Kako lahko na biološki sistem vpliva sprememba ravni pH?

Merjenje pH, ki je kratko za potenciometrično koncentracijo vodikovih ionov, je pomemben koncept v kemiji, ki meri stopnjo kislosti raztopine. Ker biološki sistemi potrebujejo zdravo ravnovesje med dejavniki, pri katerih lahko delujejo, lahko kakršne koli spremembe ravni pH motijo ​​žive sisteme.

V kemiji je kislina katera koli spojina, ki poveča aktivnost vodikovih ionov (vodik z električnim nabojem), ko se raztopi v vodi. Kisline pogosto spodbujajo reakcije z drugimi spojinami, kar poznamo kot kislost. Bazne ali alkalijske spojine pa povečajo aktivnost hidroksidnih ionov (kisik vezan na vodik), ko se raztopijo v vodi. PH osebe je ocenjen na 14-stopenjski lestvici. Čista voda ima nevtralni pH blizu 7,0 pri 77 stopinjah Fahrenheita. Rešitve, manjše od te, so kisle, vse večje pa bazične. Vsaka naslednja številka predstavlja desetkratno razliko v primerjavi s prejšnjo.

Kislinsko-bazična homeostaza je funkcija, s katero se v organizmu vzdržuje normalna raven pH. Številna pomembna varovalna sredstva delujejo za uravnavanje neravnovesij. Na primer v puferskem sistemu bikarbone lahko ogljikov dioksid kombiniramo z vodo, da nastane ogljikova kislina, ki disociira in tvori vodikov ion in bikarbonat. Obrnjena reakcija se lahko zgodi, če jo katalizira encim. To lahko poveča kislost ali bazne ravni glede na potrebe. Da bi ohranili količino ogljikovega dioksida v obtoku, se dihalne funkcije spremenijo, tako da lahko dosežemo ravnovesje.

Kri mora ostati v previdnem območju od 7,35 do 7,45. Presežek kisline v krvi je znan kot acidoza, presežek baze pa alkaloza. Vsako odstopanje ravni pH v krvi lahko spremeni naboj, ki rdeče krvne celice ločuje, in spremeni delovanje ali zdravje drugih organov in sistemov v telesu. Ker se kosti na primer pogosto uporabljajo kot mineralni vir za blaženje pH, so občutljive na spremembe ravni pH v krvi. Odstopanja lahko spremenijo gostoto kosti.

Zelo pogosta uporaba kisline v organizmu je želodčna kislina v želodcu, ki jo večinoma sestavlja klorovodikova kislina v kombinaciji s kalijevim kloridom in natrijevim kloridom. Njegova pH vrednost je 1 do 2. Ko prebavljiva hrana vstopi v želodec, začnejo kisline razgrajevati strukturo beljakovin in nato njene vezi. Antacidne tablete lahko nevtralizirajo odvečno želodčno kislino, če povzroča nelagodje.

Nizek pH lahko spremeni ravnovesje natrija in klorida v krvi vodnih živali. Vodikovi ioni se v celico vnesejo ob izgubi natrija, kar lahko povzroči smrt zaradi dihalne odpovedi ali izgubo regulacije osmotskega tlaka. Raven pH, manjša od 4,5, je lahko pogubna za vodno okolje, vendar lahko višja od te povzroči tudi škodljive biološke učinke.