Съдържание
Целият живот на планетата е съставен от четири основни химикали; въглехидрати, липиди, протеини и нуклеинови киселини. В основата си, четирите от тези молекули съдържат въглерод и водород и са част от клон на науката, наречен биохимия, който смесва биология и органична химия. Докато четирите категории имат някои сходства, включването на различни групи атоми, наречени функционални групи, променя напълно функцията на химичното вещество. Въпреки че много от тези функционални групи нямат ефект върху pH, някои от тези функционални групи могат да изместят pH на течностите в организма. Поддържането на рН е жизненоважно за доброто състояние на организмите, така че е важно да се знае как взаимодействат тези функционални групи.
Определение на киселини и основи
Киселините и основите са противоположни части на плъзгаща се скала, известна като pH. PH скалата измерва количеството на положителните водородни йони, отсега нататък Н +, които са в разтвор по отношение на количеството на хидроксидните йони, обозначени с OH-. Междинната точка на скалата е pH7, а при pH7 количеството на Н + йони и OH-йони са в пълен баланс. Общата скала на pH варира от нула до четиринадесет. Всичко, което добавя H + йони към разтвора, се нарича киселина и то измества рН по-ниско. Следователно, всяко pH от 0-6.9 се счита за кисело. Всичко, което дарява OH- към разтвор или свързва H + йони, се счита за основа и повишава рН, като прави рН 7,1 - 14 основни. Колкото по-далеч е изменението от pH на 7, толкова по-вредно вещество може да бъде във всяка посока. Стомашната киселина е рН 2, което е изключително силна киселина и лугата е изключително силна база за сравнение.
Некисели функционални групи
Повечето функционални групи имат почти никакъв ефект върху киселинността на молекулата. Кетонът няма водород, който да дарява в разтвор, или места за приемане на водород. Хидроксилът, който е просто ОН, свързан с молекулата, би могъл да загуби водорода си, правейки го кисел, но не така нормално взаимодейства молекулата. Алдехидът трябва да губи водород, но той е свързан с въглеродна молекула и въглеродът никога не обича да изпуска водородите си. И накрая, сулфхидрилът, който е свързан с SH, по-често обича да намира други сулфхидрили, с които да се свързва, за разлика от даряването на водород към разтвора. Следователно, нито една от тези групи обикновено не се свързва с ниво на киселинност.
Карбоксилни
Карбоксилната функционална група често се нарича киселинна група, тъй като е много кисела. Кислородът има много висока електроотрицателност, което означава, че обича да съхранява електрони. Със ОН в края на карбокси, двойно свързаният кислород обикновено предлага помощ при натрупването на електрони, а водородът, който се свързва, просто пада в разтвор и понижава pH. Карбоксилните групи се намират в мастни киселини, които образуват мазнини, масла и восъци, когато се комбинират с други молекули. Карбоксилите също са част от аминокиселините, които са градивните елементи на протеините.
фосфат
Фосфатната група може да дарява до два водорода на молекула, което го прави и много кисел. Както беше посочено по-горе, кислородът има висока електроотрицателност и един поглед към фосфатната молекула показва, че има четири кислорода, заобикалящи фосфатната молекула. Тези четири кислорода ще опитат да изтеглят електроните, които се споделят с двете ОН връзки, а двата водорода обикновено се губят и попадат в разтвора като H + йони, като понижават pH.
амино
Другата половина на аминокиселините са аминогрупите. Азотът често функционира като водороден акцептор в биологичните системи. В нормалното си състояние аминогрупата съществува като азот и два водорода, както е показано тук, но тя може да приеме друг водород от разтвор, който води до повишаване на pH на системата, което го прави по-основен. Тъй като основата на всички аминокиселини е карбоксил, въглерод с различна функционална група и амино група, обикновено това се случва, че карбоксилът дарява водорода си в разтвор, но амино групата приема водород от разтвор, като общото pH остава същото.