In che modo un sistema biologico può essere influenzato da un cambiamento nei livelli di pH?

La misurazione del pH, che è l'abbreviazione di concentrazione di ioni idrogeno potenziometrico, è un concetto importante in chimica che misura il livello di acidità di una soluzione. Poiché i sistemi biologici hanno bisogno di un sano equilibrio tra i fattori in cui operare, qualsiasi cambiamento al livello di pH può disturbare i sistemi viventi.

In chimica, l'acido è qualsiasi composto che aumenta l'attività degli ioni idrogeno (idrogeno con una carica elettrica) quando disciolto in acqua. Gli acidi spesso fomentano reazioni con altri composti, che è ciò che conosciamo come acidità. I composti basici o alcalini, invece, aumentano l'attività degli ioni idrossido (ossigeno legato all'idrogeno) quando disciolti in acqua. Il pH di un soggetto è valutato su una scala di 14 punti. L'acqua pura ha un pH neutro vicino a 7,0 a 77 gradi Fahrenheit. Le soluzioni inferiori a questa sono acide, mentre quelle maggiori sono basi. Ogni numero successivo rappresenta una differenza di dieci volte rispetto a quello precedente.

L'omeostasi acido-base è la funzione mediante la quale vengono mantenuti i normali livelli di pH in un organismo. Molti importanti agenti tampone agiscono per regolare gli squilibri. Nel sistema tampone del bicarbonato, ad esempio, l'anidride carbonica può essere combinata con l'acqua per formare acido carbonico, che si dissocia per formare uno ione idrogeno e bicarbonato. La reazione inversa può avvenire se è catalizzata da un enzima. Questo può aumentare i livelli di acidità o di base a seconda delle necessità. Al fine di mantenere la quantità di anidride carbonica in circolazione, le funzioni respiratorie cambiano in modo da poter raggiungere un equilibrio.

Il sangue deve rimanere entro l'attento range di 7,35-7,45. L'eccesso di acido nel sangue è noto come acidosi e l'eccesso di base è noto come alcalosi. Qualsiasi deviazione sui livelli di pH del sangue può alterare la carica che tiene separati i globuli rossi e modificare la funzione o la salute di altri organi e sistemi all'interno del corpo. Poiché le ossa sono spesso utilizzate come fonte di minerali per il tampone del pH, ad esempio, sono sensibili ai cambiamenti nei livelli di pH del sangue. Le deviazioni possono alterare la densità ossea.

Un uso molto comune dell'acido in un organismo è l'acido gastrico nello stomaco, che consiste principalmente di acido cloridrico combinato con cloruro di potassio e cloruro di sodio. Il suo livello di pH è da 1 a 2. Quando la digestione del cibo entra nello stomaco, gli acidi iniziano a scomporre una struttura proteica e quindi i suoi legami. Le compresse antiacidi possono neutralizzare l'eccesso di acido gastrico se causa disagio.

Un pH basso può alterare l'equilibrio di sodio e cloruro nel sangue degli animali acquatici. Gli ioni idrogeno vengono introdotti in una cellula alla perdita di sodio, che può causare la morte per insufficienza respiratoria o la perdita di regolazione della pressione osmotica. Un livello di pH inferiore a 4,5 può essere devastante per gli ambienti acquatici, ma livelli superiori possono anche causare effetti biologici negativi.