Inhoud
Alle leven op de planeet bestaat uit vier basischemicaliën; koolhydraten, lipiden, eiwitten en nucleïnezuren. In de kern bevatten alle vier deze moleculen koolstof en waterstof en maken ze deel uit van een wetenschapstak genaamd biochemie die biologie en organische chemie combineert. Hoewel de vier categorieën enige overeenkomsten vertonen, verandert de opname van verschillende groepen atomen, functionele groepen genoemd, de functie van de chemische stof volledig. Hoewel veel van deze functionele groepen geen effect hebben op de pH, kunnen sommige van deze functionele groepen de pH van de vloeistoffen in een organisme veranderen. Het handhaven van een pH is van vitaal belang voor het welzijn van een organisme, dus het is belangrijk om te weten hoe deze functionele groepen op elkaar inwerken.
Definitie van zuren en basen
Zuren en basen zijn tegengestelde delen van een glijdende schaal die bekend staat als pH. De pH-schaal meet de hoeveelheid positieve waterstofionen, voortaan H +, die in oplossing zijn in verhouding tot de hoeveelheid hydroxide-ionen, aangeduid met OH-. Het middelpunt van de schaal is pH7 en bij pH7 zijn de hoeveelheid H + ionen en OH-ionen volledig in balans. De totale pH-schaal varieert van nul tot veertien. Alles wat H + ionen aan de oplossing toevoegt, wordt een zuur genoemd en de pH wordt lager. Daarom wordt elke pH van 0-6.9 als zuur beschouwd. Alles wat OH- aan oplossing doneert of de H + -ionen bindt, wordt als een base beschouwd en verhoogt de pH waardoor de pH 7,1 - 14 basisch wordt. Hoe verder de verschuiving van 7 de pH is, hoe schadelijker een stof in beide richtingen kan zijn. Maagzuur is pH 2, wat een extreem sterk zuur is en loog is een extreem sterke basis voor referentie.
Niet-zure functionele groepen
De meeste functionele groepen hebben weinig tot geen effect op de zuurgraad van het molecuul. Het keton heeft geen waterstofatomen om aan oplossing te doneren of plaatsen om waterstof te accepteren. De hydroxyl, die gewoon een OH is die aan het molecuul is gehecht, kan mogelijk zijn waterstof verliezen, waardoor het zuur wordt, maar dat is niet hoe het molecuul normaal interageert. Een aldehyde heeft een waterstof te verliezen, maar het is verbonden met een koolstofmolecuul en koolstof laat nooit zijn waterstoffen vallen. Ten slotte vindt de sulfhydryl, waaraan een SH is bevestigd, vaker andere sulfhydrylen om mee te binden in plaats van waterstof aan de oplossing te geven. Daarom wordt geen van deze groepen gewoonlijk geassocieerd met het hebben van een zuurgraad.
carboxyl
De functionele carboxylgroep wordt vaak een zuurgroep genoemd omdat deze erg zuur is. Zuurstof heeft een zeer hoge elektronegativiteit, wat betekent dat het graag elektronen oppot. Met de OH aan het uiteinde van de carboxy biedt de dubbel gebonden zuurstof meestal hulp bij het hamsteren van de elektronen en de waterstof die is bevestigd, valt eenvoudig in oplossing, waardoor de pH wordt verlaagd. Carboxylgroepen worden gevonden in vetzuren, die vetten, oliën en wassen vormen in combinatie met andere moleculen. Carboxylen maken ook deel uit van aminozuren, de bouwstenen van eiwitten.
Fosfaat
De fosfaatgroep kan tot twee waterstoffen per molecuul doneren, waardoor het ook erg zuur is. Zoals eerder vermeld, heeft zuurstof een hoge elektronegativiteit en één blik op een fosfaatmolecuul laat zien dat er vier zuurstofstoffen het fosfaatmolecuul omringen. Die vier zuurstofstoffen gaan proberen de elektronen te trekken die worden gedeeld met de twee OH-bindingen en de twee waterstoffen verliezen meestal en vallen in oplossing als H + -ionen, waardoor de pH wordt verlaagd.
amino
De andere helft van aminozuren zijn de aminogroepen. Stikstof functioneert vaak als waterstofacceptor in biologische systemen. In zijn normale staat bestaat de aminogroep als een stikstof en twee waterstoffen, zoals hier getoond, maar het kan een andere waterstof uit oplossing accepteren die ervoor zorgt dat de pH van het systeem stijgt, waardoor het meer basisch wordt. Omdat de ruggengraat van alle aminozuren een carboxyl is, een koolstof met een andere functionele groep en een aminogroep, gebeurt het meestal dat de carboxyl zijn waterstof aan oplossing doneert, maar de aminogroep een waterstof accepteert uit oplossing waardoor de totale pH blijft hetzelfde.