Visa planetos gyvybė susideda iš keturių pagrindinių chemikalų; angliavandeniai, lipidai, baltymai ir nukleorūgštys. Visose keturiose šiose molekulėse esama anglies ir vandenilio ir jos yra mokslo šakos, vadinamos biochemija, kurioje maišoma biologija ir organinė chemija, dalis. Nors keturios kategorijos turi tam tikrų panašumų, įtraukus skirtingas atomų grupes, vadinamas funkcinėmis grupėmis, cheminės medžiagos funkcija visiškai pasikeičia. Nors daugelis šių funkcinių grupių neturi įtakos pH, kai kurios iš šių funkcinių grupių gali pakeisti organizmo skysčių pH. PH palaikymas yra gyvybiškai svarbus organizmų savijautai, todėl svarbu žinoti, kaip šios funkcinės grupės sąveikauja.
Rūgščių ir bazių apibrėžimas
Rūgštys ir bazės yra priešingos slenkančios skalės dalys, žinomos kaip pH. PH skalė matuoja teigiamų vandenilio jonų, nuo šiol H +, kiekį tirpale, palyginti su hidroksido jonų, pažymėtų OH-, kiekiu. Skalės vidurio taškas yra pH7, o esant pH 7, H + jonų ir OH- jonų kiekis yra visiškai subalansuotas. Bendra pH skalė svyruoja nuo nulio iki keturiolikos. Viskas, į kurį į tirpalą įpilama H + jonų, vadinama rūgštimi ir jis perkelia žemesnį pH. Todėl bet koks pH nuo 0-6,9 laikomas rūgštiniu. Viskas, kas paaukoja OH- tirpalui arba suriša H + jonus, laikoma baze ir padidina pH, kad pH būtų 7,1 - 14 bazinis. Kuo toliau pereinama nuo 7 pH, tuo žalingesnė medžiaga gali būti bet kuria kryptimi. Skrandžio rūgšties pH yra 2, tai yra ypač stipri rūgštis, o šarmai yra ypač stipri bazė.
Nerūgštinės funkcinės grupės
Dauguma funkcinių grupių daro mažai įtakos molekulės rūgštingumui. Ketonas neturi vandenilio, kurį galėtų paaukoti tirpalui, ar vietų vandeniliui priimti. Hidroksilas, kuris paprasčiausiai yra prie molekulės prijungtas OH, gali numesti vandenilį, todėl jis tampa rūgštus, tačiau molekulė taip paprastai neveikia. Aldehidas turi prarasti vandenilį, tačiau jis yra prijungtas prie anglies molekulės ir anglis niekada nemėgsta mesti vandenilio. Galiausiai sulfhidrilui, kuris yra prijungtas SH, dažniau patinka rasti kitus sulfhidrilus, kuriuos galima sukibti, o ne su vandenilio paaukojimu tirpale. Todėl nė viena iš šių grupių paprastai nėra susijusi su rūgštingumo lygiu.
Karboksilas
Karboksilo funkcinė grupė dažnai vadinama rūgščių grupe, nes ji yra labai rūgšti. Deguonis pasižymi labai dideliu elektronegatyvumu, o tai reiškia, kad jis mėgsta kaupti elektronus. Kai OH yra karboksilo gale, dvigubai sujungtas deguonis paprastai teikia pagalbą sukaupęs elektronus, o prijungtas vandenilis tiesiog nukrenta į tirpalą ir nuleidžia pH. Karboksilo grupės yra riebalų rūgštyse, kurios, sujungtos su kitomis molekulėmis, sudaro riebalus, aliejų ir vašką. Karboksilai taip pat yra aminorūgščių, kurios yra baltymų pagrindas, dalis.
Fosfatas
Fosfatų grupė gali paaukoti iki dviejų vandenilių vienai molekulei, todėl ji taip pat labai rūgšti. Kaip minėta anksčiau, deguonis pasižymi dideliu elektronegatyvumu ir vienas žvilgsnis į fosfato molekulę rodo, kad fosfato molekulę supa keturi oksigenai. Tie keturi oksigenai bandys pritraukti elektronus, kurie dalijasi su dviem OH jungtimis, o du vandeniliai paprastai praranda ir patenka į tirpalą kaip H + jonai, sumažindami pH.
Amino
Kita aminorūgščių pusė yra aminogrupės. Azotas dažnai veikia kaip vandenilio akceptorius biologinėse sistemose. Normalioje būsenoje aminogrupė egzistuoja kaip azotas ir du vandeniliai, kaip parodyta čia, tačiau gali iš tirpalo priimti kitą vandenilį, dėl kurio padidėja sistemos pH, todėl jis tampa baziškesnis. Kadangi visų aminorūgščių pagrindas yra karboksilas, anglis, turinti skirtingą funkcinę grupę, ir amino grupė, tai, kas paprastai vyksta yra tai, kad karboksilas vandenilį paaukoja tirpalui, tačiau amino grupė priima vandenilį iš tirpalo, todėl bendras pH išlieka tas pats.