Tutta la vita sul pianeta è composta da quattro prodotti chimici di base; carboidrati, lipidi, proteine ​​e acidi nucleici. Al centro, tutte e quattro queste molecole contengono carbonio e idrogeno e fanno parte di una branca della scienza chiamata biochimica che mescola biologia e chimica organica. Mentre le quattro categorie hanno alcune somiglianze, l'inclusione di diversi gruppi di atomi, chiamati gruppi funzionali, cambia completamente la funzione della sostanza chimica. Mentre molti di questi gruppi funzionali non hanno alcun effetto sul pH, alcuni di questi gruppi funzionali possono spostare il pH dei fluidi in un organismo. Mantenere un pH è vitale per il benessere di un organismo, quindi è importante sapere come interagiscono questi gruppi funzionali.

Definizione di acidi e basi

Gli acidi e le basi sono parti opposte di una scala mobile conosciuta come pH La scala del pH misura la quantità di ioni di idrogeno positivi, quindi H +, che sono in una soluzione in relazione alla quantità di ioni idrossido, etichettati OH-. Il punto medio della scala è pH7 e pH7, la quantità di ioni H + e ioni OH è in completo equilibrio. La scala globale del pH varia da zero a quattordici. Tutto ciò che aggiunge ioni H + alla soluzione è chiamato acido e sposta il pH più in basso. Pertanto, qualsiasi pH da 0-6,9 è considerato acido. Tutto ciò che dona OH- alla soluzione o lega gli ioni H + è considerato una base e innalza il pH rendendo pH 7,1 - 14 di base. Quanto più lontano è il passaggio dal 7 al pH, tanto più dannosa può essere una sostanza in entrambe le direzioni. L'acido dello stomaco è pH 2, che è un acido estremamente forte e la liscivia è una base estremamente forte per riferimento.

Gruppi funzionali non acidi

La maggior parte dei gruppi funzionali ha poco o nessun effetto sull'acidità della molecola. Il chetone non ha idrogeni da donare a una soluzione o posti per accettare l'idrogeno. L'idrossile, che è semplicemente un OH attaccato alla molecola, potrebbe concepibilmente perdere l'idrogeno, rendendolo acido, ma non è così che la molecola normalmente interagisce. Un aldeide ha un idrogeno da perdere ma è collegato a una molecola di carbonio e il carbonio non ama mai cadere i suoi idrogeni. Infine, il sulfhydryl, che è un SH allegato, più spesso ama trovare altri sulfhydryls per legare con la differenza rispetto a donare idrogeno alla soluzione. Pertanto, nessuno di questi gruppi è solitamente associato ad avere un livello di acidità.

Carboxyl

Il gruppo funzionale carbossilico viene spesso definito un gruppo acido perché è molto acido. L'ossigeno ha un'elettronegatività molto alta, il che significa che gli piace accumulare elettroni. Con l'OH all'estremità del carboxy, l'ossigeno a doppio legame di solito offre assistenza nell'accumulare gli elettroni e l'idrogeno che è attaccato cade semplicemente in soluzione, abbassando il pH. I gruppi carbossilici si trovano negli acidi grassi, che formano grassi, oli e cere se combinati con altre molecole. I carbossili sono anche parte degli aminoacidi che sono i mattoni delle proteine.

Fosfato

Il gruppo fosfato può donare fino a due idrogeni per molecola, rendendolo molto acido. Come affermato in precedenza, l'ossigeno ha un'elevata elettronegatività e uno sguardo a una molecola di fosfato mostra che ci sono quattro ossigeni che circondano la molecola di fosfato. Quei quattro ossigeni cercheranno di tirare gli elettroni che vengono condivisi con i due legami OH e i due idrogeni di solito perdono e cadono in soluzione come ioni H +, abbassando il pH.

Amino

L'altra metà degli aminoacidi sono i gruppi amminici. L'azoto spesso funziona come un accettore di idrogeno nei sistemi biologici. Nel suo stato normale, il gruppo amminico esiste come un azoto e due idrogeni, come mostrato qui, ma può accettare un altro idrogeno dalla soluzione che fa alzare il pH del sistema, rendendolo più basilare. Poiché la spina dorsale di tutti gli amminoacidi è un carbossile, un carbonio con un gruppo funzionale diverso e un gruppo amminico, ciò che di solito accade è che il carbossile dona il suo idrogeno alla soluzione ma il gruppo amminico accetta un idrogeno dalla soluzione rendendo il pH generale lo stesso.