Η ρύθμιση της Οξύτητας στον Ανθρώπινο οργανισμό. Μέρος Δεύτερο. Η επίδραση του PH στην δράση πρωτείνων και ενζύμων και στο νευρομυικό σύστημα
της Δήμητρας Σπανού, Χημικού, μόνιμη καθηγήτριας Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης του 1ου Γυμνασίου Δάφνης.
Το ξύλο που πελεκήθηκε σύμφωνα με τα νερά του γίνεται χρήσιμο.
Έτσι, ακολουθώντας τη φύση των ανθρώπων, ο συνετός γίνεται κυβερνήτης
Γι' αυτό, ο μεγάλος ράφτης κόβει λίγο
Από το ΤΑΟ ΤΕ ΚΙΝΓΚ
αφιερώνω σε δυο ανθρώπους που είχα παλιά στην ζωή μου, (ΔΠ και ΑΣ)
και τους εύχομαι
και να προχωρήσουν όπως το επιθυμούν
σε επεξεργασία
Το PH στον οργανισμό
Ο ι λειτουργίες του οργανισμού γίνονται κάτω από καθορισμένες συνθήκες και βέβαια μια από αυτές είναι τα όρια μέσα στα οποία κυμαίνεται η οξύτητα (οι τιμές του PH). Με την μεταβολή του PH στο αίμα μεταβάλεται και το υγρό των ιστών και επίσης η μεταβολή περνά και στο εσωτερικό των κυττάρων. Οι επιδράσεις λοιπόν από μια μεταβολή του μπορεί να επιρρεάσουν οποιανδήποτε λειτουργία του οργανισμού.
Η επίδραση του Ph στην δραστικότητα ενζύμων
Η δράση των περισσοτέρων ενζύμων εξαρτάται από το PH μέσα στο οποίο είναι διαλυμένα το ένζυμο και το υπόστρωμα . Η δράση των ενζύμων ισχύει μεταξύ κάποιων ορίων του Ph εξαρτώνται από το κάθε ένζυμο
Aυτό γιατί
η κάθε ενζύμου μπορεί να περιαμβάνει ομάδες που ιονίζονται και αυτές μπορεί να βρίσκονται στο ενεργό κέντρο του ενζύμου, σε κοντινές ή σε απομακρυσμένες πριοχές . Επίσης έχει παρατηρειθεί πως η δράση του ενζύμου εξαρτάται σε πολλές περιπτώσεις από την δράση αυτών των ομάδων και σε κάποιο PH η δράση του ενζύμου γίνεται βέλτιστη.
Συγκεκριμένα, ο ιονισμός των ομάδων εξαρτάται από την σταθερά χημικής ισορροπίας ομάδων του ενζύμου που συμμετέχουν στην κατάλυση, όπως των ιονιζόμενων ομάδων του ενεργού κέντρου του ενζύμου
ή από την σταθερά χημικής ισορροπίας των ομάδων του υποστρώματος που δεσμεύουν το ένζυμο για να σχηματίσουν το σύμπλοκο με το υπόστρωμα .
Η μεταβολη του Ph μπορεί να έχει επίδαση στο ενεργό κέντρο μεταβάλλοντας την δομή του, ή να καταστρέψει την δομή όλου του ενζύμου ή να επιρρεάει την σύνδεση των υπομονάδων του ενζύμου και την τεταρτοταγή δομη του ενζύμου.
Το Ph επιρρεάζει τον σχηματισμό ή όχι του συμπλόκου ένζυμο-υπόστρωμα και επίσης τον σχηματισμό των ιονισμένων ιμεσομερών μορφών του υποστρώματος
Η επίδραση του pH στην δέσμευση οξυγόνου από την αιμοσφαιρίνη
Η συγκέντρωση Η+ δεν είναι πάντοτε ίδια στα αναπνευστικά συστήματα. Το οξυγόνο που χρησιμοποιείται κατά την κυτταρική αναπνοή μεταφέρεται από την αιμογλοβίνη και παράγεται στην συνέχεια διοξείδιο του άνθρακα κατά τον μεταβολισμό. Αυτό μεταφέρεται στα αναπνευστικά όργανα με συνέπεια την πτώση του PH στα ερυθροκύτταρα κατά την αντίδραση CO2 + H2O <--> HCO3- + H+.
Στους πνεύμονες η εισροή οξυγόνου μεταφέρει την ισορροπία προς τα αριστερά με την απελευθέρωση CO2 από το διττανθρακικό ιόν (HCO3-). Το ελεύθερο CO2 που δημιουργείται εξατμίζεται
Η αιμογλοβίνη δεσμεύει το Οξυγόνο και μετατρέπεται σε οξυαιμοσφαιρίνη Hb4O2.
Σε περίπτωση που στο περιβάλλον υπάρχει αυξημένη συγκέντρωση Η+, το οξυγόνο αποδεσμεύεται από την αιμογλοβίνη ως εξής:
Hb2O4 + nH+ <--> Hb2Hn + 4O2
Η αύξηση των ανιόντων υδρογόνου (μείωση του Ph μπορεί να οφείλεται σε αυξημένη ανάγκη οξυγόγωσης στους ιστούς οπότε γίνεται αναερόβια αναπνοή με αποτέλεσμα την παραγωγή γαλακτικού οξέος ή κάποια άλλη αιτία. Γενικά όμως η πτώση του Ph μειώνει την συγγένεια του οξυγόνου προς την Hb και αυτό αποδεσμεύεται. Έχει διαπιστωθεί ότι την θέση του οξυγόνου στην οξυαιμοσφαιρίνη σε ορισμένες ομάδες του πρωτεινικού μορίου την παίρνει το υδρογόνο, κυρίως εκεί που υπάρχουν αμινοξέα ιστιδίνης τα οποία μετατρέπονται σε πρωτονιωμένη ιστιδίνη. Αυτή η πρωτονιωμένη μορφή μπορεί να σχηματίσει στην συνέχεια δεσμούς με το ασπαραγινικό οξύ δημιουργώντας γέφυρα άλατος.
Επίδραση του PH στην παραγωγή μελανίνης
Η μετατροπή της τυροσίνης σε σκουρόχρωμες πολυμερείς ενώσεις , τις μελανίνες που είναι ακανόνιστα πολυμερή και η σύνθεσή τους πραγματοποιείται με τη βοήθεια ενζύμου πρωτεινών. Φαίνεταιπως η δράση της εξαρτάται από το pH . 
Πειράματα έδειξαν πως το PH επιρρεάζει την παραγωγή και την ποιότητα της μελανίνης που δημιουργείται καθώς επιδρά στις πρωτείνες που συμμετέχουν.
Εξάρτηση της πέψης των υδατανθράκων από το PH στο Πεπτικό Σύστημα .
Τα ένζυμα που διασπούν τις πρωτείνες στο στομάχι εξαρτώνται επίσης από το PH
Η πέψη των υδατνθράκων (αμύλου) αρχίχει από το στόμα με την βοήθεια του ενζύμυ αμυλάση που είναι συστατικό του σίελου. Η αμυλάση όπως όλα τα ένζυμα βοηθά στην αναδιάταξη χημικών δεσμων. Στην περίπτωση του αμύλου, η αμυλάση βοηθά στην διάσπαση του πολυμερούς (αμυλο και γλυκογόνο) με τελικό στόχο την μαλτόζη (δισακχαριτης -διμερές). Για να γίνει όμως αυτό απαιτούνται ειδικές συνθήκες όπως ένα όριο τιμών για την οξύτητα μέσα στο οποίο η αμυλάση μπορεί να δράσει πάνω στο άμυλο. Εδώ έχουμε βέλτιστο ph είναι το 6,9 ενώ στο στομάχι που έχουμε αυξημένη οξύτητα λόγω γαστρικού υγρού η δραστικότητα της αυλάσης μηδενίζεταιι.
στην συνέχεια όμως
To xαμηλό PH στο στομάχι κατά την πέψη ενεργοποιεί τα ένζυμα με σημαντικότερα τις πεψίνες, τα οποία αρχικά εκκρίνονται από ορισμένα ειδικά κύτταρα ανενεργά. Ενεργοποιούνται όμως από το HCL του στομάχου με αυτοκατάλυση και διασπούν στην συνέχεια τους πεπτιδικούς δεσμούς των πρωτεινών της τροφής.
Η ρύθμιση της έκκρισης γαστρικού υγρού στο στομάχι εξαρτάται από το PH
Η έκκριση του γαστρικού υγρού στο πεπτικό εξαρτάται κυρίως από τον νευροδιαβιβαστή ακετυλοχολίνη και από την βασική ορμόνη του πεπτικού γαστρίνη Οι δύο αυτές ουσίες, προκαλούν ελευθέρωση ισταμίνης στο τοίχωμα του στομάχου η οποία διεγείρει την έκκριση HCl.
Στον μηχανισμό αυτό υπάρχει αυοπεριορισμός που εξαρτάται από το PH. Όταν το PH κατέβει στα 2,4 (αύξηση της οξύτητας) αναστέλλεται η περαιτέρω έκκριση γαστρίνης
Επίδραση του PH στην ροή του Καλίου στο κύτταρο μέσου της μεμβράνης του
H διαφορά δυναμικού της κυτταρικής μεμβράνης οφείλεται στην διαφορετική συγκέντρωση ιόντων (κλίση) μέσα και έξω από το κύτταρο.
Η αλλαγή στην συγκέντρωση του Κ+ ασκεί ισχυρή επίδραση στο δυναμικό ηρεμίας, η αλλαγή στην συγκέντρωση 
Cl- ασκεί μέτρια επίδραση στο δυναμικό ηρεμίας και αλλαγή στην συγκέντρωση του Νατρίου ελάχιστη επίδραση στο δυναμικό ηρεμίας
Το κάλιο βρίσκεται σε ισορροπία με ιόντα υδρογόνου και η συγκέντρωση τους επιρρεάζει την ροή του Καλίου δια μέσου της κυτταρικής μεμβράνης. Σε υψηλή συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου εκτοπίζονται ιόντα καλίου και εισέρχονται στο κυτταρόπλασμα όπου εκτοπίζουν ιόντα καλίου προς τα έξω. Έτσι η οξέωση στον οργανισμό συνδυάζεται με την υπερκαλιαιμία. Αντίθετα στην αύξηση του Ph διευκολύνεται η κίνηση καλίου προς το εσωτερικό του κυττάρου από έξω ( υποκαλιαιμία)
Η υπερκαλιαιμία (από οξέωση)
Στην Υποκαλιαιμία που συμβαίνει εκτός των άλλων περιπτώσεων και σε αυξημένη οξύτητα στον οργανισμό, επιρρεάζει η πόλωση και εκπόλωση των κυτταρικών μεμβρανών, το δυναμικό της κυτταρικής μεμβράνης , την μετάδοση των νευρικών ώσεων και προκαλεί μυική αδυναμία
Γενικά υπερκαλιαιμία η οποία μπορεί να οφείλεται και σε άλλους παράγοντες (απώλεια υγρών από το σώμα από εμετούς ή διάρροιες, ελλατωματική λειτουργία των νεφρών, καταστροφή κυττάρων ) μπορεί να εμφανίσει συμπτώματα σε συγκεκριμένα όργανα των οποίων οι μυες εξαρτώνται στην λειτουργία τους από την πόλωση και εκπόλωση των κυτταρικών μεμβρανών. Οι σκελετικοί μυες ,ο καρδιακός τα νεύρα και οι λείοι μυες. Καρδιακές διαταραχές, αρυθμίες, μυική αδυναμία και υποτονία, δυσκοιλιότητα είναι μερικά από τα συμπτώματα της υπερκαλιαιμίας που μπορεί να προκληθεί από την οξέωση .
Η ινσουλίνη βοηθά την είσοδο των ιόντων καλίου στο κύτταρο
Η υποκαλιαιμία (από αλκαλίωση)
Η αύξηση της οξύτητας (αλκαλίωση προκαλέι υποκαλιαιμία ) Υποκαλιαιμία επίσης εμφανίζεται
Επίδραση του PH στην σύσπαση των μυών
Η συσπαση των μυών οφείλεται σε έναν μηχανισμό που περιλαμβάνει δύο πρωτείνες που συνδέονται σε ένα σημείο τους και αποσυνδέονται κατόπιν επιδρασης μιας άλλης πρωτείνης της τροπονίνης και με την αφορμή της δέσμευσης ιόντων ασβεστίου σε αυτήν . Ο μηχανισμός περιγράφεται από
Τότε, κάθε μόριο τροπονίνης δεσμεύει 2 ιόντα ασβεστίου με αποτέλεσμα να μεταβάλλεται η δομή του και να επιδρά στην συνέχεια στην ανασταλτική πρωτείνη τροπομυοσίνη με την οποία δημιουργεί σύμπλοκο που είναι σταθερό σε ph από 7 έως 8,6.
Η δημιουργία αυτή του συμπλόκου αποδεσμεύει την τροπομυοσίνη από την θέση της και επιτρέπει την σύνδεση της ακτίνης με την μυοσίνη και την σύσπαση του μυός στην συνέχεια. Όπως καταλαβαίνουμε ένα PH διαφορετικό από τα όρια που ευνοείται η δημιουργία του συμπλόκου αυτού ( 7 έως 8,6. ) επιρεάζει την σύσπαση των μυών και την κίνηση.
Η επιδραση του PH Στην αιμοσφαιρίνη
Αυξημένο αρτηριακό PH αυξάνει την χημική συγγένεια της αιμοσφαιρινης με το οξυγόνο. Αποτέλεσμα είναι το οξυγόνο για την τροφοδοσία των κυττάρων να αποδεσμεύται δυσκολότερα από αυτήν και η τροφοδοσία των ιστών σε οξυγόνο να μειώνεται.
ακατεργαστο
Το δηλητήριο σκορπιου περιέχει τοξίνες που επιρρεάζουν τα κανάλια του Καλίου και ενισχύουν την παρατεταμένη ελευθέρωση ασβεστίου, σε νευρικά κύτταρα που συνδέονται με την παραγωγή Τ ανοσοποιητικών κυττάρων. Για τον λόγο αυτό, το δηλητήριο χρησιμοποιείται θεραπευτικά για αυτοάνοσες ασθένειες, όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας , η ρευματοειδής αρθρίτιδα, ο σακχαρώδης διαβήτης.
Μυική κίνηση
ΠΗΓΕΣ
Μαθήματα Βιοχημείας Εμμανουήλ Φραγκούλης
Επιτομη Φυσιολογία Ι. Χατζημηνά
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11434564
https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516-89132009000400024
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%99%CF%83%CF%84%CE%B1%CE%BC%CE%AF%CE%BD%CE%B7
Διαταραχές της οξεοβασικής ισοροπίας Μ.Ελισαφ