Anatomia. Przewodnik dla lubiących rozkminiać bez bólu ebook

WPRO­WA­DZE­NIEPOD­STAWY ANA­TO­MII I FI­ZJO­LO­GII

Czło­wiek od za­wsze fa­scy­no­wał się wła­snym cia­łem. Do­sko­na­łym na to do­wo­dem są wcze­sne ry­sunki na­ukowe i dia­gramy. Na­wet ry­sunki na­skalne i póź­niej­sze hie­ro­glify su­ge­rują, że lu­dzie byli świa­domi, jak zło­żoną ma­szy­ne­rią jest ciało. Fa­scy­na­cja ta trwa do dzi­siaj, gdy na­sza wie­dza w tym za­kre­sie jest co­raz więk­sza. Jej za­kres po­więk­szył się zna­cząco na prze­strzeni za­le­d­wie ostat­nich 20 lat.

Ana­liza or­ga­ni­zmu dzieli się na dwie od­mienne, ale ści­śle po­wią­zane ze sobą dys­cy­pliny. Ana­to­mia czło­wieka to ba­da­nie struk­tury ciała, a fi­zjo­lo­gia to ana­liza jego funk­cji. Ra­zem po­ma­gają nam zro­zu­mieć, jak działa ludz­kie ciało. W tej książce nie tylko po­znasz bu­dowę ludz­kiego ciała i funk­cje jego po­szcze­gól­nych czę­ści, ale także do­wiesz się, dla­czego działa tak, a nie ina­czej.

Mi­sterne po­łą­cze­nia ko­mó­rek, tka­nek i na­rzą­dów uła­twiają wy­ko­ny­wa­nie wielu funk­cji jed­no­cze­śnie, a zło­żone pro­cesy bio­che­miczne po­zwa­lają na ich re­ali­za­cję. W Ana­to­mii. Prze­wod­niku dla lu­bią­cych roz­k­mi­niać bez bólu znaj­dziesz przy­stępne wy­ja­śnie­nie wszyst­kich tych pro­ce­sów i struk­tur ludz­kiego ciała. Po za­koń­cze­niu lek­tury bę­dziesz le­piej znać swoje ciało.

W pro­ce­sie po­zna­wa­nia ana­to­mii i fi­zjo­lo­gii – szcze­gól­nie na po­cząt­ko­wych eta­pach – zło­żo­ność ludz­kiego or­ga­ni­zmu może wy­da­wać się przy­tła­cza­jąca, szcze­gól­nie je­żeli do­tych­czas twoja zna­jo­mość bio­lo­gii była ogra­ni­czona. Nie pod­da­waj się! Ta książka jest prze­zna­czona dla czy­tel­ni­ków, któ­rzy nie mają jesz­cze dok­to­ratu z bio­che­mii. Na­wet je­śli od cza­sów lek­cji bio­lo­gii w szkole mi­nęło kil­ka­dzie­siąt lat, uważna lek­tura po­zwoli ci zro­zu­mieć za­sady funk­cjo­no­wa­nia or­ga­ni­zmu. Dzięki so­lid­nym pod­sta­wom przed­sta­wio­nym w pierw­szej czę­ści zro­zu­miesz za­wi­ło­ści dzia­ła­nia ludz­kiego ciała. W końcu eg­zem­plarz do ana­lizy masz do­słow­nie pod ręką – to ogromny plus!

Ludz­kie ciało składa się z na­rzą­dów i struk­tur, które łą­czą je ze sobą – może to wy­da­wać się oczy­wi­ste, ale ta książka nie za­czyna się od tej sze­ro­kiej per­spek­tywy. Prze­ciw­nie, na wstę­pie zaj­miemy się po­zio­mem mi­kro, ko­mór­kami i pro­ce­sami, dzięki któ­rym wie­dzą, co, kiedy i jak mają ro­bić. Przyj­rzymy się bio­che­micz­nym pod­sta­wom ży­cia – jego skła­do­wym or­ga­nicz­nym i nie­orga­nicz­nym, związ­kom i czą­stecz­kom, które są nie­zbędne do funk­cjo­no­wa­nia or­ga­ni­zmu. Prze­ana­li­zu­jemy, jak ko­mu­ni­kują się i mnożą ko­mórki. Dzięki temu zy­skasz so­lidne pod­stawy, by zro­zu­mieć dal­sze czę­ści książki.

Kiedy już je przy­swo­isz, to przej­dziemy do omó­wie­nia tka­nek, z któ­rych skła­dają się wszyst­kie na­rządy w or­ga­ni­zmie. Z ko­lei po tkan­kach na­dej­dzie czas na główne układy ciała czło­wieka, w tym układ kostny, ner­wowy, ser­cowo-na­czy­niowy i od­de­chowy.

Dla każ­dego układu opi­sano rów­nież ty­powe dla niego cho­roby i za­bu­rze­nia. Po­ru­szane są rów­nież po­krewne te­maty, ta­kie jak spo­sób, w jaki na­rządy zmy­słów łą­czą się w sys­tem prze­twa­rza­nia bodź­ców i wpływ, jaki od­ży­wia­nie ma na zdro­wie.

Po­trak­tuj tę książkę jako kom­plek­sowe źró­dło in­for­ma­cji na te­mat ludz­kiego ciała od pal­ców u nóg (stóp) do czaszki (głów).

CHE­MIA KO­MÓ­REK

Re­ak­cje ją­drowe i dla­czego je ko­chamy

Wszystko we wszech­świe­cie – od naj­więk­szych gwiazd na nie­bie po naj­mniej­sze zia­renko pia­sku na plaży – zbu­do­wane jest z ma­te­rii. Bar­dziej pre­cy­zyj­nie, z ma­te­rii składa się wszystko, co zaj­muje prze­strzeń i ma masę. Może się wy­da­wać, że małe zia­renko pia­sku nie zaj­muje wcale miej­sca i nic nie waży, ale za­uważ, co dzieje się, gdy do­sta­nie ci się do buta. Do­ce­nisz wtedy fakt, że jest obiek­tem fi­zycz­nym.

Ma­te­rię mo­żemy na­zwać „sub­stan­cją fi­zyczną” (w prze­ci­wień­stwie do przy­pad­ko­wej my­śli o tym, co dziś na obiad, bo przy­pad­kowe my­śli nie mają fi­zycz­nej istoty).

Ba­da­nie struk­tury ma­te­rii, jej wła­ści­wo­ści i spo­sobu, w jaki różne ro­dzaje ma­te­rii wcho­dzą ze sobą w in­te­rak­cje, na­zy­wamy che­mią, a zro­zu­mie­nie pod­staw che­mii jest klu­czowe dla po­zna­nia za­sad ana­to­mii i fi­zjo­lo­gii.

Na­sze ciała i świat, w któ­rym ży­jemy, są moż­liwe dzięki in­te­rak­cji ato­mów (znasz je praw­do­po­dob­nie jako pod­sta­wowe skład­niki ma­te­rii). Atomy two­rzą pier­wiastki – to ro­dzaj ma­te­rii, któ­rej nie da się roz­ło­żyć na skła­dowe me­to­dami che­micz­nymi (po­trzebna jest do tego re­ak­cja ją­drowa, bez niej ani rusz). Po­szcze­gólne pier­wiastki łą­czą się ze sobą w ko­mórki, które są naj­mniej­szymi jed­nost­kami struk­tu­ral­nymi w ludz­kim ciele i peł­nią okre­ślone funk­cje. Ko­mórki krwi na przy­kład trans­por­tują tlen do po­szcze­gól­nych czę­ści ciała. Ich bu­dowa znacz­nie różni się od bu­dowy ko­mó­rek peł­nią­cych inne funk­cje, jak ko­mórki ner­wowe czy mię­śniowe. Bu­dową ko­mó­rek, ale także ich funk­cjami rzą­dzi che­mia.

KLU­CZOWE PIER­WIASTKI

Ża­den or­gan w ludz­kim ciele nie jest „naj­waż­niej­szy” i, ana­lo­gicz­nie, do ist­nie­nia ży­cia nie­zbęd­nych jest kilka pier­wiast­ków. Oto jedne z naj­waż­niej­szych pier­wiast­ków dla wszyst­kich istot ży­ją­cych na ziemi:

• wo­dór (ozna­czany sym­bo­lem che­micz­nym H)

• wę­giel (C)

• azot (N)

• tlen (0).

Nie­za­leż­nie od tego, czy cho­dzi o po­wie­trze, któ­rym od­dy­chamy, je­dze­nie, które spo­ży­wamy, czy sub­stan­cje, z któ­rych po­wstają fi­zyczne struk­tury ludz­kiego ciała, bez tych pier­wiast­ków ludz­kość by nie ist­niała. Co spra­wia, że są one tak istotne dla po­wsta­nia ży­cia? Ich zdol­ność do in­te­rak­cji z in­nymi pier­wiast­kami, a na­stęp­nie two­rze­nie waż­nych czą­ste­czek (ele­ment skła­dowy ma­te­rii, który zbu­do­wany jest z wię­cej niż jed­nego atomu) lub związ­ków (czą­ste­czek zbu­do­wa­nych z dwóch lub więk­szej liczby róż­nych pier­wiast­ków). A jak to ro­bią? Dzięki ich struk­tu­rze sub­a­to­mo­wej i cząst­kom sub­a­to­mo­wym.

ANA­TO­MIA SŁOWA

CZĄ­STECZKA

Czą­steczka to ele­ment skła­dowy ma­te­rii, który składa się z wię­cej niż jed­nego atomu. Czą­steczkę mogą two­rzyć atomy tego sa­mego pier­wiastka (np. czą­steczka tlenu) lub róż­nych pier­wiast­ków, co ozna­cza, że czą­steczka może być związ­kiem (np. czą­steczka wody, którą two­rzą atomy wo­doru i tlenu).

CZĄSTKI SUB­A­TO­MOWE

Wszyst­kie atomy skła­dają się z trzech pod­sta­wo­wych czą­stek sub­a­to­mo­wych (czyli ele­men­tów mniej­szych od sa­mego atomu):

• pro­to­nów (które mają do­datni ła­du­nek elek­tryczny)

• neu­tro­nów (które nie mają ła­dunku)

• elek­tro­nów (które mają ujemny ła­du­nek elek­tryczny).

Liczba i or­ga­ni­za­cja tych czą­stek de­cy­duje o tym, czy dany atom bę­dzie ła­two wcho­dził w in­te­rak­cje z ja­kim­kol­wiek in­nym ato­mem, a także okre­śla, ja­kiego ro­dzaju to atom. Je­śli atom ma tylko je­den pro­ton, to musi być ato­mem wo­doru.

Pro­tony mają do­datni ła­du­nek i znaj­dują się w ją­drze atomu.

SKĄD SIĘ BIORĄ LICZBY ATO­MOWE?

Liczba ato­mowa pier­wiastka to liczba pro­to­nów w ją­drze jego atomu. Na przy­kład, liczba ato­mowa wę­gla to 6, co ozna­cza, że ma on w ją­drze 6 pro­to­nów. Z ko­lei w ją­drze tlenu znaj­duje się 8 pro­to­nów.

Drugą cząstką w ją­drze atomu jest neu­tron. Neu­trony (nie) mają co prawda ła­dunku, ale przy­czy­niają się do zwięk­sze­nia masy atomu. Stąd też masa ato­mowa atomu to liczba pro­to­nów i neu­tro­nów w jego ją­drze. Co to ozna­cza? Liczba ato­mowa wę­gla to 6 (bo ma 6 pro­to­nów), ale jego masa ato­mowa to 12 (bo w jego ją­drze jest rów­nież 6 neu­tro­nów).

W tej sy­tu­acji jed­nak ła­du­nek atomu jest nie­zbi­lan­so­wany, a po­dob­nie jak więk­szość rze­czy we wszech­świe­cie, atomy dążą do rów­no­wagi. Co ją za­pew­nia? Ujem­nie na­ła­do­wane cząstki, które krążą wo­kół ją­dra. Są to elek­trony. To wła­śnie przy­cią­ga­nie elek­tro­sta­tyczne mię­dzy elek­tro­nami i pro­to­nami utrzy­muje elek­trony na or­bi­cie wo­kół ją­dra, po­dob­nie jak gra­wi­ta­cja Ziemi utrzy­muje Księ­życ na jej or­bi­cie. Stan na­tu­ral­nej rów­no­wagi atomu za­pew­nia taka sama liczba pro­to­nów, co neu­tro­nów, dzięki czemu ła­du­nek netto atomu jest neu­tralny.

Elek­trony nie są jed­nak ogra­ni­czone do jed­nego miej­sca, jak ją­dro atomu. Krążą po or­bi­tach (po­wło­kach) wo­kół ją­dra. Atom może mieć wiele po­włok. Na ilu­stra­cjach po­glą­do­wych pre­zen­tuje się je czę­sto jako kon­cen­tryczne okręgi, z któ­rych pierw­szy znaj­duje się naj­bli­żej ją­dra. Pierw­sza po­włoka do­wol­nego atomu (czyli ta, która znaj­duje się naj­bli­żej ją­dra) może za­wie­rać do 2 elek­tro­nów. Po jej za­peł­nie­niu, je­śli atom ma wię­cej elek­tro­nów, są one przy­po­rząd­ko­wy­wane do ko­lej­nej po­włoki, która mie­ści do 8 elek­tro­nów. Po za­peł­nie­niu na­stęp­nej po­włoki (je­żeli są jesz­cze elek­trony), są one przy­pi­sy­wane do ko­lej­nej, i tak da­lej. Wszyst­kie po­włoki poza pierw­szą mogą po­mie­ścić do 8 elek­tro­nów.

RE­GU­LA­MIN PO­WŁOK

W przy­padku wę­gla o licz­bie ato­mo­wej 6 (co ozna­cza 6 pro­to­nów, a tym sa­mym 6 elek­tro­nów), 2 elek­trony znaj­dują się na pierw­szej po­włoce, a po­zo­stałe 4 na dru­giej (ze­wnętrz­nej).

Dzięki pod­sta­wo­wej wie­dzy na te­mat ato­mów i czą­stek sub­a­to­mo­wych mo­żemy le­piej zro­zu­mieć, w jaki spo­sób atomy łą­czą się ze sobą, two­rząc czą­steczki i związki.

FAK­TYCZNE ELE­MENTY SKŁA­DOWE MA­TE­RII

Od kiedy od­kryto cząstki sub­a­to­mowe, na­ukowcy rwą so­bie włosy z głowy, gdy sły­szą, że bu­dul­cem ma­te­rii są atomy. Ta­kie na przy­kład pro­tony są mniej­sze od ato­mów i przez wiele lat uwa­żano je za pod­sta­wowy bu­du­lec ma­te­rii... do­póki nie od­kryto kwar­ków, które mają nie­wiel­kie ła­dunki i łą­czą się w pro­tony i neu­trony. Choć nikt ni­gdy kwarka nie wi­dział, to eks­pe­ry­menty do­wo­dzą, że musi on ist­nieć. A więc to kwarki są w rze­czy­wi­sto­ści pod­sta­wo­wym bu­dul­cem ma­te­rii (i będą nim, do­póki ktoś nie od­kryje cze­goś jesz­cze mniej­szego).

UKŁAD OKRE­SOWY PIER­WIAST­KÓW

Aby po­ka­zać związki mię­dzy pier­wiast­kami, na­ukowcy uło­żyli je w układ okre­sowy, który praw­do­po­dob­nie pa­mię­tasz z lek­cji che­mii w szkole pod­sta­wo­wej. Za­czyna się on od pier­wiastka o ma­sie ato­mo­wej 1 (wo­dór) i prze­cho­dzi do – hmm, to za­leży od ta­beli, z którą mia­łeś stycz­ność. Ist­nieje 114 pier­wiast­ków, któ­rych wy­stę­po­wa­nie po­twier­dzono, ale po­dej­rzewa się ist­nie­nie kilku in­nych, ta­kich jak 118 (oga­nes­son, syn­te­tyczny pier­wia­stek, o któ­rym nie wia­domo zbyt wiele). Dzie­więć­dzie­siąt osiem pier­wiast­ków wy­stę­puje w na­tu­rze; po­zo­stałe można zna­leźć tylko w la­bo­ra­to­riach (gdzie są syn­te­ty­zo­wane).

Każda po­zy­cja w ta­beli po­daje liczbę ato­mową pier­wiastka i jego sym­bol che­miczny. W nie­któ­rych po­dana jest także masa ato­mowa. Z ko­lei po­dział ko­lo­ry­styczny ma na celu wska­za­nie grup pier­wiast­ków o po­dob­nych wła­ści­wo­ściach.

WIĄ­ZA­NIA CHE­MICZNE

Jak atomy trzy­mają się ra­zem

Atomy cza­sami two­rzą po­łą­cze­nia (wią­za­nia) z in­nymi ato­mami, bu­du­jąc związki, które na­zy­wamy czą­stecz­kami lub mo­le­ku­łami. Więzi te by­wają trwałe, ale cza­sem są krót­sze niż ży­wot mo­tyla. Wią­za­nia mię­dzy ato­mami są za­sad­ni­czo efek­tem przy­cią­ga­nia mię­dzy prze­ciw­nymi ła­dun­kami. Je­żeli ze­wnętrzna po­włoka atomu jest już wy­peł­niona elek­tro­nami, to mało praw­do­po­dobne, by utwo­rzył czą­steczkę lub zwią­zek z in­nymi ato­mami tego sa­mego czy in­nego pier­wiastka.

Je­żeli jed­nak na ze­wnętrz­nej (wa­len­cyj­nej) po­włoce atom ma wolne miej­sca, to jest bar­dziej po­datny na two­rze­nie wią­zań. Wią­za­nie może po­wstać, je­żeli atom od­daje elek­trony in­nym ato­mom lub przyj­muje je od nich albo współ­dzieli z nimi elek­trony.

WIĄ­ZA­NIE JO­NOWE

Wią­za­nie jo­nowe po­wstaje, gdy dwa atomy two­rzą czą­steczki, od­da­jąc in­nym elek­trony lub po­bie­ra­jąc je od in­nych, by uzu­peł­nić swoją ze­wnętrzną po­włokę. Kla­sycz­nym tego przy­kła­dem jest sól (chlo­rek sodu, NaCl). Sód (Na) ma po­je­dyn­czy elek­tron na ze­wnętrz­nej (trze­ciej) po­włoce. Jest on bar­dzo sa­motny. Aby za­peł­nić swoją po­włokę wa­len­cyjną, sód mógłby po­zy­skać 7 do­dat­ko­wych elek­tro­nów z in­nych ato­mów, ale by­łoby to bar­dzo pra­co­chłonne i nie­prak­tyczne, a w kilku ame­ry­kań­skich sta­nach jest cał­ko­wi­cie nie­zgodne z pra­wem. Dla­tego też Na od­daje swój sa­motny elek­tron, za­cho­wu­jąc wy­peł­nioną po brzegi ośmioma elek­tro­nami drugą po­włokę, co two­rzy bar­dzo sta­bilny układ. Te­raz jed­nak ma 10 elek­tro­nów i 11 pro­to­nów. Ta nie­rów­no­waga mię­dzy pro­to­nami i elek­tro­nami po­wo­duje po­wsta­nie jonu. W tym przy­padku jon sodu z 10 elek­tro­nami ma ogólny ła­du­nek do­datni.

Z ko­lei chlor (Cl) ma ten dy­le­mat, że po­trze­buje jed­nego elek­tronu, aby uzu­peł­nić swoją ze­wnętrzną po­włokę. Przy licz­bie ato­mo­wej 17 na trze­ciej po­włoce atomu chloru znaj­duje się sie­dem elek­tro­nów i jest miej­sce na ósmy, co czyni chlor na­tu­ral­nym part­ne­rem dla sodu (nie mu­siał na­wet re­je­stro­wać się na por­talu rand­ko­wym). Sód od­daje swój elek­tron chlo­rowi, który wy­ko­rzy­stuje go do uzu­peł­nie­nia swo­jej po­włoki wa­len­cyj­nej. Po­nie­waż ma te­raz o je­den elek­tron wię­cej niż pro­to­nów, staje się jo­nem chlor­ko­wym o ogól­nym ła­dunku ujem­nym.

Tak wła­śnie po­wstaje wią­za­nie. Do­datni ła­du­nek jonu Na+ jest przy­cią­gany przez ujemny ła­du­nek jonu Cl-, a oba two­rzą umiar­ko­wa­nie silne wią­za­nie che­miczne, w efek­cie któ­rego po­wstaje NaCl, czyli sól.

ANA­TO­MIA SŁOWA

JON

Jon to atom o ła­dunku nie­ze­ro­wym, który ma nie­równą liczbę elek­tro­nów i pro­to­nów. Może mieć ła­du­nek do­datni lub ujemny, w za­leż­no­ści od tego, czy ma mniej elek­tro­nów niż pro­to­nów (ła­du­nek do­datni), czy wię­cej elek­tro­nów niż pro­to­nów (ła­du­nek ujemny).

WIĄ­ZA­NIE WO­DO­ROWE

Wią­za­nia wo­do­rowe po­wstają, gdy atomy dzielą się elek­tro­nami w związ­kach nie­rów­no­mier­nie. Kla­sycz­nym przy­kła­dem tego typu wią­za­nia jest woda. Liczba ato­mowa wo­doru to 1, więc jego je­dyna po­włoka jest wy­peł­niona w po­ło­wie. Z ko­lei tle­nowi (liczba ato­mowa 8) bra­kuje 2 elek­tro­nów do za­peł­nie­nia ze­wnętrz­nej po­włoki. Z tego po­wodu tlen współ­dzieli elek­tron z 2 ato­mami wo­doru, które uzu­peł­niają ze­wnętrzne po­włoki wszyst­kich trzech człon­ków tego związku, two­rząc H2O, czyli wodę (in­deks dolny 2 w che­micz­nym wzo­rze tego związku wska­zuje, że obej­muje on dwa atomy wo­doru).

Po­nie­waż jed­nak liczba pro­to­nów w ją­drze tlenu jest więk­sza niż w przy­padku wo­doru, to współ­dzie­lone elek­trony spę­dzają wię­cej czasu wo­kół tego ją­dra niż wo­kół ją­dra wo­doru. Ta nie­rów­no­waga po­wo­duje po­wsta­nie nie­wiel­kiego ła­dunku ujem­nego po stro­nie tlenu i nie­wiel­kiego ła­dunku do­dat­niego po stro­nie wo­doru. Na sku­tek po­la­ry­za­cji ła­dunku czą­steczki wody przy­cią­gają się na­wza­jem. W efek­cie woda sta­nowi jed­no­litą sub­stan­cję. Ten ro­dzaj wią­za­nia jest naj­słab­szym z trzech wią­zań che­micz­nych. Jest to rów­nież ro­dzaj wią­za­nia, które łą­czy w chro­mo­so­mach dwie nici DNA (kodu ge­ne­tycz­nego), czyli in­struk­cję, która wska­zuje or­ga­ni­zmowi jak być tym, czym być po­wi­nien.

WIĄ­ZA­NIE KO­WA­LEN­CYJNE

Naj­sil­niej­szym z wią­zań che­micz­nych jest wią­za­nie ko­wa­len­cyjne, czyli przy­pa­dek, gdy czą­steczka lub zwią­zek dzielą elek­trony po równo. Tego ro­dzaju wią­za­nia spraw­nie two­rzy wę­giel – pod­sta­wowy bu­du­lec czą­ste­czek or­ga­nicz­nych – po­nie­waż jego liczba ato­mowa wy­nosi 6, co ozna­cza, że po­trze­buje czte­rech elek­tro­nów do za­peł­nie­nia swo­jej po­włoki wa­len­cyj­nej. Z tego po­wodu wę­giel może two­rzyć cztery po­je­dyn­cze wią­za­nia ko­wa­len­cyjne z in­nymi ato­mami.

JAKI JEST PRZY­KŁAD ZWIĄZKU Z WIĄ­ZA­NIEM KO­WA­LEN­CYJ­NYM?

Do­sko­na­łym przy­kła­dem jest tu pod­sta­wowa struk­tura ami­no­kwasu. Ami­no­kwasy to związki or­ga­niczne, które łą­czą się w białka (nie­zbędne do bu­dowy tka­nek, na­rzą­dów, wło­sów, skóry – co by to nie było, po­trze­buje dla swego po­wsta­nia ami­no­kwasu). Wę­giel jest cen­tral­nym ato­mem w ami­no­kwa­sie, do któ­rego przy­łą­czają się cztery ele­menty, wy­ko­rzy­stu­jąc jedno z do­stęp­nych wią­zań: grupa wę­glowa, grupa azo­towa (zwana grupą ami­nową), po­je­dyn­czy atom wo­doru i grupa, któ­rej struk­tura za­leży od da­nego ami­no­kwasu. Ta zmienna grupa po­boczna (cza­sami zwana łań­cu­chem bocz­nym) na­zy­wana jest grupą R.

PH: JONY, KWASY I ZA­SADY

Po­miar pH wska­zuje nam, czy dana sub­stan­cja jest kwa­sem, czy za­sadą. Kwas ma ni­skie pH i uwal­nia jony wo­do­rowe (w pew­nych oko­licz­no­ściach), a za­sada ma wy­so­kie pH i uwal­nia jony wo­do­ro­tle­nowe (rów­nież w pew­nych oko­licz­no­ściach). Przy­kła­dem kwasu jest ocet. Przy­kła­dem za­sady jest soda oczysz­czona. Kwasy i za­sady re­agują w przy­padku po­łą­cze­nia. Je­śli zmie­szamy ze sobą ocet i sodę oczysz­czoną, to do­pro­wa­dzimy do po­wsta­nia gazu (co roz­po­znamy po bą­bel­kach i sy­cze­niu).

pH mie­sza­niny jest za­sad­ni­czo miarą za­war­to­ści jo­nów wo­do­ro­wych. Je­śli sub­stan­cja ma czą­steczki lub związki, które dają dużą liczbę H+, to w opar­ciu o lo­ga­rytm ma­te­ma­tyczny bę­dzie mieć niż­szą war­tość pH i bę­dzie uwa­żana za kwas lub roz­twór kwa­śny (pH < 7,0). Z ko­lei przy niż­szych stę­że­niach H+, pH bę­dzie wyż­sze niż 7, a sub­stan­cję uznamy za za­sa­dową (mo­żemy ją też na­zwać roz­two­rem za­sa­do­wym lub al­ka­licz­nym). Stan­dard ten ustala się na po­zio­mie mię­dzy­na­ro­do­wym przy uży­ciu zna­nych ma­te­ria­łów, ta­kich jak czy­sta woda (pH 7,0).

Więk­szość ży­wych or­ga­ni­zmów może prze­trwać tylko w ści­śle okre­ślo­nych za­kre­sach pH. Zmiana za­kresu pH wy­wo­łuje re­ak­cję i zmie­nia (lub za­bija!) dany or­ga­nizm. Ko­mórki po­tra­fią zmie­niać pH w pro­ce­sie me­ta­bo­li­zmu (jak na przy­kład ko­mórki mię­śniowe, które wy­twa­rzają pod­czas in­ten­syw­nych ćwi­czeń kwas mle­kowy).

LEKKO ZA­SA­DOWE PŁYNY USTRO­JOWE

pH oso­cza i pły­nów ustro­jo­wych wy­nosi około 7,3–7,4. Znaj­duje się więc po za­sa­do­wej stro­nie neu­tral­nej gra­nicy (7,0). Na­zy­wany jest on od­czy­nem neu­tral­nym. Or­ga­nizm bę­dzie sta­rał się utrzy­mać ten po­ziom pH z wy­ko­rzy­sta­niem róż­nych pro­ce­sów ko­mór­ko­wych.