Jak na system biologiczny może wpływać zmiana poziomu pH?

Pomiar pH, który jest skrótem od potencjometrycznego stężenia jonów wodorowych, jest ważną koncepcją w chemii, która mierzy poziom kwasowości roztworu. Ponieważ systemy biologiczne potrzebują zdrowej równowagi między czynnikami, w których działają, wszelkie zmiany poziomu pH mogą zakłócić żywe systemy.

W chemii kwasem jest każdy związek, który po rozpuszczeniu w wodzie zwiększa aktywność jonów wodorowych (wodoru z ładunkiem elektrycznym). Kwasy często wywołują reakcje z innymi związkami, co nazywamy kwasowością. Z drugiej strony związki zasadowe lub alkaliczne zwiększają aktywność jonów wodorotlenowych (tlen związany z wodorem) po rozpuszczeniu w wodzie. pH osobnika jest oceniane w 14-punktowej skali. Czysta woda ma neutralne pH bliskie 7,0 w temperaturze 77 stopni Fahrenheita. Roztwory mniej niż to są kwaśne, podczas gdy większe są zasadowe. Każda kolejna liczba reprezentuje dziesięciokrotną różnicę w stosunku do poprzedniej.

Homeostaza kwasowo-zasadowa to funkcja, dzięki której utrzymywany jest prawidłowy poziom pH w organizmie. Wiele ważnych czynników buforowych reguluje nierównowagę. Na przykład w systemie buforowania wodorowęglanów dwutlenek węgla można łączyć z wodą, tworząc kwas węglowy, który dysocjuje, tworząc jon wodorowy i wodorowęglan. Reakcja odwrotna może się zdarzyć, jeśli jest katalizowana przez enzym. W zależności od potrzeb może to zwiększyć kwasowość lub poziom zasad. Aby utrzymać ilość dwutlenku węgla w obiegu, funkcje oddechowe zmieniają się tak, że można osiągnąć równowagę.

Krew musi mieścić się w ostrożnym przedziale od 7,35 do 7,45. Nadmiar kwasu we krwi nazywa się kwasicą, a nadmiar zasady określa się mianem zasadowicy. Każde odchylenie poziomu pH krwi może zmienić ładunek, który oddziela czerwone krwinki i zmienić funkcję lub zdrowie innych narządów i układów w ciele. Ponieważ kości są często używane jako źródło mineralne do buforowania pH, są one wrażliwe na zmiany poziomu pH krwi. Odchylenia mogą zmieniać gęstość kości.

Bardzo powszechnym zastosowaniem kwasu w organizmie jest kwas żołądkowy w żołądku, który składa się głównie z kwasu solnego połączonego z chlorkiem potasu i chlorkiem sodu. Jego poziom pH wynosi od 1 do 2. Kiedy trawiony pokarm dostanie się do żołądka, kwasy zaczynają rozbijać strukturę białka, a następnie jego wiązania. Tabletki zobojętniające kwas żołądkowy mogą neutralizować nadmiar kwasu żołądkowego, jeśli powoduje dyskomfort.

Niskie pH może zmienić równowagę sodu i chlorków we krwi zwierząt wodnych. Jony wodorowe są pobierane do komórki przy utracie sodu, co może spowodować śmierć z powodu niewydolności oddechowej lub utratę regulacji ciśnienia osmotycznego. Poziom pH niższy niż 4,5 może być katastrofalny dla środowiska wodnego, ale wyższe poziomy mogą również powodować niekorzystne skutki biologiczne.