2 курс / Биохимия / Книжки и сборники / Biokhimia_dlya_chaynikov

Глава 2

Основа всего

живого: гидрохимия

и уровень pH

»Роль и свойства воды

»Отличие кислоты от щелочи

»Контроль уровня pH в буфере

jP H ода — это самое важное вещество для всего живого на нашей планете.

|Н Люди в ней моются, купаются, плавают на кораблях и ловят рыбу. Она

^|[

используется для уборки жилых помещений и при производстве элект-

роэнергии. Люди потребляют воду в разных формах: читая вода, чай, кофе,

пиво, другие напитки и блюда. Так или иначе, вода регулирует температуру поверхности планеты и человеческого тела.

Вбиохимии вода выступает одним из главных действующих веществ. Чело-

веческое тело на 70% состоит из воды. Вода играет важную роль в переносе веществ внутрь и из клетки. А многочисленные водные соединения участвуют во всевозможных реакциях организма.

Вэтой главе мы исследуем структуру молекулы воды и ее свойства. Опи-

шем ее свойства как универсального растворителя. Кроме того рассмотрим

свойства кислот и щелочей и возможные равновесные состояния. Наконец по- знакомимся со шкалой pH и буферами, включая скандально известное уравне-

ние Гендерсона-Хассельбаха. Итак, усаживайтесь поудобней, возьмите в руки стакан с любимым напитком (водой?) и приготовьтесь к полному погружению!

Определенные ампифатические молекулы, такие как молекулы мыла, фор-

мируют мицеллу, или мельчайшие капли, окружающие нерастворимые веще- ства. На этом их свойстве основана моющая сила мыла и всевозможных очи- стителей. Гидрофобная часть молекулы (длинная углеводная цепочка) раство- ряется в неполяризованном веществе таком, как жировая смазка или масло, а ее гидрофильная часть, называемая ионным концом, остается в воде. Мыло

или очиститель расщепляет жировое вещество или масло и задерживает ее в растворе, позволяя осесть.

Мицелла ведет себя как большая поляризованная молекула (рис. 2.3). Струк-

тура мицеллы во многом напоминает клеточную мембрану.

Гидрофильная головка

Гидрофобный хвост

Рис. 2.3. Структура мицеллы, состоящей из амфипатических молекул с направленными наружу"головами"

Концентрация ионов водорода:

кислоты и основания

В водных растворах, особенно встречающихся в биологических системах,

первостепенную важность представляет концентрация ионов водорода (Н+).

Во многих биологических системах часто приходится прилагать невероятные

усилия, чтобы обеспечить неизменность концентрации ионов водорода, опре-

деляемой показателями [Н+] или pH (кислотность раствора).

Даже незначительное изменение концентрации ионов водорода может ока- заться губительным для живого организма. Например, чтобы организм чело- века нормально функционировал, в его крови должно содержаться совсем не- большое количество ионов водорода. Повышенная или пониженная их концен- трация может стать причиной смерти.

38 ЧАСТЬ 1 Основы основ: базовые понятия