Di John Brennan
Aggiornato il 30 agosto 2022
ballerino/iStock/GettyImages
Quando un acido di Bronsted si dissolve in acqua, rilascia ioni idrogeno (H⁺), aumentando la concentrazione di ioni idrogeno nella soluzione. I chimici esprimono questa concentrazione come pH:più basso è il valore pH, maggiore è la densità degli ioni idrogeno. La scala del pH varia da 0 (fortemente acido) a 14 (fortemente alcalino), dove 7 rappresenta la neutralità. Nel corpo umano, una regolazione precisa del pH è essenziale per numerosi processi fisiologici.
Gli ioni idrogeno sono gli elementi costitutivi della scala del pH, che va da 0 a 14. Nelle soluzioni acquose, l'H⁺ libero si lega rapidamente all'acqua per formare idronio (H₃O⁺). Il corpo mantiene il pH per preservare la struttura delle proteine, guidare le reazioni digestive e regolare il trasporto di ossigeno nel sangue.
Nell'acqua non esistono ioni idrogeno isolati; si associano immediatamente con H₂O per creare ioni idronio (H₃O⁺). Di conseguenza, il pH riflette la concentrazione di idronio piuttosto che di H⁺ libero. Un pH pari a 7 denota un'eguale concentrazione di ioni H⁺ e ioni idrossido (OH⁻), mentre valori di pH più vicini a 0 indicano un'alta concentrazione di ioni idrogeno e valori di pH più vicini a 14 indicano una bassa concentrazione.
Le proteine fanno affidamento sui legami idrogeno tra gli amminoacidi per mantenere la loro forma tridimensionale. Le variazioni nella concentrazione degli ioni idrogeno possono alterare questi legami, causando il ripiegamento errato delle proteine o la perdita di funzione. Per prevenire tali interruzioni, le cellule utilizzano sistemi tamponanti e un controllo del pH compartimentato. Ad esempio, i lisosomi mantengono un pH basso per facilitare la degradazione dei rifiuti cellulari.
Le cellule parietali che rivestono lo stomaco secernono H⁺ e Cl⁻, che si combinano per formare acido cloridrico (HCl). Questo acido abbassa il pH gastrico a circa 1–2, uccidendo i batteri ingeriti e attivando l’enzima pepsina. L’attività ottimale della pepsina richiede un ambiente specifico per gli ioni idrogeno, che le consente di scindere le proteine alimentari in peptidi. Quando il chimo esce dallo stomaco, il bicarbonato pancreatico neutralizza l'acido, proteggendo la mucosa intestinale.
Il pH del sangue è mantenuto strettamente tra 7,2 e 7,4. La respirazione cellulare produce CO₂, che reagisce con l'acqua per generare acido carbonico, aumentando leggermente la concentrazione di ioni idrogeno. Questa modesta acidità spinge l’emoglobina a rilasciare ossigeno ai tessuti. L'emoglobina lega quindi la CO₂ e l'H⁺ per il trasporto ai polmoni, dove livelli più bassi di CO₂ guidano la diffusione fuori dal sangue, aumentando il pH del sangue e migliorando l'assorbimento di ossigeno.
Comprendendo come gli ioni idrogeno influenzano il pH, otteniamo informazioni sul delicato equilibrio che sostiene la vita.
