Περιεχόμενο
Τα ένζυμα είναι βιολογικοί καταλύτες. Δηλαδή, είναι πρωτεΐνες που παράγονται σε ζωντανούς οργανισμούς που βοηθούν χημικές αντιδράσεις κατά μήκος. Χωρίς ένζυμα, οι χημικές αντιδράσεις στο σώμα σας δεν θα προχωρούσαν αρκετά γρήγορα για να σας κρατήσουν ζωντανούς. Κάθε ένζυμο έχει βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας - το περιβάλλον που του επιτρέπει να εργάζεται με τη μέγιστη απόδοση. Μία από τις σημαντικότερες περιβαλλοντικές παραμέτρους που επηρεάζουν την ενζυμική δραστικότητα είναι το ρΗ, με κάθε ένζυμο να έχει μοναδική βέλτιστη τιμή.
Ενέργεια ενεργοποίησης
Τα ένζυμα λειτουργούν μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης μιας χημικής αντίδρασης.Μπορείτε να σκεφτείτε μια χημική αντίδραση σαν κάτι σαν να βάζετε ένα beanbag σε ένα κουβά, εκτός από το ότι υπάρχει ένα τοίχωμα 10 ποδιών μεταξύ του beanbag και του κάδου. Μπορείτε να ανεβείτε στον τοίχο και να βάλετε το beanbag στον κάδο, αλλά εάν χρησιμοποιούσατε ένα ένζυμο, ο τοίχος θα ήταν μόνο 2 πόδια ψηλά αντί για 10 ή 100 ή 1000. Το τελικό αποτέλεσμα είναι το ίδιο ανεξάρτητα από το πόσο ψηλά ο τοίχος είναι, αλλά θα είναι σε θέση να βάλει πολλά περισσότερα beanbags σε κουβάδες, αν ο τοίχος είναι χαμηλός. Το ίδιο ισχύει και για ένζυμα: το τελικό χημικό προϊόν είναι το ίδιο με ή χωρίς ένα ένζυμο, αλλά πολλές ακόμα αντιδράσεις θα συμβούν εάν το ένζυμο είναι εκεί.
ρΗ
Σκεφτόμαστε το pH ως μέτρο οξύτητας, το οποίο είναι. Το ξίδι είναι ελαφρώς όξινο, έτσι έχει ρΗ περίπου 4, ενώ η σόδα ψησίματος είναι βασική και έχει ρΗ περίπου 8. Μια ουδέτερη λύση - ούτε όξινη ούτε βασική - έχει pH 7.
Σε μοριακό επίπεδο, το pH μπορεί να είναι ελαφρώς διαφορετικό. Ένα χαμηλό pH σημαίνει ότι υπάρχουν πολλά επιπλέον πρωτόνια σε ένα διάλυμα, ενώ ένα υψηλό pH σημαίνει ότι υπάρχουν πολλά ιόντα υδροξειδίου - οξυγόνο και υδρογόνο μαζί. Σε χαμηλό ρΗ, τα θετικά φορτία των πρωτονίων στο διάλυμα θα προσελκύονται σε περιοχές με αρνητικό φορτίο, και η λυχνία θα μπλοκάρει. Σε υψηλό pH, τα ιόντα ΟΗ, τα οποία είναι αρνητικά, θα αναζητήσουν θετικό φορτίο και θα μανδαλώσουν.
Ένζυμα
Τα ένζυμα είναι περίπλοκες πρωτεΐνες που φέρνουν μαζί τα άτομα ή τα μόρια του συστατικού με τον σωστό τρόπο για να μειώσουν την ενέργεια ενεργοποίησης. Είναι σε θέση να το κάνουν αυτό εξαιτίας του πώς διαμορφώνονται. Το σχήμα μιας πρωτεΐνης εξαρτάται εν μέρει από την ηλεκτροστατική έλξη μεταξύ των διαφόρων τμημάτων της. Για παράδειγμα, μερικά μέρη έχουν ελαφρώς αρνητικό φορτίο και κάποια ελαφρώς θετικά, έτσι ώστε οι περιοχές της πρωτεΐνης να κάμπτονται η μια προς την άλλη.
Σε διαλύματα χαμηλού pH, τα επιπλέον θετικά φορτία συνδέονται με αρνητικές περιοχές πρωτεϊνών. Σε λύσεις υψηλού ρΗ, τα επιπλέον αρνητικά φορτία εμπλέκονται σε περιοχές με θετικές πρωτεΐνες. Όταν ασκούνται, η ηλεκτροστατική έλξη εξαλείφεται και η πρωτεΐνη αλλάζει σχήμα. Επειδή μια δραστηριότητα ενζύμων εξαρτάται από το σχήμα της, θα επιβραδυνθεί, και στη συνέχεια θα σταματήσει να λειτουργεί όταν το pH είναι πολύ χαμηλό ή πολύ υψηλό.
Δραστικότητα ενζύμου έναντι ρΗ
Διαφορετικά ένζυμα λειτουργούν σε περιοχές με ξεχωριστό ρΗ. Τα ένζυμα του στομάχου, για παράδειγμα, δουλεύουν καλύτερα σε χαμηλό ρΗ περίπου 2. Αλλά ανεξάρτητα από την ειδική τιμή του ρΗ όπου το ένζυμο λειτουργεί καλύτερα, η ενζυμική δραστικότητα είναι χαμηλή στο χαμηλότερο ρΗ και αυξάνεται στο μέγιστο στη βέλτιστη τιμή του ρΗ. Ο ρυθμός αντίδρασης στη συνέχεια μειώνεται καθώς αυξάνεται το ρΗ. Μέσα σε ένα στενό εύρος γύρω από το βέλτιστο, το ένζυμο μπορεί να ανακτήσει τη δραστηριότητά του αν το ρΗ επιστραφεί στο βέλτιστο. Αλλά εκτός αυτού του εύρους, το σχήμα του ενζύμου θα είναι τόσο στρεβλωμένο ώστε δεν μπορεί να επιστρέψει στο φυσιολογικό.