Indhold
Alt liv på planeten består af fire basiske kemikalier; kulhydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer. I kernen indeholder alle disse fire molekyler kulstof og brint og er en del af en videnskabsgren kaldet biokemi, der blander biologi og organisk kemi. Mens de fire kategorier har nogle ligheder, ændrer optagelsen af forskellige grupper af atomer, kaldet funktionelle grupper, fuldstændigt kemikaliets funktion. Mens mange af disse funktionelle grupper ikke har nogen indflydelse på pH, kan nogle af disse funktionelle grupper flytte pH-værdien af væskerne i en organisme. Opretholdelse af en pH-værdi er vigtig for en organisme velvære, så det er vigtigt at vide, hvordan disse funktionelle grupper interagerer.
Definition af syrer og baser
Syrer og baser er modsatte dele af en glideskala kaldet pH. PH-skalaen måler mængden af positive hydrogenioner, fremover H +, der er i en opløsning i forhold til mængden af hydroxidioner, mærket OH-. Skalaens midtpunkt er pH 7 og ved pH 7 er mængden af H + -ioner og OH-ioner i fuld balance. Den samlede pH-skala varierer fra nul til fjorten. Alt, der tilføjer H + -ioner til opløsningen kaldes en syre, og det skifter pH-værdien lavere. Derfor betragtes enhver pH fra 0-6,9 som sur. Alt, der donerer OH- til opløsning eller binder H + -ionerne, betragtes som en base og hæver pH, hvilket gør pH 7,1 - 14 basisk. Jo længere skiftet fra 7 pH er, jo mere ødelæggende kan et stof være i begge retninger. Mavesyre er pH 2, som er en ekstrem stærk syre, og lut er en ekstremt stærk base til reference.
Ikke-sure funktionelle grupper
De fleste funktionelle grupper har ringe eller ingen effekt på molekylets surhed. Ketonen har ingen hydrogener til at donere til opløsning eller steder at acceptere brint. Hydroxylen, som simpelthen er en OH bundet til molekylet, kan tænkes at miste sit hydrogen, hvilket gør det surt, men det er ikke sådan, at molekylet normalt interagerer. Et aldehyd har et brint at miste, men det er forbundet med et kulstofmolekyle, og kulstof kan aldrig lide at droppe sine hydrogener. Til sidst kan sulfhydryl, som er en SH-vedhæftet, oftere lide at finde andre sulfhydryler, der skal bindes sammen med i modsætning til at donere brint til opløsningen. Derfor er ingen af disse grupper sædvanligvis forbundet med at have et surhedsniveau.
carboxyl
Den funktionelle carboxylgruppe omtales ofte som en syregruppe, fordi den er meget sur. Oxygen har en meget høj elektronegativitet, hvilket betyder, at den kan lide at hamstre elektroner. Med OH på enden af carboxy, dobbeltbundet ilt tilbyder normalt hjælp til at beskytte elektronerne, og brintet, der er fastgjort, falder simpelthen i opløsning og sænker pH-værdien. Carboxylgrupper findes i fedtsyrer, som danner fedt, olier og voks, når de kombineres med andre molekyler. Carboxyler er også en del af aminosyrer, der er byggestenene til proteiner.
Fosfat
Fosfatgruppen kan donere op til to hydrogener pr. Molekyle, hvilket også er meget sur. Som nævnt tidligere har ilt en høj elektronegativitet, og et kig på et fosfatmolekyle viser, at der er fire oxygener, der omgiver fosfatmolekylet. Disse fire oxygener vil forsøge at trække i elektronerne, der deles med de to OH-bindinger, og de to hydrogener mister normalt og falder i opløsning som H + -ioner, hvilket sænker pH-værdien.
amino
Den anden halvdel af aminosyrer er aminogrupperne. Kvælstof fungerer ofte som en brintacceptor i biologiske systemer. I sin normale tilstand eksisterer aminogruppen som et nitrogen og to hydrogener, som vist her, men det kan acceptere et andet brint fra opløsning, der får systemets pH til at hæve, hvilket gør det mere basisk. Da rygraden i alle aminosyrer er en carboxyl, et kulstof med en anden funktionel gruppe og en aminogruppe, er det, der normalt sker, at carboxylen donerer sit brint til opløsning, men aminogruppen accepterer et brint fra opløsning, hvilket får den samlede pH-værdi til at forblive det samme.