Ako môže byť ovplyvnený biologický systém zmenou pH?

Meranie pH, čo je skratka pre potenciometrickú koncentráciu iónov vodíka, je dôležitým chemickým konceptom, ktorý meria hladinu kyslosti roztoku. Pretože biologické systémy potrebujú zdravú rovnováhu medzi faktormi, ktoré pôsobia, akékoľvek zmeny úrovne pH môžu narušiť živé systémy.

V chémii je kyselina akákoľvek zlúčenina, ktorá po rozpustení vo vode zvyšuje aktivitu vodíkových iónov (vodík s elektrickým nábojom). Kyseliny často vyvolávajú reakcie s inými zlúčeninami, čo je známe ako kyslosť. Báza alebo alkalické zlúčeniny naopak zvyšujú aktivitu hydroxidových iónov (kyslík viazaných na vodík), keď sú rozpustené vo vode. PH subjektu je hodnotené na 14-bodovej stupnici. Čistá voda má neutrálne pH blízke 7,0 pri 77 stupňoch Fahrenheita. Menej ako toto riešenie je kyslé, zatiaľ čo čokoľvek väčšie je zásadité. Každé nasledujúce číslo predstavuje desaťnásobný rozdiel oproti predchádzajúcemu.

Acidobázická homeostáza je funkcia, pomocou ktorej sa v organizme udržujú normálne hodnoty pH. Mnoho dôležitých tlmivých látok reguluje nerovnováhu. Napríklad v pufrovacom systéme hydrogenuhličitanu môže byť oxid uhličitý kombinovaný s vodou za vzniku kyseliny uhličitej, ktorá disociuje za vzniku vodíkového iónu a hydrogenuhličitanu. K reverznej reakcii môže dôjsť, ak je katalyzovaná enzýmom. To môže podľa potreby zvýšiť kyslosť alebo úroveň zásad. V záujme udržania množstva oxidu uhličitého v obehu sa menia dýchacie funkcie tak, aby sa dosiahla rovnováha.

Krv musí zostať v starostlivom rozmedzí od 7,35 do 7,45. Nadbytok kyseliny v krvi sa nazýva acidóza a prebytok zásady sa nazýva alkalóza. Akákoľvek odchýlka v hladinách pH krvi môže zmeniť náboj, ktorý udržuje červené krvinky od seba, a meniť funkciu alebo zdravie ďalších orgánov a systémov v tele. Pretože kosti sa často používajú ako zdroj minerálov na tlmenie pH, sú napríklad citlivé na zmeny pH. Odchýlky môžu meniť hustotu kostí.

Veľmi častým používaním kyseliny v tele je žalúdočná kyselina v žalúdku, ktorá pozostáva väčšinou z kyseliny chlorovodíkovej kombinovanej s chloridom draselným a chloridom sodným. Jeho hodnota pH je 1 až 2. Pri trávení potravy, ktorá sa dostáva do žalúdka, začnú kyseliny rozkladať bielkovinovú štruktúru a potom jej väzby. Antacidové tablety môžu neutralizovať prebytočnú žalúdočnú kyselinu, ak spôsobujú nepríjemné pocity.

Nízke pH môže zmeniť rovnováhu sodíka a chloridov v krvi vodných živočíchov. Ióny vodíka sa prijímajú do bunky so stratou sodíka, čo môže spôsobiť smrť pri zlyhaní dýchania alebo pri strate regulácie osmotického tlaku. Úroveň pH nižšia ako 4,5 môže byť pre vodné prostredie zničujúca, ale vyššie hodnoty môžu tiež spôsobiť nepriaznivé biologické účinky.