Ποιοι είναι οι δύο τρόποι που τα ένζυμα γίνονται λιγότερο αποτελεσματικά;

Ένα ένζυμο είναι μια πολύ σύνθετη πρωτεΐνη που συμπεριφέρεται ως καταλύτης για τις αντιδράσεις. Ένας καταλύτης είναι μια ουσία που αυξάνει τον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης χωρίς να καταναλώνεται από την ίδια την αντίδραση. Τα ένζυμα είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή και είναι πανταχού παρόντα στη φύση. Επειδή τα ένζυμα έχουν πολύ συγκεκριμένη τρισδιάστατη δομή, οι αλλαγές σε συνθήκες όπως η θερμοκρασία και το ρΗ μπορούν να επηρεάσουν την αποτελεσματικότητά τους.

Η τρισδιάστατη δομή ενός ενζύμου σχηματίζει την ενεργή θέση, ή το επιχειρηματικό τέλος του ενζύμου, όπου λαμβάνει χώρα η κατάλυση της αντίδρασης. Οι αλλαγές σε αυτήν την ενεργή τοποθεσία μπορούν να επηρεαστούν από παράγοντες όπως το pH ή η θερμοκρασία και η αποτελεσματικότητα του ενζύμου θα μειωθεί επομένως όταν δεν υπάρχουν βέλτιστες συνθήκες. Όταν το ένζυμο χάνει το σχήμα του, ονομάζεται μετουσίωση.

Τα αμινοξέα που αποτελούν πρωτεΐνες, και επομένως ένζυμα, αποτελούνται από ένα κεντρικό άτομο άνθρακα, ένα άτομο υδρογόνου, μια αμινομάδα, μια ομάδα καρβοξυλικού οξέος και μια ομάδα "R". Η ομάδα R ονομάζεται επίσης πλευρική αλυσίδα. Η πλευρική αλυσίδα ή η ομάδα R είναι μια ειδική διάταξη ατόμων που καθιστά αυτό το αμινοξύ μοναδικό και μπορεί να συμπεριφέρεται ως ασθενές οξύ ή βάση σε διάλυμα και έχει συγκεκριμένη κατάσταση ιονισμού. Αυτή η κατάσταση ιονισμού επηρεάζει τη δομή του ενζύμου.

Όλα τα ένζυμα έχουν το βέλτιστο pH στο οποίο λειτουργούν καλύτερα. Το ρΗ επιτρέπει στο ένζυμο να αναλάβει μια ορισμένη διαμόρφωση που προσφέρεται στο σχήμα της ενεργής θέσης του ενζύμου. Όταν το ενεργό σημείο έχει το σωστό σχήμα, μπορεί να συνδεθεί αποτελεσματικά με ένα υπόστρωμα, ή το αρχικό υλικό της αντίδρασης, και να καταλύσει την αντίδραση. Η ενεργή θέση είναι αποτέλεσμα μιας ειδικής διαμόρφωσης των πλευρικών αλυσίδων αμινοξέων του ενζύμου, οι οποίες σχηματίζονται αδύναμες συσχετίζονται μεταξύ τους λόγω της κατάστασης ιονισμού τους και σχηματίζουν την προκύπτουσα ειδική τρισδιάστατη δομή του το ένζυμο. Χωρίς το σωστό pH, αυτή η τρισδιάστατη δομή δεν θα σχηματιστεί σωστά. Τα βιοχημικά ρυθμιστικά μέσα στα ζωντανά συστήματα μπορούν να διατηρήσουν το ένζυμο στο βέλτιστο εύρος pH.

Η θερμοκρασία επηρεάζει επίσης την τρισδιάστατη δομή των ενζύμων. Κάθε ένζυμο έχει το βέλτιστο εύρος θερμοκρασίας εντός του οποίου λειτουργεί καλύτερα. Μια θερμοκρασία που είναι πολύ υψηλή θα μετουσιώσει τη δομή του ενζύμου, αλλάζοντας το σχήμα της ενεργού του θέσης, ώστε να μην μπορεί να καταλύσει αποτελεσματικά μια αντίδραση. Μια θερμοκρασία που είναι πολύ χαμηλή δεν θα παρέχει αρκετή ενέργεια στο σύστημα για να προχωρήσει η αντίδραση με τον μέγιστο ρυθμό της.