Tingkat Keasaman Gugus Fungsi

Semua kehidupan di planet ini terdiri dari empat bahan kimia dasar; karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat. Pada intinya, keempat molekul ini mengandung karbon dan hidrogen dan merupakan bagian dari cabang ilmu yang disebut biokimia yang menggabungkan biologi dan kimia organik. Sementara empat kategori memiliki beberapa kesamaan, masuknya kelompok atom yang berbeda, yang disebut kelompok fungsional, benar-benar mengubah fungsi kimia. Sementara banyak dari gugus fungsi ini tidak berpengaruh pada pH, beberapa dari gugus fungsi ini dapat menggeser pH cairan dalam suatu organisme. Mempertahankan pH sangat penting untuk kesejahteraan organisme sehingga penting untuk mengetahui bagaimana kelompok fungsional ini berinteraksi.

Asam dan basa adalah bagian yang berlawanan dari skala geser yang dikenal sebagai pH. Skala pH mengukur jumlah ion hidrogen positif, selanjutnya H+, yang ada dalam larutan dalam kaitannya dengan jumlah ion hidroksida, berlabel OH-. Titik tengah skala adalah pH7 dan pada pH7, jumlah ion H+ dan ion OH- berada dalam keseimbangan sempurna. Skala pH keseluruhan berkisar dari nol sampai empat belas. Apa pun yang menambahkan ion H+ ke larutan disebut asam dan menggeser pH lebih rendah. Oleh karena itu, pH apa pun dari 0-6,9 dianggap asam. Apa pun yang mendonorkan OH- ke larutan atau mengikat ion H+ dianggap basa dan menaikkan pH membuat pH 7,1 - 14 basa. Semakin jauh pergeseran dari 7 pH, semakin merusak suatu zat di kedua arah. Asam lambung adalah pH 2, yang merupakan asam yang sangat kuat dan alkali adalah basa yang sangat kuat untuk referensi.

Sebagian besar gugus fungsi memiliki sedikit atau tidak berpengaruh pada keasaman molekul. Keton tidak memiliki hidrogen untuk disumbangkan ke larutan atau tempat untuk menerima hidrogen. Hidroksil, yang hanya merupakan OH yang melekat pada molekul, mungkin bisa kehilangan hidrogennya, menjadikannya asam, tetapi itu bukanlah cara molekul berinteraksi secara normal. Aldehida memiliki hidrogen yang hilang tetapi terhubung ke molekul karbon dan karbon tidak pernah suka melepaskan hidrogennya. Terakhir, sulfhidril, yang merupakan SH yang terikat, lebih sering mencari sulfhidril lain untuk berikatan daripada mendonorkan hidrogen ke larutan. Oleh karena itu, tidak satu pun dari kelompok ini biasanya dikaitkan dengan tingkat keasaman.

Gugus fungsi karboksil sering disebut sebagai gugus asam karena sifatnya yang sangat asam. Oksigen memiliki elektronegativitas yang sangat tinggi, yang berarti ia suka menimbun elektron. Dengan OH pada ujung karboksi, oksigen ikatan rangkap biasanya menawarkan bantuan dalam penimbunan elektron dan hidrogen yang melekat hanya jatuh ke dalam larutan, menurunkan pH. Gugus karboksil ditemukan dalam asam lemak, yang membentuk lemak, minyak, dan lilin bila digabungkan dengan molekul lain. Karboksil juga merupakan bagian dari asam amino yang merupakan bahan penyusun protein.

Gugus fosfat dapat menyumbangkan hingga dua hidrogen per molekul sehingga sangat asam juga. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, oksigen memiliki elektronegativitas yang tinggi dan sekali melihat molekul fosfat menunjukkan bahwa ada empat oksigen yang mengelilingi molekul fosfat. Keempat oksigen tersebut akan mencoba dan menarik elektron yang digunakan bersama dengan dua ikatan OH dan dua hidrogen biasanya hilang dan jatuh ke dalam larutan sebagai ion H+, sehingga menurunkan pH.

Setengah lainnya dari asam amino adalah gugus amino. Nitrogen sering berfungsi sebagai akseptor hidrogen dalam sistem biologis. Dalam keadaan normal, gugus amino ada sebagai nitrogen dan dua hidrogen, seperti yang ditunjukkan di sini, tetapi dapat menerima hidrogen lain dari larutan yang menyebabkan pH sistem meningkat, membuatnya lebih basa. Karena tulang punggung semua asam amino adalah karboksil, karbon dengan gugus fungsi yang berbeda, dan gugus amino, apa yang biasanya terjadi adalah bahwa karboksil menyumbangkan hidrogennya ke larutan tetapi gugus amino menerima hidrogen dari larutan sehingga pH keseluruhan tetap sama.