UNIVERSITATEA "AUREL VLAICU" DIN ARAD

FACULTATEA DE INGINERIE ALIMENTARA,

TURISM SI PROTECTIA MEDIULUI

SPECIALIZAREA I.S.B.E.

Definitie

pH este prescurtarea de la 'pondus hydrogenii'. Notiunea a fost introdusa de catre omul de stiinta danez S.P.L. Sorensen, in anul 1909, pentru a exprima concentratii mici de ioni de hidrogen si a fost definita ca logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentratiei ionilor de hidrogen.

Majoritatea reactiilor chimice si biologice sunt insa guvernate de activitatea ionior de hidrogen si din acest motiv definitia pH-ului s-a modificat:

[1]

pH si viatǎ sǎnǎtoasǎ

Toate procesele vitale din organism se desfasoara la valori exacte ale pH-ului. Caracterul acid sau bazic al unei solutii poate fi pus in evidenta folosind indicatori acido-bazici numiti si indicatori de pH. Un indicator de pH este o substanta care are o anumita culoare cand se gaseste in forma sa de acid, si o alta culoare , diferita, cand se gaseste in forma de baza conjugata.

I organismul animal precum si in organismul omului, multe dintre reactiile chimice sunt extrem de sensibile la pH-ul mediului de reactie. Pentru mentinerea constanta a pH-ului in mediul intern, organismul uman foloseste ca mecanisme functionale:

Neutralizarea acizilor si a bazelor de catre solutii tampon

Eliminarea renala a excesului de acizi

Eliminarea functionala a dioxidului de carbon, cel mai frecvent produs de metabolism.

Sangele uman are pH-ul cuprins intre 7,38-7,52. Prin urmare  el este usor bazic si numai in aceste conditii celulele sangelui isi pot indeplini functiile lor.

Dacǎ valoarea pH-ului sangelui nu se incadreazǎ in intervalul amintit existǎ riscul mortii:

Prin comǎ, dacǎ pH-ul este mai mic de 7;

Prin tetanizare, dacǎ pH-ul este mai m are de 7,8 (tetanie contractii puternice involuntare ale muschilor).

Rinichiul este un organ cu rol foarte important in reglarea pH-ului. pH-ul urinei are valori normale intre 4,5-8. Aceastǎ "plajǎ" relativ largǎ a valorii pH-ului depinde de modul in care rinichiul eliminǎ excesul de aciditate sau bazicitate din sange (valoarea normalǎ a pH-ului urinei este de 6,2). pH-ul urinei variazǎ in functie de alimentatie; este acid, in cazul alimentatiei bogate in carne, si bazic, in cazul unui regim vegetarian.

Stomacul  este un organ care prezinta secretii foarte acide (pH~1) valoarea aceasta scazutǎ a pH-ului fiind legatǎ de functiile sale digestive.In timpul digestiei, alimentele sunt prelucrate si cu ajutorul bilei si a sucului pancreatic (pH≈1) .Arsurile pe care le simtim uneori in stomac se datoresc cresterii aciditǎtii.

Hiperaciditatea este o tulburare functionalǎ care se manifestǎ prin cresterea excesivǎ a cantitǎtii de acid clorhidric din secretia gastricǎ, tulburare intalnitǎ in cazul gastritei si a ulcerului duodenal.

Hipoaciditatea este o tulburare organicǎ datoratǎ scǎderii secretiei sucului gastric sub valorile normale si cauzatǎ de unele boli de stomac.

Uneori pentru a elimina excesul de aciditate unele persoane consumǎ "bicarbonat de sodiu" (carbonat acid de sodiu).

Pǎrul si pielea sunt si ele pǎrti ale organismului si se pare cǎ ar trebuii sǎ folosim produse cosmetice cu pH aproximativ 5,5 deci slab acid pentru a neutraliza alcalinitatea introdusǎ de apǎ sau detergenti. Firul de pǎr este format din catene lungi de aminoacizi iar intre aceste catene apar legǎturi, formandu-se un polimer, o moleculǎ uriasǎ formatǎ din foarte multi aminoacizi care se repetǎ unul dupǎ altul. Aminoacizii sunt substante organice, reprezentand unitatile structurale de bazǎ ale proteinelor.

Intre lanturile de aminoacizi pot apǎrea legǎturi de hidrogen, de sulf, sau punti saline (de tip ionic).Cand ne spǎlǎm pe cap, puntile de hidrogen se rup, ele se vor reforma in alte pozitii asigurand trainicia pǎrului nostru.

Dacǎ samponul folosit este foarte acid (pH = 1-2) puntile de hidrogen si cele saline nu se mai formeazǎ, pǎrul devine fragil si fǎrǎ  strǎlucire. Dacǎ pH-ul este unul bazic (8,5) dǎuneazǎ de asemenea pǎrului.

Pentru cǎ majoritatea tinerilor consumǎ mari cantitǎti de alcool (bere sau bǎuturi distilate) precum si tutun, toate acestea asociate cu o hranǎ necorespunzǎtoare cum ar fi: nu existǎ un program de masǎ, se consumǎ alimente gen fast food, foarte multe prajeli au drept efect deteriorarea mucoasei stomacale astfel incat, sucul gastric, care s-a vǎzut mai sus este foarte acid, ajunge la peretele stomacului incepand erodarea acestuia.

Dupǎ cativa ani cei care nu renuntǎ la asemenea obiceiuri incep prin a avea la inceput gastrite iar apoi alte boli mai grave la nivelul stomacului sau a intestinelor.

Majoritatea proceselor metabolice din organism genereazǎ direct sau indirect cantitǎti apreciabile de ioni H , ceea ce face ca ele sǎ fie considerate - in ansamblu - drept procese producǎtoare de acizi. Dintre acestea fac parte, in primul rand, cǎile catabolice fundamentale ale principiilor imediate (glucide, lipide, proteine).

Astfel:

a) Glicoliza, calea initialǎ de degradare a glucozei din metabolismul glucidic, conduce la formarea de acid piruvic sau de acid lactic. Fiecare moleculǎ de glucozǎ (cu 6C) conduce la cate douǎ molecule de acid piruvic sau lactic si fiecare din acesti acizi elibereaza prin disocierea carboxilului lor ioni de hidrogen.

b) In metabolismul lipidelor, degradarea trigliceridelor are ca rezultat - incǎ de la prima etapǎ de desfacere hidroliticǎ a acestora - eliberarea acizilor grasi constitutivi. Ulterior, degradarea oxidativǎ a acizilor grasi duce la formarea corpilor cetonici ( acidul - hidroxibutiric si acidul acetoacetic) precum si la cantitati apreciabile de bioxid de carbon care - ca si in cazul precedent - genereazǎ ioni H+ din acidul carbonic corespunzǎtor.

c) In cazul metabolismului proteic, formarea ureei - ultimul catabolit al proteinelor din organismul uman - este un proces generator de acizi. De asemenea, degradarea oxidativa a aminoacizilor, proveniti din proteine, este si ea generatoare de acizi. Spre exemplu, din degradarea oxidativǎ a metioninei se elibereazǎ - in final -cantitǎti aprecibile de protoni. . Hrana datoritǎ unor componenti alimentari, reprezintǎ si ea o sursǎ de ioni in organism.

Spre exemplu, fosforul din alimente - in urma degradǎrilor hidrolitice si oxidative din organism - este transformat in acid fosforic (sau anionul HPO  care disociazǎ ca acid). Astfel, prin oxidarea completǎ a fosfolipidului complex numit lecitinǎ rezultǎ cantitǎti mari de protoni. Desi obtinerea de baze in organism are loc in mai micǎ masurǎ, produsul final de oxidare in majoritatea degradǎrilor este baza anionica, HCO, care se formeazǎ in cantitǎti apreciabile. Pe de altǎ parte, majoritatea alimentelor vegetale din hranǎ sunt considerate surse alcalinizante, tocmai pentru cǎ in urma degradǎrilor genereaza baze anionice de felul bicarbonatului tinand seama de cele mentionate aici, se intelege cǎ organismul este confruntat, in permanentǎ, cu numeroase tendinte acidifiante si alcalinizante care-i amenintǎ pǎstrarea constantǎ a pH-lui mediului intern. Impotriva acestor tendinte organismul 'se aparǎ' prin utilizarea sistemelor tampon si prin alte mecanisme fiziologice. Parametrul mediului intern numit pH (reprezinta logaritmul cu semn schimbat al concentratiei H) este unul dintre parametrii biologici a cǎrui valoare normalǎ, pentru organismul uman, este cuprinsǎ intre limite foarte apropiate: 7,35-7,42.

Variatia foarte restransa a valorii normale a pH-lui, in comparatie cu variatia valorii altor parametrii ai homeostazei mediului intern, rezultǎ din faptul cǎ majoritatea enzimelor ce controleazǎ metabolismul celular au un pH optim de actiune, cu limite foarte apropiate si dependent de valorile lui extracelulare. Din acest motiv mentinerea pH-ului mediului intern este o conditie obligatorie pentru desfǎsurarea activitǎtii metabolice a organismului. Pentru indeplinirea acestei conditii, echilibrul acido-bazic prezintǎ mecanisme complete si rapide, legate de desfǎsurarea functiilor vitale ale organismului.

Tendintele de variatie, in sensul cresterii sau scǎderii pH-ului in diferite conditii de activitate a organismului, sunt controlate prin intermediul sistemului tampon ale sangelui si prin intermediul activitǎtii diferitelor organe (in special rinichiul si plǎmanul). Sistemul tampon este format fie dintr-un acid slab si sarea sa cu o bazǎ tare, fie dintr-o bazǎ slabǎ si sarea sa cu un acid puternic. Deoarece tendinta de crestere a aciditǎtii (scǎderea pH-ului) este preponderentǎ in organismul uman, sistemele tampon antiacide sunt bine reprezentate. Unele sisteme tampon din organism sunt constituite numai din substante anorganice iar altele din substante organice (mai mult sau mai putin complexe). In ordinea complexitatii lor crescande, principalele sisteme tampon din organism sunt:

1) Dintre sistemele tampon din organism cel mai important si mai rapid controlat este sistemul bicarbonat/acid carbonic ( HCO/CO ). Importanta sa deosebitǎ rezultǎ din faptul cǎ, pe de o parte, CO  este produs continuu de cǎtre metabolismul celular, iar pe de altǎ parte, acesta formeazǎ cu apa, in prezenta anhidrazei carbonice, acidul carbonic (HCO) care disociaza usor HCO si H . Acest sistem cuprinde exces de componentǎ bazicǎ (bicarbonat). Intr-adevǎr, concentratia bicarbonatului de sodiu din sange este de 20 de ori mai mare decat cea a acidului carbonic. Datoritǎ acestui fapt, sistemul tamponeazǎ eficient acizii realizand pǎstrarea constantǎ a pH-ului mediului intern (sangelui). Un alt aspect care conferǎ sistemului tampon bicarbonat/acid carbonic o importantǎ functionalǎ deosebitǎ este posibilitatea de reglare foarte rapidǎ a concentratiei lui sanguine datoritǎ controlului respiratiei, care se realizeazǎ prin valoarea presiunii lui partiale din sangele arterial, prin intermediul chemoreceptorilor periferici din sinusul carotidian si ai celor centrali din sistemul nervos. Astfel, o crestere a presiunii partiale a CO  si, implicit, a concentratiei sangiune a H  (acidoza) va determina cresterea frecventei respiratorii si eliminarea excesului de CO . In conditiile scǎderii presiunii partiale a CO  (alcaloza) frecventa respiratorie scade. Din mecanismele prezentate rezultǎ cǎ functia respiratorie are o importantǎ deosebitǎ in mentinerea echilibrului acido-bazic al organismului.

2) Sistemul tampon al fosfatilor se aflǎ atat in celule cat si in spatiul extracelular. Eficienta lui este mare; in special, in celule unde concentratiile KHPO  si KHPO  sunt de asemenea mari. In spatiul extracelular componentii sistemului sunt fosfatii de sodiu (NaHPO  si NaHPO), corespunzǎtori celor de potasiu, intracelulari. Sistemul tampon al fosfatilor din compartimentul extracelular este mai putin eficient decat cel constituit din acid carbonic si bicarbonat. Trebuie retinut insa cǎ in saliva ambele sisteme tampon (acid carbonic - bicarbonat de sodiu si fosfat monosodic - fosfat disodic) sunt deosebit de eficiente pentru mentinerea constantǎ a pH-ului salivar.

3) Sistemele tampon ale unor acizi organici sunt constituite, in special, din: acid lactic si lactat alcalin, acid piruvic si piruvat alcalin, acid acetoacetic si o sare a sa alcalina.

4) Sistemul tampon al hemoglobinei. Hemoglobina isi poate exercita actiunea tampon in special, datoritǎ faptului cǎ cuprinde - in partea sa proteicǎ - multe resturi de histidina. Acesta este un aminoacid cu nucleu imidazolic care, avand capacitatea sǎ accepte si sǎ cedeze H  la un atom de azot din heterociclul sau, poate functiona ca baza sau ca acid. Hemoglobina intrǎ in constitutia a doua sisteme tampon:

a) hemoglobina acida - hemoglo-binat de potasiu

b) oxihemoglobina - oxihemoglobinat de potasiu. Atat sistemul care cuprinde hemoglobina cat si cel care cuprinde hemoglobina oxidatǎ (oxihemoglobina) reprezintǎ cele mai importante sisteme tampon cu componente proteice din sange.

Dacǎ mecanismele respiratorii nu pot compensa perturbǎrile echilibrului acido-bazic, functia de excretie renalǎ reprezintǎ urmatorul mecanism de control al pH-ului mediului intern. Rinichiul intervine in acest proces atat prin reabsorbtia si sinteza bicarbonatului cat si prin secretia H , sub forma acizilor nevolatili - pentru fiecare mol de H  eliminat prin urinǎ se reabsoarbe sau se sintetizeazǎ un mol de HCO . Functia rinichiului in controlul echilibrului acido-bazic este mai lentǎ si depinde in special de valoarea pH-ului sanguin. Deci, rinichiul, in functie de valoarea pH-ului sanguin, elimina fie excesul de acizi, fie excesul de baze.