Surhetsnivåer av funksjonelle grupper

Alt liv på planeten består av fire grunnleggende kjemikalier; karbohydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer. I kjernen inneholder alle disse fire molekylene karbon og hydrogen og er en del av en vitenskapsgren som kalles biokjemi som blander biologi og organisk kjemi. Mens de fire kategoriene har noen likheter, endrer inkluderingen av forskjellige grupper av atomer, kalt funksjonelle grupper, helt funksjonen til kjemikaliet. Mens mange av disse funksjonelle gruppene ikke har noen innvirkning på pH, kan noen av disse funksjonelle gruppene forskyve pH i væskene i en organisme. Det er viktig å opprettholde en pH for organismenes velvære, så det er viktig å vite hvordan disse funksjonelle gruppene samhandler.

Syrer og baser er motstridende deler av en glideskala kjent som pH. PH-skalaen måler mengden positive hydrogenioner, heretter H +, som er i en løsning i forhold til mengden hydroksidioner, merket OH-. Midtpunktet på skalaen er pH7, og ved pH7 er mengden H + -ioner og OH-ioner i fullstendig balanse. Den samlede pH-skalaen varierer fra null til fjorten. Alt som tilfører H + -ioner til oppløsningen kalles en syre og det forskyver pH lavere. Derfor anses enhver pH fra 0-6,9 som sur. Alt som donerer OH- til løsning eller binder H + -ionene betraktes som en base og hever pH og gjør pH 7,1 - 14 basisk. Jo lenger skiftet fra 7 pH er, desto mer skadelig kan et stoff være i begge retninger. Magesyre er pH 2, som er en ekstremt sterk syre og lut er en ekstremt sterk referansebase.

De fleste funksjonelle grupper har liten eller ingen effekt på surheten i molekylet. Ketonet har ingen hydrogener som kan doneres til oppløsning eller steder å akseptere hydrogen. Hydroksylet, som ganske enkelt er en OH festet til molekylet, kan tenkes å miste hydrogen, noe som gjør det surt, men det er ikke slik molekylet normalt interagerer. Et aldehyd har et hydrogen å miste, men det er koblet til et karbonmolekyl og karbon liker aldri å slippe hydrogenene. Til slutt liker sulfhydryl, som er en SH-festet, oftere å finne andre sulfhydryler å binde seg i motsetning til å donere hydrogen til løsningen. Derfor er ingen av disse gruppene vanligvis forbundet med å ha et surhetsnivå.

Den karboksylfunksjonelle gruppen blir ofte referert til som en syregruppe fordi den er veldig sur. Oksygen har en veldig høy elektronegativitet, noe som betyr at den liker å hamstre elektroner. Den med OH på enden av karboksyen, det dobbeltbundne oksygenet tilbyr vanligvis hjelp i hamstring av elektronene og hydrogenet som er festet faller rett og slett ned i løsning og senker pH. Karboksylgrupper finnes i fettsyrer, som danner fett, oljer og voks når de kombineres med andre molekyler. Karboksyler er også en del av aminosyrer som er byggesteinene til proteiner.

Fosfatgruppen kan donere opptil to hydrogen per molekyl, noe som også gjør det veldig surt. Som nevnt tidligere har oksygen høy elektronegativitet, og en titt på et fosfatmolekyl viser at det er fire oksygener som omgir fosfatmolekylet. Disse fire oksygene skal prøve å trekke elektronene som deles med de to OH-bindingene, og de to hydrogenene mister vanligvis og faller ned i oppløsning som H + -ioner, og senker pH.

Den andre halvdelen av aminosyrene er aminogruppene. Nitrogen fungerer ofte som en hydrogenakseptor i biologiske systemer. I sin normale tilstand eksisterer aminogruppen som nitrogen og to hydrogener, som vist her, men den kan aksepter et annet hydrogen fra oppløsning som får pH i systemet til å øke, noe som gjør det mer grunnleggende. Siden ryggraden i alle aminosyrene er en karboksyl, et karbon med en annen funksjonell gruppe og en aminogruppe, hva som vanligvis skjer er at karboksylen donerer sitt hydrogen til oppløsningen, men aminogruppen tar imot et hydrogen fra oppløsningen som gjør at den totale pH holder seg samme.