Toda la vida en el planeta está compuesta de cuatro sustancias químicas básicas; carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. En el núcleo, las cuatro de estas moléculas contienen carbono e hidrógeno y son parte de una rama de la ciencia llamada bioquímica que mezcla la biología y la química orgánica. Si bien las cuatro categorías tienen algunas similitudes, la inclusión de diferentes grupos de átomos, llamados grupos funcionales, cambia completamente la función del químico. Si bien muchos de estos grupos funcionales no tienen ningún efecto sobre el pH, algunos de estos grupos funcionales pueden cambiar el pH de los fluidos en un organismo. Mantener un pH es vital para el bienestar de los organismos, por lo que es importante saber cómo interactúan estos grupos funcionales.
Definición de ácidos y bases
Los ácidos y las bases son partes opuestas de una escala deslizante conocida como pH. La escala de pH mide la cantidad de iones de hidrógeno positivos, en adelante H +, que están en una solución en relación con la cantidad de iones de hidróxido, etiquetados OH-. El punto medio de la escala es pH 7 y a pH 7, la cantidad de iones H + e iones OH- está en completo equilibrio. La escala general de pH varía de cero a catorce. Cualquier cosa que agregue iones H + a la solución se llama ácido y cambia el pH más bajo. Por lo tanto, cualquier pH de 0-6.9 se considera ácido. Todo lo que dona OH- a la solución o se une a los iones H + se considera una base y aumenta el pH haciendo pH 7.1 - 14 básico. Cuanto más alejado esté el cambio de 7 del pH, más dañina puede ser una sustancia en cualquier dirección. El ácido estomacal tiene un pH 2, que es un ácido extremadamente fuerte y la lejía es una base extremadamente fuerte para referencia.
Grupos funcionales no ácidos
La mayoría de los grupos funcionales tienen poco o ningún efecto sobre la acidez de la molécula La cetona no tiene hidrógenos para donar a la solución o lugares para aceptar hidrógeno. El hidroxilo, que es simplemente un OH unido a la molécula, posiblemente podría perder su hidrógeno, haciéndolo ácido, pero esa no es la forma en que la molécula normalmente interactúa. Un aldehído tiene un hidrógeno que perder pero está conectado a una molécula de carbono y al carbono nunca le gusta soltar sus hidrógenos. Por último, el sulfhidrilo, que es un SH adjunto, más a menudo le gusta encontrar otros sulfhidrilos para unir en lugar de donar hidrógeno a la solución. Por lo tanto, ninguno de estos grupos generalmente se asocia con tener un nivel de acidez.
Carboxyl
El grupo funcional carboxilo a menudo se denomina grupo ácido porque es muy ácido. El oxígeno tiene una electronegatividad muy alta, lo que significa que le gusta acumular electrones. Con el OH en el extremo del carboxi, el oxígeno de doble enlace por lo general ofrece asistencia para acaparar los electrones y el hidrógeno que se une simplemente se cae en la solución, disminuyendo el pH. Los grupos carboxilo se encuentran en los ácidos grasos, que forman grasas, aceites y ceras cuando se combinan con otras moléculas. Los carboxilatos también forman parte de los aminoácidos que son los componentes básicos de las proteínas.
Fosfato
El grupo fosfato puede donar hasta dos hidrógenos por molécula, lo que lo hace muy ácido también. Como se dijo anteriormente, el oxígeno tiene una alta electronegatividad y una mirada a una molécula de fosfato muestra que hay cuatro oxígenos que rodean a la molécula de fosfato. Esos cuatro oxígenos intentarán extraer los electrones que se comparten con los dos enlaces OH y los dos hidrógenos generalmente se pierden y se disuelven en forma de iones H +, lo que reduce el pH.
Amino
La otra mitad de los aminoácidos son los grupos amino. El nitrógeno a menudo funciona como un aceptor de hidrógeno en sistemas biológicos. En su estado normal, el grupo amino existe como un nitrógeno y dos hidrógenos, como se muestra aquí, pero puede aceptar otro hidrógeno de la solución que hace que el pH del sistema se eleve, haciéndolo más básico. Como la columna vertebral de todos los aminoácidos es un carboxilo, un carbono con un grupo funcional diferente y un grupo amino, lo que generalmente ocurre es que el carboxilo dona su hidrógeno a la solución, pero el grupo amino acepta hidrógeno de la solución, lo que hace que el pH permanezca lo mismo.
