Úrovne kyslosti funkčných skupín

Celý život na planéte tvoria štyri základné chemikálie; uhľohydráty, lipidy, bielkoviny a nukleové kyseliny. Všetky tieto štyri molekuly v jadre obsahujú uhlík a vodík a sú súčasťou odvetvia vedy nazývaného biochémia, ktorá kombinuje biológiu a organickú chémiu. Zatiaľ čo tieto štyri kategórie majú určité podobnosti, zahrnutie rôznych skupín atómov, nazývaných funkčné skupiny, úplne mení funkciu chemikálie. Aj keď veľa z týchto funkčných skupín nemá žiadny vplyv na pH, niektoré z týchto funkčných skupín môžu meniť pH tekutín v organizme. Udržiavanie pH je životne dôležité pre pohodu organizmov, takže je dôležité vedieť, ako tieto funkčné skupiny interagujú.

Kyseliny a zásady sú protikladné časti kĺzavej stupnice známej ako pH. Stupnica pH meria množstvo pozitívnych iónov vodíka, ďalej H +, ktoré sú v roztoku, v pomere k množstvu hydroxidových iónov označených ako OH-. Stred stupnice je pH7 a pri pH7 je množstvo iónov H + a OH- iónov v úplnej rovnováhe. Celková stupnica pH sa pohybuje od nuly do štrnásť. Čokoľvek, čo pridá do roztoku ióny H +, sa nazýva kyselina a posúva pH nižšie. Preto sa akékoľvek pH od 0-6,9 považuje za kyslé. Čokoľvek, čo daruje OH- do roztoku alebo viaže H + ióny, sa považuje za bázu a zvyšuje pH, vďaka čomu je pH 7,1 - 14 zásadité. Čím je posun od hodnoty pH 7 ďalej, tým môže byť látka škodlivejšia v obidvoch smeroch. Kyselina žalúdka má pH 2, čo je mimoriadne silná kyselina a lúh je extrémne silná báza pre porovnanie.

Väčšina funkčných skupín nemá malý alebo žiadny vplyv na kyslosť molekuly. Ketón neobsahuje žiadne vodíky, ktoré by sa mohli darovať do roztoku alebo do miest, ktoré prijímajú vodík. Hydroxylová skupina, ktorá je jednoducho hydroxylovou skupinou pripojenou k molekule, by mohla prísť o vodík, čo by spôsobilo, že bude kyslá, ale molekula tak bežne neinteraguje. Aldehyd má stratený vodík, ale je pripojený k molekule uhlíka a uhlík nikdy nerád púšťa svoje vodíky. A nakoniec, sulfhydryl, ktorý je pripojený k SH, častejšie rád vyhľadáva ďalšie sulfhydryly, s ktorými sa viaže, na rozdiel od toho, aby do roztoku dával vodík. Preto žiadna z týchto skupín nie je zvyčajne spojená s úrovňou kyslosti.

Karboxylová funkčná skupina sa často označuje ako kyslá skupina, pretože je veľmi kyslá. Kyslík má veľmi vysokú elektronegativitu, čo znamená, že rád hromadí elektróny. S OH na konci karboxylovej skupiny zvyčajne poskytuje pomoc dvojite viazaný kyslík hromadenie elektrónov a pripojený vodík jednoducho spadne do roztoku a zníži sa pH. Karboxylové skupiny sa nachádzajú v mastných kyselinách, ktoré v kombinácii s inými molekulami tvoria tuky, oleje a vosky. Karboxylové kyseliny sú tiež súčasťou aminokyselín, ktoré sú stavebnými kameňmi bielkovín.

Fosfátová skupina môže darovať až dva vodíky na molekulu, čo ju robí tiež veľmi kyslou. Ako už bolo uvedené, kyslík má vysokú elektronegativitu a jeden pohľad na fosfátovú molekulu ukazuje, že okolo fosfátovej molekuly sú štyri kyslíky. Tieto štyri kyslíky sa pokúsia vytiahnuť elektróny, ktoré sú spoločné s dvoma OH väzbami, a dva vodíky zvyčajne strácajú a spadajú do roztoku ako ióny H +, čím znižujú pH.

Druhou polovicou aminokyselín sú aminoskupiny. Dusík často funguje ako akceptor vodíka v biologických systémoch. V normálnom stave existuje aminoskupina ako dusík a dva vodíky, ako je to tu znázornené, ale môže prijať z roztoku ďalší vodík, ktorý spôsobí zvýšenie pH systému, čím sa zvýši jeho zásaditosť. Pretože kostrou všetkých aminokyselín je karboxyl, uhlík s odlišnou funkčnou skupinou a amino skupina, čo sa zvyčajne stane je to, že karboxyl daruje svoj vodík do roztoku, ale aminoskupina prijíma vodík z roztoku, takže celkové pH zostáva to isté.