Jaké jsou dva způsoby, jak být enzymy méně účinné?

Enzym je vysoce komplexní protein, který se chová jako katalyzátor reakcí. Katalyzátor je látka, která zvyšuje rychlost chemické reakce, aniž by byla spotřebována samotnou reakcí. Enzymy jsou životně důležité a jsou v přírodě všudypřítomné. Protože enzymy mají velmi specifickou trojrozměrnou strukturu, mohou jejich účinnost ovlivnit změny podmínek, jako je teplota a pH.

Trojrozměrná struktura enzymu tvoří aktivní místo nebo obchodní konec enzymu, kde probíhá reakční katalýza. Změny v tomto aktivním místě mohou být ovlivněny faktory, jako je pH nebo teplota, a účinnost enzymu bude proto snížena, pokud nebudou k dispozici optimální podmínky. Když enzym ztratí svůj tvar, nazývá se to denaturace.

Aminokyseliny, které tvoří proteiny, a tedy enzymy, jsou tvořeny centrálním atomem uhlíku, atomem vodíku, aminoskupinou, skupinou karboxylové kyseliny a skupinou „R“. Skupině R se také říká postranní řetězec. Postranní řetězec nebo R skupina je specifické uspořádání atomů, které činí tuto aminokyselinu jedinečnou a může se chovat jako slabá kyselina nebo báze v roztoku a má specifický ionizační stav. Tento ionizační stav ovlivňuje strukturu enzymu.

Všechny enzymy mají optimální pH, při kterém fungují nejlépe. Hodnota pH umožňuje enzymu zaujmout určitou konformaci, která se přizpůsobí tvaru aktivního místa enzymu. Když má aktivní místo správný tvar, je schopné se efektivně vázat na substrát nebo výchozí materiál reakce a katalyzovat reakci. Aktivní místo je výsledkem specifické konformace postranních řetězců aminokyselin, které jsou slabé vzájemné asociace kvůli jejich ionizačnímu stavu a tvoří výslednou specifickou trojrozměrnou strukturu enzym. Bez správného pH se tato trojrozměrná struktura nebude správně formovat. Biochemické pufry v živých systémech jsou schopny udržet enzym v optimálním rozmezí pH.

Teplota ovlivňuje také trojrozměrnou strukturu enzymů. Každý enzym má optimální teplotní rozsah, ve kterém funguje nejlépe. Teplota, která je příliš vysoká, denaturuje strukturu enzymu a změní tvar jeho aktivního místa, takže nemůže účinně katalyzovat reakci. Teplota, která je příliš nízká, neposkytne systému dostatek energie na to, aby reakce mohla postupovat maximální rychlostí.