تأثير أيونات الهيدروجين على البشر

عندما يذوب نوع من مادة تسمى حمض برونستيد في الماء ، فإنه يطلق أيونات الهيدروجين ، مما يزيد من تركيز أيون الهيدروجين في السائل. يصنف الكيميائيون قياس تركيز أيون الهيدروجين على أنه درجة حموضة: فكلما انخفض الرقم الهيدروجيني ، زاد تركيز أيونات الهيدروجين. يلعب تركيز أيون الهيدروجين ، أو الرقم الهيدروجيني ، مجموعة متنوعة من الأدوار المهمة في فسيولوجيا الإنسان.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يصنف الكيميائيون مقياس تركيز أيون الهيدروجين على أنه درجة الحموضة. يتدرج مقياس الأس الهيدروجيني من 0 ، شديد الحموضة ، إلى 14 ، قاعدي للغاية. يلعب مستوى الأس الهيدروجيني مجموعة متنوعة من الأدوار المهمة في فسيولوجيا الإنسان. عندما تكون أيونات الهيدروجين في سائل يحتوي على الماء ، فإن أيونات الهيدروجين تتحد بسرعة مع H₂O لتكوين أيونات الهيدرونيوم ، أو H₃ا⁺.

البروتينات ضرورية لعمل الجسم ، وتعتمد على الروابط الهيدروجينية للحفاظ على شكلها. يجب أن يحافظ الجسم على الرقم الهيدروجيني عند مستوى ثابت للتأكد من أن البروتينات تحافظ على أشكالها وتقوم بوظائفها. تساهم أيونات الهيدروجين أيضًا في تكوين حمض الهيدروكلوريك في المعدة لهضم الطعام ، وتكوين جزيء يسمى البيبسين يساعد على تكسير بروتينات الطعام.

يتم التحكم في درجة الحموضة في دمك بإحكام للبقاء في نطاق ضيق ، من حوالي 7.2 إلى 7.4 ، باستخدام ثاني أكسيد الكربون ، وهو منتج نفايات خلوية لعملية التمثيل الغذائي للطاقة ، واستنشاق الأكسجين.

لا تطفو أيونات الهيدروجين بشكل مستقل. عندما تكون في سائل يحتوي على الماء ، تتحد أيونات الهيدروجين بسرعة مع H₂O لتكوين أيونات الهيدرونيوم ، أو H₃ا⁺. إذن ، فإن تركيز أيون الهيدروجين في الماء هو في الحقيقة تركيز أيون الهيدرونيوم. يستخدم الكيميائيون المصطلحين بشكل متبادل تقريبًا. في درجة حرارة الغرفة ، يكون قياس الأس الهيدروجيني 7 محايدًا ، مما يعني أن هناك تركيزًا متساويًا للهيدروجين والهيدروكسيد (OH^-) الأيونات. يتدرج مقياس الأس الهيدروجيني من 0 ، شديد الحموضة ، إلى 14 ، قاعدي للغاية. يعني الرقم 14 أن هناك تركيزًا منخفضًا جدًا من أيونات الهيدروجين ، بينما 1 يعني وجود تركيز عالٍ جدًا من أيونات الهيدروجين.

البروتينات هي جزيئات كبيرة تقوم بالعديد من أهم المهام في جسم الإنسان. يتشكل هيكلها جزئيًا بواسطة روابط خاصة تسمى روابط الهيدروجين التي يمكن أن تتشكل بين الأحماض الأمينية المختلفة في جزيء البروتين. يمكن أن يؤدي تغيير تركيز أيون الهيدروجين في الجسم إلى تغيير شكل أو تكوين البروتينات في الجسم ، لذلك يمتلك جسمك مجموعة متنوعة من الآليات للحفاظ على درجة الحموضة عند مستوى ثابت. ومع ذلك ، تحافظ بعض العضيات الموجودة داخل خلاياك على مستوى أس هيدروجيني مختلف لمساعدتها على أداء وظيفتها. الجسيمات الحالة ، على سبيل المثال ، هي عضيات خلوية تحافظ على درجة حموضة منخفضة ، مما يساعدها على تكسير مكونات الخلايا البالية.

في بطانة معدتك ، تفرز خلايا تسمى الخلايا الجدارية الهيدروجين وأيونات الكلوريد ، التي تتحد لتشكل حمض الهيدروكلوريك. يقلل هذا الحمض القوي بشكل كبير من درجة الحموضة في محتويات معدتك ، مما يساعد على قتل البكتيريا وتفكيك الجزيئات في طعامك. تؤثر أيونات الهيدروجين أيضًا على الهضم من خلال التأكد من أن إنزيم يسمى البيبسين يفترض التكوين المناسب الذي يحتاجه للقيام بعمله. يكسر البيبسين البروتينات في الطعام الذي تتناوله لتحسين عملية الهضم. عندما تنتقل محتويات معدتك إلى الأمعاء الدقيقة ، يفرز البنكرياس البيكربونات لتحييد المحتويات الحمضية حتى لا تسبب أي آثار سيئة.

يتم التحكم في درجة الحموضة في الدم بإحكام للبقاء في نطاق ضيق ، من حوالي 7.2 إلى 7.4. عندما الخلايا الخاصة بك تكسر السكريات للحصول على الطاقة ، وينتهي بها الأمر بإنتاج ثاني أكسيد الكربون ، الذي ينتشر مرة أخرى في تيار الدم. يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الماء لتكوين حمض الكربونيك ، مما يزيد من درجة حموضة الدم. يؤثر تركيز أيون الهيدروجين المرتفع قليلاً على الهيموجلوبين ، وهو بروتين يحمل الأكسجين داخل خلايا الدم الحمراء ، مما يتسبب في إطلاق بعض الأكسجين لتستخدمه الخلايا. في هذه العملية ، يلتقط الهيموجلوبين بعد ذلك بعض أيونات الهيدروجين الإضافية وثاني أكسيد الكربون وينقلها مرة أخرى إلى الرئتين. يكون تركيز ثاني أكسيد الكربون في رئتيك أقل منه في مجرى الدم ، لذلك ينتشر ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى رئتيك. يزيد الرقم الهيدروجيني الأعلى هنا من تقارب الهيموغلوبين للأكسجين الآن ، لذلك يمكنه امتصاص الأكسجين مرة أخرى.