Tartalom
Az enzimek biológiai katalizátorok. Vagyis élő organizmusokban termelt fehérjék, amelyek elősegítik a kémiai reakciókat. Enzimek nélkül a kémiai reakciók a szervezetben nem haladnának elég gyorsan ahhoz, hogy életben maradjon. Minden enzimnek optimális működési feltételei vannak - a környezet, amely lehetővé teszi számukra a maximális hatékonyságot. Az egyik legfontosabb környezeti paraméter, amely befolyásolja az enzimaktivitást, a pH, az egyes enzimek egyedi optimális értékkel bírnak.
Aktiválási energia
Az enzimek úgy működnek, hogy csökkentik a kémiai reakció aktiválási energiáját.A kémiai reakcióra úgy gondolhat, mintha egy babacsákot helyeznének egy vödörbe, azzal a különbséggel, hogy a táska és a vödör között 10 láb hosszú fal van. Felmászhat a falon, és beteheti a vödörbe a babzsákot, de ha enzim segítene, akkor a fal csak 2 láb magas lenne, 10, 100 vagy 1000 helyett. A végeredmény ugyanaz, függetlenül attól, hogy milyen magas a fal van, de sokkal több babzsákot helyezhet vödörbe, ha a fal alacsony. Ugyanaz az enzimekkel: a végső vegyi termék ugyanaz enzimmel vagy anélkül, de még sok más reakció történik, ha az enzim ott van.
pH
A pH-t a savasság mértékének gondoljuk, amely az is. Az ecet enyhén savas, tehát pH-ja körülbelül 4, míg a szódabikarbázis bázikus és körülbelül 8. A semleges oldat - sem savas, sem bázikus - pH-ja 7.
Molekuláris szinten a pH kissé eltérhet. Az alacsony pH azt jelenti, hogy sok extra proton van az oldatban, míg a magas pH azt jelenti, hogy sok hidroxid-ion van jelen - az oxigén és a hidrogén együtt. Alacsony pH mellett az oldatban levő protonok pozitív töltései vonzódnak a negatív töltésű régiókhoz, és rögzülnek. Magas pH mellett a negatív OH-ionok pozitív töltést keresnek és reteszelődnek.
enzimek
Az enzimek bonyolult fehérjék, amelyek összetevő atomokat vagy molekulákat hoznak össze az éppen megfelelő módon az aktiválási energia csökkentésére. Ezt képesek megtenni, mert alakítottak. A fehérje alakja részben függ a különböző részei közötti elektrosztatikus vonzódástól. Például néhány résznek kissé negatív töltése van, és mások kissé pozitív, tehát a fehérje ezen régiói egymás felé hajlottak.
Az alacsony pH-értékű oldatokban az extra pozitív töltések a fehérjék negatív régióival kapcsolódnak. Magas pH-értékű oldatokban az extra negatív töltések a protein-pozitív régiókhoz kapcsolódnak. Amikor bekapcsolnak, az elektrosztatikus vonzerő megszűnik, és a fehérje megváltoztatja az alakját. Mivel az enzimek aktivitása az alakjától függ, lelassul, majd végül leáll, ha a pH túl alacsony vagy túl magas lesz.
Enzimaktivitás vs. pH
Különböző enzimek működnek az eltérő pH-értékű régiókban. Például a gyomor enzimek akkor működnek a legjobban, ha a pH körülbelül 2, de a pH specifikus értékétől függetlenül, ahol az enzim a legjobban működik, az enzimaktivitás alacsony a legalacsonyabb pH mellett, és a maximális értékre növekszik a pH optimális értékén. A reakció sebessége ezután csökken a pH emelkedésével. Az optimum körüli szűk tartományban az enzim visszanyerheti aktivitását, ha a pH-t az optimális szintre állítják vissza. De ezen a tartományon kívül az enzim alakja annyira torzul, hogy nem tud normalizálni.