Obsah
Celý život na planéte sa skladá zo štyroch základných chemikálií; uhľohydráty, lipidy, proteíny a nukleové kyseliny. V jadre všetky štyri tieto molekuly obsahujú uhlík a vodík a sú súčasťou vedeckého odboru nazývaného biochémia, ktorý kombinuje biológiu a organickú chémiu. Zatiaľ čo štyri kategórie majú určité podobnosti, zahrnutie rôznych skupín atómov, ktoré sa nazývajú funkčné skupiny, úplne mení funkciu chemikálie. Zatiaľ čo mnoho z týchto funkčných skupín nemá žiadny vplyv na pH, niektoré z týchto funkčných skupín môžu posunúť pH tekutín v organizme. Udržiavanie pH je životne dôležité pre zdravie organizmov, preto je dôležité vedieť, ako tieto funkčné skupiny interagujú.
Definícia kyselín a zásad
Kyseliny a zásady sú protiľahlé časti kĺzavej stupnice známej ako pH. Stupnica pH meria množstvo pozitívnych vodíkových iónov, teda H +, ktoré sú v roztoku vo vzťahu k množstvu hydroxidových iónov, označených OH-. Stredom stupnice je pH 7 a pri pH 7 je množstvo iónov H + a OH- úplne v rovnováhe. Celková stupnica pH sa pohybuje od nuly do štrnástich. Čokoľvek, čo pridáva H + ióny do roztoku, sa nazýva kyselina a posúva pH nižšie. Preto je akékoľvek pH od 0 do 6,9 považované za kyslé. Čokoľvek, čo daruje OH- na roztok alebo viaže H + ióny, sa považuje za bázu a zvyšuje pH, čím sa pH 7,1 - 14 stáva zásaditým. Čím je posun od hodnoty pH ďalej, tým škodlivejšia látka môže byť v oboch smeroch. Kyselina žalúdka má pH 2, čo je mimoriadne silná kyselina a lúh je extrémne silnou referenčnou bázou.
Nekyslé funkčné skupiny
Väčšina funkčných skupín má malý až žiadny účinok na kyslosť molekuly. Ketón nemá žiadne atómy vodíka na darovanie roztoku alebo miesta na príjem vodíka. Hydroxylová skupina, ktorá je jednoducho OH naviazaná na molekulu, by mohla stratiť svoj vodík, čím by bola kyslá, ale to nie je to, ako molekula normálne interaguje. Aldehyd má stratený vodík, ale je pripojený k molekule uhlíka a uhlík nikdy nechce kvapky svojho vodíka rušiť. Nakoniec, sulfhydryl, ktorý je naviazaný na SH, častejšie rád hľadá iné sulfhydryly, ktoré sa viažu, na rozdiel od darovania vodíka do roztoku. Preto žiadna z týchto skupín nie je obvykle spojená s úrovňou kyslosti.
karboxyl
Karboxylová funkčná skupina sa často označuje ako kyslá skupina, pretože je veľmi kyslá. Kyslík má veľmi vysokú elektronegativitu, čo znamená, že rád hromadí elektróny. S OH na konci karboxylovej skupiny, kyslík s dvojitou väzbou zvyčajne poskytuje pomoc pri hromadení elektrónov a vodík, ktorý je pripojený, jednoducho odpadá do roztoku a znižuje pH. Karboxylové skupiny sa nachádzajú v mastných kyselinách, ktoré pri kombinácii s inými molekulami tvoria tuky, oleje a vosky. Karboxyly sú tiež súčasťou aminokyselín, ktoré sú stavebnými blokmi proteínov.
fosfát
Fosfátová skupina môže darovať až dva atómy vodíka na molekulu, čím je tiež veľmi kyslá. Ako už bolo uvedené, kyslík má vysokú elektronegativitu a jeden pohľad na fosfátovú molekulu ukazuje, že okolo fosfátovej molekuly sú štyri kyslíky. Tieto štyri oxygény sa budú snažiť vytiahnuť elektróny, ktoré sú zdieľané s dvoma OH väzbami, a tieto dva atómy vodíka zvyčajne strácajú a padajú do roztoku ako ióny H +, čím sa znižuje pH.
amino
Druhá polovica aminokyselín sú aminoskupiny. Dusík často funguje v biologických systémoch ako akceptor vodíka. Aminoskupina vo svojom normálnom stave existuje ako dusík a dva atómy vodíka, ako je to znázornené na tomto obrázku, ale môže prijať ďalší vodík z roztoku, ktorý spôsobuje zvýšenie pH systému, čo ho robí zásaditejším. Pretože chrbtica všetkých aminokyselín je karboxylová skupina, atóm uhlíka s odlišnou funkčnou skupinou a aminoskupina, zvyčajne sa stáva, že karboxylová skupina odovzdáva svoj vodík do roztoku, ale aminoskupina prijíma vodík z roztoku, čím sa udržuje celkový pH rovnaký.