Jak může být ovlivněn biologický systém změnou úrovně pH?

Měření pH, což je zkratka pro potenciometrickou koncentraci vodíkových iontů, je důležitým konceptem v chemii, který měří hladinu kyselosti roztoku. Vzhledem k tomu, že biologické systémy potřebují zdravou rovnováhu mezi faktory, které působí, mohou jakékoli změny úrovně pH narušit živé systémy.

V chemii je kyselina jakákoli sloučenina, která po rozpuštění ve vodě zvyšuje aktivitu vodíkových iontů (vodík s elektrickým nábojem). Kyseliny často podněcují reakce s jinými sloučeninami, což je to, co známe jako kyselost. Báze nebo alkalické sloučeniny naopak zvyšují aktivitu hydroxidových iontů (kyslík vázaných na vodík), když jsou rozpuštěny ve vodě. PH subjektu je hodnoceno na 14bodové stupnici. Čistá voda má neutrální pH blízké 7,0 při 77 stupních Fahrenheita. Méně než tato řešení jsou kyselá, zatímco cokoli většího jsou zásadité. Každé následující číslo představuje desetinásobný rozdíl oproti předchozímu.

Acidobazická homeostáza je funkce, kterou se v těle udržuje normální úroveň pH. Mnoho důležitých agentů pufrů reguluje nerovnováhu. Například v pufrovacím systému hydrogenuhličitanu může být oxid uhličitý kombinován s vodou za vzniku kyseliny uhličité, která disociuje za vzniku vodíkového iontu a hydrogenuhličitanu. K reverzní reakci může dojít, pokud je katalyzována enzymem. To může podle potřeby zvýšit úroveň kyselosti nebo báze. Aby se udrželo množství oxidu uhličitého v oběhu, mění se dýchací funkce tak, aby bylo možné dosáhnout rovnováhy.

Krev musí zůstat v pečlivém rozmezí 7,35 až 7,45. Přebytek kyseliny v krvi se označuje jako acidóza a nadbytek báze jako alkalóza. Jakákoli odchylka v úrovních pH krve může změnit náboj, který udržuje červené krvinky od sebe, a změnit funkci nebo zdraví jiných orgánů a systémů v těle. Jelikož jsou kosti často používány jako zdroj minerálů pro pufrování pH, jsou citlivé na změny hladin pH v krvi. Odchylky mohou změnit hustotu kostí.

Velmi běžným používáním kyseliny v organismu je žaludeční kyselina v žaludku, která se skládá převážně z kyseliny chlorovodíkové v kombinaci s chloridem draselným a chloridem sodným. Jeho hodnota pH je 1 až 2. Když trávení potravy vstupuje do žaludku, kyseliny začínají rozkládat proteinovou strukturu a poté její vazby. Antacidové tablety mohou neutralizovat přebytečnou žaludeční kyselinu, pokud způsobují nepohodlí.

Nízké pH může změnit rovnováhu sodíku a chloridů v krvi vodních živočichů. Vodíkové ionty jsou přijímány do buňky se ztrátou sodíku, což může způsobit smrt při selhání dýchání nebo při ztrátě regulace osmotického tlaku. Úroveň pH nižší než 4,5 může být pro vodní prostředí zničující, ale vyšší hodnoty mohou také způsobit nepříznivé biologické účinky.