Съдържание
Ензимите са биологични катализатори. Тоест, те са протеини, произведени в живи организми, които подпомагат химическите реакции заедно. Без ензими, химическите реакции в тялото ви не биха протичали достатъчно бързо, за да ви поддържат живи. Всеки ензим има оптимални работни условия - средата, която им позволява да работят с максимална ефективност. Един от най-важните параметри на околната среда, който влияе върху ензимната активност, е рН, като всеки ензим има уникална оптимална стойност.
Енергия за активиране
Ензимите действат, като намаляват енергията на активиране на химическа реакция.Можете да мислите за химическа реакция като нещо като поставяне на чанта в кофа, с изключение на това, че има 10-метрова стена между чантата и кофата. Можете да се изкачите над стената и да поставите чантата в кофата, но ако имате помощта на ензим, стената ще бъде висока само 2 фута, вместо 10 или 100 или 1000. Крайният резултат е един и същ, независимо колко висок стената е, но ще можете да поставите много повече торбички в кофи, ако стената е ниска. Същото е с ензимите: крайният химичен продукт е един и същ с или без ензим, но много повече реакции ще се случат, ако ензимът е там.
рН
Ние мислим за pH като мярка за киселинност, каквато е тя. Оцетът е леко кисел, така че има рН около 4, докато содата за хляб е основна и има рН около 8. Неутрален разтвор - нито кисел, нито основен - има рН 7.
На молекулно ниво pH може да бъде малко по-различен. Ниско рН означава, че има много допълнителни протони в разтвор, докато високо pH означава, че има много хидроксидни йони - кислород и водород заедно. При ниско рН положителните заряди на протоните в разтвора ще бъдат привлечени към региони с отрицателен заряд и те се затварят. При високо pH pH, йони на ОН, които са отрицателни, ще търсят положителен заряд и ще се включат.
Ензимите
Ензимите са сложни протеини, които обединяват съставните атоми или молекули заедно по точно правилния начин, за да намалят енергията на активиране. Те са в състояние да направят това, защото те са оформени. Формата на протеин зависи отчасти от електростатичното привличане между различните му части. Например, някои части имат леко отрицателен заряд, а някои леко положителен, така че тези участъци от протеина са огънати една към друга.
В разтвори с ниско pH, допълнителните положителни заряди се свързват с отрицателни области на протеини. В разтвори с високо pH, допълнителните отрицателни заряди се прилепват към протеинови позитивни региони. Когато те закопчат, електростатичното привличане се елиминира и протеинът променя формата си. Тъй като активността на ензимите зависи от формата му, тя ще се забави, а след това в крайна сметка ще спре да работи, когато рН стане твърде ниско или твърде високо.
Ензимна активност спрямо pH
Различни ензими функционират в региони с ясно изразено pH. Ензимите в стомаха например работят най-добре при ниско pH около 2. Но независимо от специфичната стойност на pH, където ензимът работи най-добре, ензимната активност е ниска при най-ниското pH и се увеличава до максимум при оптималната стойност на pH. След това скоростта на реакцията намалява с повишаване на pH. В тесен диапазон около оптималния, ензимът може да възстанови своята активност, ако рН се върне до оптимално. Но извън този диапазон формата на ензима ще бъде толкова изкривена, че не може да се върне към нормалното.