性があります。
* 生物全体の健康: 適切なpHを維持することは、全体的な健康と生存に不可欠です。
キーテイクアウト:
生物は、バッファリングシステム、生理学的メカニズム、および行動的適応の組み合わせを使用して、細胞および組織内で安定したpHを維持します。 これは、通常の生物学的プロセスと全体的な健康を維持するために重要です。