ผลกระทบของไฮโดรเจนไอออนต่อมนุษย์

เมื่อสารชนิดหนึ่งที่เรียกว่ากรดบรอนสเต็ดละลายในน้ำ จะปล่อยไฮโดรเจนไอออนออกมา ทำให้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในของเหลวเพิ่มขึ้น นักเคมีจำแนกการวัดความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเป็น pH: ยิ่ง pH ต่ำ ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนก็จะยิ่งสูงขึ้น ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนหรือ pH มีบทบาทสำคัญหลายประการในสรีรวิทยาของมนุษย์

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

นักเคมีจำแนกการวัดความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเป็น pH มาตราส่วน pH เปลี่ยนจาก 0 เป็นกรดสูง เป็น 14 เป็นด่างสูง ระดับ pH มีบทบาทสำคัญหลายประการในสรีรวิทยาของมนุษย์ เมื่อใดก็ตามที่ไฮโดรเจนไอออนอยู่ในของเหลวที่มีน้ำ ไฮโดรเจนไอออนจะรวมตัวกับ H. อย่างรวดเร็ว₂O เพื่อสร้างไฮโดรเนียมไอออนหรือ H₃อู๋⁺.

โปรตีนมีความสำคัญต่อการทำงานของร่างกาย และอาศัยพันธะไฮโดรเจนเพื่อรักษารูปร่าง ร่างกายต้องรักษาค่า pH ให้คงที่เพื่อให้แน่ใจว่าโปรตีนจะคงรูปร่างและทำหน้าที่ของมัน ไฮโดรเจนไอออนยังมีส่วนช่วยในการสร้างกรดไฮโดรคลอริกในกระเพาะอาหารเพื่อย่อยอาหาร และสร้างโมเลกุลที่เรียกว่าเปปซิน ซึ่งช่วยสลายโปรตีนในอาหาร

ค่า pH ในเลือดของคุณถูกควบคุมอย่างแน่นหนาเพื่อให้อยู่ในช่วงที่แคบ ตั้งแต่ประมาณ 7.2 ถึง 7.4 โดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ ของเสียจากเซลล์ของการเผาผลาญพลังงาน และออกซิเจนที่สูดดม

ไฮโดรเจนไอออนไม่ลอยอย่างอิสระ เมื่อใดก็ตามที่อยู่ในของเหลวที่มีน้ำ ไฮโดรเจนไอออนจะรวมตัวกับ H. อย่างรวดเร็ว₂O เพื่อสร้างไฮโดรเนียมไอออนหรือ H₃อู๋⁺. ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในน้ำคือความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนจริงๆ นักเคมีใช้คำสองคำนี้แทนกันได้เกือบ ที่อุณหภูมิห้อง การวัดค่า pH ที่ 7 จะเป็นกลาง ซึ่งหมายความว่ามีความเข้มข้นของไฮโดรเจนและไฮดรอกไซด์ที่เท่ากัน (OH equal^-) ไอออน มาตราส่วน pH เปลี่ยนจาก 0 เป็นกรดสูง เป็น 14 เป็นด่างสูง A 14 หมายความว่ามีความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนต่ำมาก ในขณะที่ 1 หมายถึงมีความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนสูงมาก

โปรตีนเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ทำหน้าที่สำคัญหลายอย่างในร่างกายมนุษย์ โครงสร้างของพวกมันมีรูปร่างส่วนหนึ่งโดยพันธะพิเศษที่เรียกว่าพันธะไฮโดรเจนซึ่งสามารถก่อตัวขึ้นระหว่างกรดอะมิโนต่างๆ ในโมเลกุลโปรตีน การเปลี่ยนความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในร่างกายสามารถเปลี่ยนรูปร่างหรือโครงสร้างของโปรตีนในร่างกายได้ ดังนั้นร่างกายของคุณจึงมีกลไกที่หลากหลายในการรักษาค่า pH ให้อยู่ในระดับคงที่ ออร์แกเนลล์บางตัวภายในเซลล์ของคุณจะรักษาระดับ pH ที่แตกต่างกัน เพื่อช่วยให้พวกมันทำงาน ตัวอย่างเช่น ไลโซโซมคือออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่รักษาค่า pH ต่ำ ซึ่งช่วยให้พวกมันสลายส่วนประกอบของเซลล์ที่เสื่อมสภาพ

ในเยื่อบุกระเพาะอาหาร เซลล์ที่เรียกว่าเซลล์ขม่อมจะหลั่งไฮโดรเจนและคลอไรด์ไอออน ซึ่งรวมกันเป็นกรดไฮโดรคลอริก กรดที่เข้มข้นนี้ช่วยลดค่า pH ของอาหารในกระเพาะอาหารได้อย่างมาก ซึ่งช่วยฆ่าเชื้อแบคทีเรียและสลายโมเลกุลในอาหารของคุณ ไฮโดรเจนไอออนยังส่งผลต่อการย่อยอาหารด้วยการทำให้มั่นใจว่าเอนไซม์ที่เรียกว่าเปปซินมีการกำหนดค่าที่เหมาะสมซึ่งจำเป็นต่อการทำงาน เปปซินสลายโปรตีนในอาหารที่คุณกินเพื่อการย่อยอาหารที่ดีขึ้น เมื่อเนื้อหาในกระเพาะอาหารผ่านเข้าไปในลำไส้เล็ก ตับอ่อนจะหลั่งไบคาร์บอเนตเพื่อทำให้กรดเป็นกลาง จึงไม่ก่อให้เกิดผลร้ายใดๆ

ค่า pH ในเลือดของคุณจะถูกควบคุมอย่างแน่นหนาเพื่อให้อยู่ในช่วงที่แคบ ตั้งแต่ประมาณ 7.2 ถึง 7.4 เมื่อเซลล์ของคุณ ย่อยสลายน้ำตาลเพื่อให้ได้พลังงาน ในที่สุดก็ผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งกระจายกลับเข้าไปใน กระแสเลือด คาร์บอนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างกรดคาร์บอนิก ทำให้ pH ของเลือดเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยนี้ส่งผลต่อเฮโมโกลบิน ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีออกซิเจนอยู่ภายในเซลล์เม็ดเลือดแดงของคุณ ทำให้ออกซิเจนบางส่วนหลั่งออกมาเพื่อให้เซลล์ใช้ ในกระบวนการนี้ เฮโมโกลบินจะเก็บไฮโดรเจนไอออนและคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินบางส่วน และขนส่งสิ่งเหล่านี้กลับไปยังปอด ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในปอดของคุณต่ำกว่าในกระแสเลือด ดังนั้นคาร์บอนไดออกไซด์จึงกระจายออกจากเลือดและเข้าไปในปอดของคุณ ค่า pH ที่สูงขึ้นตรงนี้จะเพิ่มความสัมพันธ์ของฮีโมโกลบินกับออกซิเจนในตอนนี้ ดังนั้นจึงสามารถรับออกซิเจนได้อีก