Innhold
Alt liv på planeten består av fire grunnleggende kjemikalier; karbohydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer. I kjernen inneholder alle disse fire molekylene karbon og hydrogen og er en del av en vitenskapsgren kalt biokjemi som blander biologi og organisk kjemi. Mens de fire kategoriene har noen likheter, endrer inkludering av forskjellige grupper av atomer, kalt funksjonelle grupper, fullstendig funksjonen til kjemikaliet. Mens mange av disse funksjonelle gruppene ikke har noen effekt på pH, kan noen av disse funksjonelle gruppene forskyve pH i væskene i en organisme. Det er viktig å opprettholde en pH-verdi for organismenes velvære, så det er viktig å vite hvordan disse funksjonelle gruppene samvirker.
Definisjon av syrer og baser
Syrer og baser er motsatte deler av en glidende skala kjent som pH. PH-skalaen måler mengden positive hydrogenioner, fremover H +, som er i en løsning i forhold til mengden hydroksydioner, merket OH-. Midtpunktet for skalaen er pH7 og ved pH 7 er mengden H + -ioner og OH-ioner i full balanse. Den totale pH-skalaen varierer fra null til fjorten. Alt som tilfører H + -ioner til løsningen kalles en syre og den forskyver pH lavere. Derfor blir enhver pH fra 0-6,9 ansett som sur. Alt som donerer OH- til løsning eller som binder H + -ionene, regnes som en base og hever pH-verdien, noe som gjør pH 7,1 - 14 basisk. Jo lenger skiftet fra 7 pH er, desto mer skadelig kan et stoff være i begge retninger. Magesyre er pH 2, som er en ekstremt sterk syre og lut er en ekstremt sterk base for referanse.
Ikke-sure funksjonsgrupper
De fleste funksjonelle grupper har liten eller ingen effekt på surheten i molekylet. Ketonet har ingen hydrogener å gi til løsning eller steder å akseptere hydrogen. Hydroksylen, som ganske enkelt er en OH festet til molekylet, kan tenkes å miste sitt hydrogen og gjøre det surt, men det er ikke slik molekylet normalt samvirker. Et aldehyd har et hydrogen å miste, men det er koblet til et karbonmolekyl, og karbon liker aldri å slippe sine hydrogener. Til slutt liker sulfhydryl, som er en SH-festet, oftere å finne andre sulfhydryler å binde seg i motsetning til å gi hydrogen til løsningen. Derfor er ingen av disse gruppene vanligvis assosiert med å ha et surhetsnivå.
karboksyl
Den funksjonelle karboksylgruppen blir ofte referert til som en syregruppe fordi den er veldig sur. Oksygen har en veldig høy elektronegativitet, noe som betyr at den liker å hamstre elektroner. Med OH på enden av karboksen, tilbyr dobbeltbundet oksygen vanligvis hjelp til å hamstre elektronene, og hydrogenet som er festet faller ganske enkelt i løsning, og senker pH. Karboksylgrupper finnes i fettsyrer, som danner fett, oljer og voks når de kombineres med andre molekyler. Karboksyler er også en del av aminosyrer som er byggesteinene til proteiner.
fosfat
Fosfatgruppen kan donere opptil to hydrogener per molekyl, noe som også er veldig surt. Som nevnt tidligere, har oksygen en høy elektronegativitet og en titt på et fosfatmolekyl viser at det er fire oksygener som omgir fosfatmolekylet. De fire oksygene skal prøve å trekke elektronene som blir delt med de to OH-bindingene, og de to hydrogenene mister og faller av i løsning som H + -ioner, og senker pH.
amino
Den andre halvparten av aminosyrene er aminogruppene. Nitrogen fungerer ofte som en hydrogenakseptor i biologiske systemer. I sin normale tilstand eksisterer aminogruppen som et nitrogen og to hydrogener, som vist her, men det kan akseptere et annet hydrogen fra løsning som får pH i systemet til å øke, noe som gjør det mer basisk. Siden ryggraden i alle aminosyrer er en karboksyl, et karbon med en annen funksjonell gruppe og en aminogruppe, er det som vanligvis skjer at karboksylen donerer sitt hydrogen til løsning, men aminogruppen aksepterer et hydrogen fra løsningen som gjør at den totale pH-verdien blir værende det samme.