Sisältö
Kaikki planeetan elämä koostuu neljästä peruskemikaalista; hiilihydraatit, lipidit, proteiinit ja nukleiinihapot. Ytimessä kaikki nämä neljä molekyyliä sisältävät hiiltä ja vetyä ja ovat osa tieteen osaa, nimeltään biokemia, joka sekoittaa biologiaa ja orgaanista kemiaa. Vaikka neljällä kategorialla on joitain samankaltaisuuksia, eri atomiryhmien, joita kutsutaan funktionaalisiksi ryhmiksi, sisällyttäminen muuttaa kokonaan kemikaalin toimintaa. Vaikka monilla näistä funktionaalisista ryhmistä ei ole vaikutusta pH: hon, jotkut näistä funktionaalisista ryhmistä voivat siirtää organismien nesteiden pH: ta. PH: n ylläpitäminen on elintärkeää organismien hyvinvoinnille, joten on tärkeää tietää, kuinka nämä funktionaaliset ryhmät ovat vuorovaikutuksessa.
Happojen ja emästen määritelmä
Hapot ja emäkset ovat vastakkaisia osia liukuvaa asteikkoa, joka tunnetaan nimellä pH. PH-asteikolla mitataan positiivisten vetyionien, tästä eteenpäin H +, määrä, joka on liuoksessa suhteessa hydroksidi-ionien määrään, merkitty OH-. Asteikon keskipiste on pH7 ja pH7: ssä H + -ionien ja OH-ionien määrä on täysin tasapainossa. Kokonais-pH-asteikko vaihtelee nollasta neljääntoista. Kaikkia, jotka lisäävät H + -ioneja liuokseen, kutsutaan hapoksi ja se muuttaa pH: n alhaisemmaksi. Siksi mitä tahansa pH: ta välillä 0 - 6,9 pidetään happaana. Mitä tahansa, joka lahjoittaa OH-liuosta tai sitoo H + -ioneja, pidetään emäksenä ja nostaa pH: n pH: ksi 7,1 - 14. Mitä pidempi pH-arvon muutos on 7, sitä vahingollisempi aine voi olla kumpaankin suuntaan. Vatsahapon pH on 2, joka on erittäin vahva happo ja suolaliuos on erittäin vahva emäs vertailuaineeksi.
Ei happamat funktionaaliset ryhmät
Useimmilla funktionaalisilla ryhmillä on vähän tai ei ollenkaan vaikutusta molekyylin happamuuteen. Ketonissa ei ole vetyjä, jotka luovutetaan liuokseen, tai paikkoja vedyn vastaanottamiseksi. Hydroksyyli, joka on yksinkertaisesti molekyyliin kiinnittynyt OH, voisi ajatella menettää vedynsä tekemällä siitä happaman, mutta niin ei ole, kuinka molekyyli normaalisti vuorovaikutuksessa. Aldehydissä on menetettävää vetyä, mutta se on kytketty hiilimolekyyliin eikä hiili koskaan halua pudottaa vetyjä. Viimeiseksi, sulfhydryyli, joka on kiinnittynyt SH: hen, haluaa useammin löytää muita sulfhydryylejä, jotka sitoutuvat toisiinsa kuin vedyn luovuttamiseen liuokseen. Siksi mihinkään näistä ryhmistä ei yleensä liity happamustasoon.
karboksyyli
Funktionaaliseen karboksyyliryhmään viitataan usein happoryhmänä, koska se on erittäin hapan. Hapen elektronegatiivisuus on erittäin korkea, mikä tarkoittaa, että se haluaa kerätä elektroneja. Kun OH on karboksin päässä, kaksoissidottu happi tarjoaa yleensä apua elektronien keräämisessä ja kiinnittynyt vety putoaa yksinkertaisesti liuokseen vähentäen pH: ta. Karboksyyliryhmiä löytyy rasvahapoista, jotka muodostavat rasvoja, öljyjä ja vahoja yhdistettynä muihin molekyyleihin. Karboksyylit ovat myös osa aminohappoja, jotka ovat proteiinien rakennuspalikoita.
Fosfaatti
Fosfaattiryhmä voi luovuttaa korkeintaan kaksi vetyä molekyyliä kohti, mikä tekee siitä myös hyvin hapan. Kuten aiemmin todettiin, hapella on korkea elektronegatiivisuus ja yksi katsaus fosfaattimolekyyliin osoittaa, että fosfaattimolekyyliä ympäröi neljä happea. Nämä neljä happea yrittävät vetää elektroneja, jotka ovat jakautuneet kahden OH-sidoksen kanssa, ja nämä kaksi vetyä yleensä häviävät ja putoavat liuokseen H + -ioneina, alentaen pH: ta.
amino
Aminohappojen toinen puoli on aminoryhmiä. Typpi toimii usein vedyn vastaanottajana biologisissa järjestelmissä. Normaalitilassaan aminoryhmä on type ja kaksi vetyä, kuten tässä on esitetty, mutta se voi hyväksyä toisen vedyn liuoksesta, joka saa aikaan järjestelmän pH: n nousun, mikä tekee siitä emäksisemmän. Koska kaikkien aminohappojen selkäranka on karboksyyli, hiili, jolla on erilainen funktionaalinen ryhmä, ja aminoryhmä, tapahtuu yleensä se, että karboksyyli luovuttaa vedynsä liuokseen, mutta aminoryhmä hyväksyy vedyn liuoksesta, jolloin pH pysyy kokonaisuudessaan sama.