Vsebina
Vse življenje na planetu sestavljajo štiri osnovne kemikalije; ogljikovi hidrati, lipidi, beljakovine in nukleinske kisline. V jedru vse te štiri molekule vsebujejo ogljik in vodik in so del veje znanosti, imenovane biokemija, ki meša biologijo in organsko kemijo. Medtem ko imajo štiri kategorije nekaj podobnosti, vključitev različnih skupin atomov, imenovanih funkcionalne skupine, popolnoma spremeni funkcijo kemikalije. Medtem ko mnoge od teh funkcionalnih skupin nimajo vpliva na pH, lahko nekatere od teh funkcionalnih skupin spremenijo pH tekočin v organizmu. Vzdrževanje pH je ključnega pomena za dobro počutje organizmov, zato je pomembno vedeti, kako te funkcionalne skupine medsebojno delujejo.
Opredelitev kislin in baz
Kisline in baze so nasprotni deli drsne lestvice, znani kot pH. PH lestvica meri količino pozitivnih vodikovih ionov, od sedaj naprej H +, ki so v raztopini glede na količino hidroksidnih ionov z oznako OH-. Srednja točka lestvice je pH7, pri pH7 pa je količina H + ionov in OH-ionov v popolnem ravnovesju. Celotna pH lestvica se giblje od nič do štirinajst. Vse, kar v raztopino doda ione H +, se imenuje kislina in pH zniža nižje. Zato se kateri koli pH od 0-6,9 šteje za kisel. Vse, kar daje OH-raztopini ali veže ione H +, velja za bazo in zviša pH, tako da postane pH 7,1 - 14 bazični. Kolikor dlje je pH od 7, je snov lahko bolj škodljiva v katero koli smer. Želodčna kislina je pH 2, kar je izjemno močna kislina, lug pa je izjemno močna referenčna osnova.
Nekislinske funkcionalne skupine
Večina funkcionalnih skupin skoraj nima vpliva na kislost molekule. Keton nima vodika, ki bi ga lahko daroval raztopini, ali je sprejemal vodik. Hidroksil, ki je preprosto OH, vezan na molekulo, bi lahko izgubil vodik, zaradi česar postane kisel, vendar tako molekula običajno ne deluje. Aldehid izgublja vodik, vendar je povezan z molekulo ogljika in ogljik nikoli ne mara spuščati vodikov. Nazadnje, sulfhidril, ki je pritrjen na SH, pogosteje želi najti druge sulfhidrila, s katerimi se veže, v nasprotju z dajanjem vodika raztopini. Zato nobena od teh skupin običajno ni povezana s stopnjo kislosti.
Karboksil
Karboksilno funkcionalno skupino pogosto označujemo kot kislinsko skupino, ker je zelo kisla. Kisik ima zelo veliko elektronegativnosti, kar pomeni, da rad skladišči elektrone. Z OH na koncu karboksije dvojno vezani kisik ponavadi nudi pomoč pri skladiščenju elektronov, vodik, ki je pripet, pa preprosto pade v raztopino in zniža pH. Karboksilne skupine najdemo v maščobnih kislinah, ki tvorijo maščobe, olja in voske v kombinaciji z drugimi molekulami. Karboksili so tudi del aminokislin, ki so gradniki beljakovin.
Fosfat
Fosfatna skupina lahko da do dva vodika na molekulo, zaradi česar je tudi zelo kisla. Kot rečeno, ima kisik visoko elektronegativnost, en pogled na molekulo fosfata pa kaže, da obdajajo štirje oksigeni, ki obdajajo molekulo fosfata. Ti štirje oksigeni bodo poskusili izvleči elektrone, ki se delijo z dvema vezoma OH, in oba vodika običajno izgubijo in padejo v raztopino kot H + ioni in znižajo pH.
Amino
Druga polovica aminokislin je amino skupin. Dušik pogosto deluje kot sprejemnik vodika v bioloških sistemih. V normalnem stanju amino skupina obstaja kot dušik in dva vodika, kot je prikazano tukaj, vendar lahko iz raztopine sprejme še en vodik, ki povzroči zvišanje pH sistema, zaradi česar je bolj bazičen. Ker je hrbtenica vseh aminokislin karboksil, ogljik z drugačno funkcionalno skupino in amino skupino, se običajno zgodi, da karboksil donira vodik v raztopino, vendar amino skupina sprejme vodik iz raztopine, tako da skupni pH ostane enako.