Як на біологічну систему може вплинути зміна рівня рН?

Вимірювання рН, що є коротким для потенціометричної концентрації іонів водню, є важливим поняттям у хімії, яке вимірює рівень кислотності розчину. Оскільки біологічні системи потребують здорового балансу між факторами, в яких вони працюють, будь-які зміни рівня рН можуть порушити живі системи.

У хімії кислотою називають будь-яку сполуку, яка при розчиненні у воді підвищує активність іонів водню (водень з електричним зарядом). Кислоти часто сприяють реакціям з іншими сполуками, що ми знаємо як кислотність. Базові або лужні сполуки, навпаки, при розчиненні у воді підвищують активність гідроксид-іонів (кисень, зв’язаний з воднем). РН суб'єкта оцінюється за 14-бальною шкалою. Чиста вода має нейтральний рН, близький до 7,0 при 77 градусах Фаренгейта. Розчини менше цього є кислими, тоді як все, що є більшим, є базовим. Кожне наступне число представляє десятикратну різницю порівняно з попереднім.

Кислотно-основний гомеостаз - це функція, за допомогою якої в організмі підтримується нормальний рівень рН. Багато важливих буферних агентів регулюють дисбаланс. Наприклад, у буферній системі бікарбонату, вуглекислий газ може поєднуватися з водою з утворенням вуглекислоти, яка дисоціює, утворюючи іон водню та бікарбонат. Зворотна реакція може статися, якщо її каталізує фермент. Це може збільшити кислотність або базовий рівень відповідно до потреби. Для того, щоб підтримувати кількість вуглекислого газу в циркуляції, функції дихання змінюються так, що можна досягти рівноваги.

Кров повинна залишатися в обережному діапазоні від 7,35 до 7,45. Надлишок кислоти в крові відомий як ацидоз, а надлишок основи - алкалоз. Будь-яке відхилення рівня рН крові може змінити заряд, який утримує червоні кров’яні тільця, і змінити функцію або здоров’я інших органів та систем у тілі. Оскільки кістки часто використовуються як мінеральне джерело для буферизації рН, наприклад, вони чутливі до змін рівня рН крові. Відхилення можуть змінити щільність кісткової тканини.

Дуже поширеним вживанням кислоти в організмі є шлункова кислота в шлунку, яка складається переважно із соляної кислоти в поєднанні з хлоридом калію та хлоридом натрію. Рівень рН становить від 1 до 2. Коли травна їжа потрапляє в шлунок, кислоти починають руйнувати структуру білка, а потім його зв’язки. Антацидні таблетки можуть нейтралізувати надлишок шлункової кислоти, якщо вона доставляє дискомфорт.

Низький рН може змінити баланс натрію та хлориду в крові водних тварин. Іони водню надходять у клітину при втраті натрію, що може спричинити смерть від дихальної недостатності або втрати регуляції осмотичного тиску. Рівень рН менше 4,5 може бути руйнівним для водного середовища, але рівень вище цього може також спричинити несприятливі біологічні ефекти.