Όσον αφορά τις χημικές αντιδράσεις, τα ένζυμα είναι βασικοί παράγοντες. Αυτές οι εξειδικευμένες πρωτεΐνες προκαλούν αντιδράσεις και ελέγχουν πόσο γρήγορα προχωρούν. Ορισμένες συνθήκες όπως το pH επηρεάζουν το σχήμα του ενζύμου και καθορίζουν πόσο καλά λειτουργεί το ένζυμο.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Οι περίπλοκες χημικές δομές που ονομάζονται ένζυμα ελέγχουν τη συντριπτική πλειοψηφία των χημικών αντιδράσεων στα έμβια όντα. Ως τέτοια, τα ένζυμα έχουν απίστευτη ποικιλομορφία στη μορφή και τη λειτουργία. Κάθε μεμονωμένο ένζυμο έχει ένα συγκεκριμένο βέλτιστο pH. Εκτός από το ιδανικό εύρος pH, τα ένζυμα μπορεί να επιβραδυνθούν ή να σταματήσουν να λειτουργούν εντελώς.
Τι είναι ένα ένζυμο;
Τα ένζυμα είναι μια κατηγορία πρωτεϊνών. Αυτό σημαίνει ότι οι αλυσίδες αμινοξέων σχηματίζουν τις βασικές δομές τους. Ανάλογα με το συγκεκριμένο ένζυμο, τα διάφορα αμινοξέα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και το περιβάλλοντα περιβάλλοντα - συμπεριλαμβανομένου του pH, το οποίο αναγκάζει τις αλυσίδες να κάμπτονται ή να κυρτώνονται σε σύμπλοκο δομές. Αυτές οι δομές επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις αρπάζοντας χημικές ουσίες και βάζοντας τις μαζί ή διασπώντας τις. Τα έμβια όντα χρησιμοποιούν αυτά τα ένζυμα για τον έλεγχο της ταχύτητας των χημικών αντιδράσεων. Δεδομένου ότι τα ένζυμα αποτελούνται από αμινοξέα, οι αλλαγές στο pH αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρονται αυτά τα μεμονωμένα δομικά στοιχεία.
Χημικές επιδράσεις του pH
Η κλίμακα pH μετρά πόσο όξινο ή βασικό είναι ένα δείγμα, το οποίο με τη σειρά του περιγράφει πόσο ιοντικό υδρογόνο ή υδροξείδιο είναι σε ένα δείγμα. Οι αλλαγές στο pH προκαλούν ιονισμό των ατόμων και των μορίων των αμινοξέων. Αυτό μπορεί να κάνει ένα ένζυμο να αλλάξει σχήμα. Αυτά τα σχήματα καθορίζουν τη λειτουργία, οπότε η αλλαγή του σχήματος μπορεί να επηρεάσει τη λειτουργία του ενζύμου, εμποδίζοντας το να επιταχύνει τις χημικές αντιδράσεις.
Αλλαγές στην απόδοση του ενζύμου
Όλα τα ένζυμα έχουν ένα ιδανικό pH στο οποίο το ένζυμο θα αποδώσει όσο πιο γρήγορα μπορεί - υποθέτοντας ότι άλλες συνθήκες είναι επίσης ιδανικές και βασίζονται στη συγκεκριμένη λειτουργία του. Για παράδειγμα, ένα ένζυμο που λειτουργεί στο όξινο περιβάλλον του ανθρώπινου στομάχου θα έχει χαμηλότερο ιδανικό ρΗ από ένα ένζυμο που λειτουργεί στο περισσότερο ή λιγότερο ουδέτερο περιβάλλον του ανθρώπινου αίματος. Όταν το pH αποκλίνει από τις ιδανικές συνθήκες, η δραστηριότητα του ενζύμου θα επιβραδυνθεί, τότε θα σταματήσει, ανάλογα με το πόσο παραμορφώνονται οι συνθήκες του ενζύμου. Ανάλογα με το ένζυμο και το πόσο ακραία γίνεται η αλλαγή του pH, αυτές οι αλλαγές μπορεί να "σπάσουν" μόνιμα το ένζυμο ή το ένζυμο μπορεί να επανέλθει στο φυσιολογικό μόλις οι συνθήκες επιστρέψουν στην ιδανική περιοχή του ενζύμου.
Άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν τα ένζυμα
Εκτός από το pH, αρκετοί άλλοι παράγοντες μπορούν να έχουν παρόμοια επίδραση στα ένζυμα. Η θερμοκρασία έχει παρόμοια επίδραση στη δομή των ενζύμων, με κάθε ένζυμο να έχει διαφορετική ιδανική θερμοκρασία. Επιπλέον, η ποσότητα υποστρώματος - οι χημικές ουσίες στις οποίες δρα ένα ένζυμο - επηρεάζει έντονα την ταχύτητα αντίδρασης. Η προσθήκη περισσότερου υποστρώματος επιταχύνει την αντίδραση έως ότου χτυπήσει ένα οροπέδιο στο οποίο το ένζυμο δεν μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα. Ορισμένα ένζυμα έχουν αναστολείς που εμποδίζουν τις δράσεις τους. Για ορισμένα ένζυμα, τα τελικά προϊόντα των αντιδράσεων που ενθαρρύνουν πραγματικά να κλείσουν το ένζυμο. Αυτό ονομάζεται "ανατροφοδότηση" και βοηθά στη ρύθμιση της ποσότητας μιας ουσίας που δημιουργεί ένα ένζυμο.