Innhold
Enzymer er biologiske katalysatorer. Det vil si at de er proteiner produsert i levende organismer som hjelper med kjemiske reaksjoner. Uten enzymer ville de kjemiske reaksjonene i kroppen din ikke fortsette raskt nok til å holde deg i live. Hvert enzym har optimale driftsforhold - miljøet som lar dem jobbe med maksimal effektivitet. En av de viktigste miljøparametrene som påvirker enzymaktivitet er pH, hvor hvert enzym har en unik optimal verdi.
Aktiveringsenergi
Enzymer virker ved å senke aktiveringsenergien til en kjemisk reaksjon.Du kan tenke på en kjemisk reaksjon som noe som å sette en beanbag i en bøtte, bortsett fra at det er en 10-fots vegg mellom beanbag og bøtte. Du kan klatre over veggen og legge beanbaggen i bøtta, men hvis du hadde hjelp av et enzym, ville veggen bare være 2 meter høy i stedet for 10 eller 100 eller 1000. Det endelige resultatet er det samme uansett hvor høyt veggen er, men du kan legge mye mer beanbags i bøtter hvis veggen er lav. Det samme med enzymer: det endelige kjemiske produktet er det samme med eller uten et enzym, men mange flere reaksjoner vil skje hvis enzymet er der.
pH-
Vi tenker på pH som et mål på surhet, som det er. Eddik er svakt sur, så den har en pH på omtrent 4, mens natron er basisk og har en pH på omtrent 8. En nøytral løsning - verken sur eller basisk - har en pH på 7.
På molekylært nivå kan pH være på en annerledes måte. En lav pH betyr at det er mange ekstra protoner i en løsning, mens en høy pH betyr at det er mye hydroksydioner - oksygen og hydrogen sammen. Ved lav pH vil de positive ladningene til protonene i løsningen bli tiltrukket av regioner med negativ ladning, og de klemmes på. Ved høy pH vil OH-ionene, som er negative, oppsøke positiv ladning og låse på.
enzymer
Enzymer er kompliserte proteiner som bringer komponentatomer eller molekyler sammen på akkurat den rette måten å senke aktiveringsenergien. De er i stand til å gjøre dette på grunn av hvordan de formet seg. Formen på et protein avhenger delvis av elektrostatisk tiltrekning mellom dets forskjellige deler. Noen deler har for eksempel en litt negativ ladning, og noen er litt positive, så de regionene i proteinet bøyes mot hverandre.
I løsninger med lav pH kobles de ekstra positive ladningene til negative regioner av proteiner. I høye pH-løsninger løsner de ekstra negative ladningene til proteiner positive regioner. Når de griper fast, elimineres den elektrostatiske tiltrekningen, og proteinet endrer form. Fordi en enzymaktivitet avhenger av formen, vil den avta og til slutt slutte å virke når pH blir for lav eller for høy.
Enzymaktivitet vs. pH
Ulike enzymer fungerer i regioner med distinkt pH. Mageenzymer fungerer for eksempel best ved en lav pH på omtrent 2. Men uansett den spesifikke verdien av pH der et enzym fungerer best, er enzymaktiviteten lav ved den laveste pH og øker til et maksimum ved den optimale pH-verdien. Reaksjonshastigheten synker deretter når pH stiger. Innenfor et smalt område rundt det optimale kan enzymet gjenopprette sin aktivitet hvis pH blir tilbake til det optimale. Men utenfor dette området vil formen på enzymet være så forvrengt at det ikke kan komme tilbake til det normale.