Ensüümi aktiivsus joonistatud pH tasemele

Ensüümid on bioloogilised katalüsaatorid. See tähendab, et need on elusorganismides toodetud valgud, mis aitavad kaasa keemilistele reaktsioonidele. Ilma ensüümideta ei toimuks teie kehas toimuvad keemilised reaktsioonid piisavalt kiiresti, et teid elus hoida. Igal ensüümil on optimaalsed töötingimused - keskkond, mis võimaldab neil töötada maksimaalse efektiivsusega. Üks olulisemaid ensüümi aktiivsust mõjutavaid keskkonnaparameetreid on pH, kusjuures igal ensüümil on ainulaadne optimaalne väärtus.

Ensüümid töötavad alandades aktiveerimisenergia keemilise reaktsiooni. Keemilisest reaktsioonist võib mõelda umbes nagu kott-koti panek ämbrisse, välja arvatud see, et oakoti ja ämbri vahel on 10-meetrine sein. Võite ronida üle seina ja panna oakoti ämbrisse, kuid kui teil oleks abi ensüümist, oleks sein 10, 100 või 1000 asemel ainult 2 jalga kõrge. Lõpptulemus on sama, olenemata sellest, kui kõrge sein on, kuid madalate seinte korral saate ämbritesse panna palju rohkem oakotte. Sama ka ensüümidega: keemiline lõpptoode on sama ensüümiga või ilma, kuid ensüümi olemasolu korral toimub palju rohkem reaktsioone.

Me mõtleme pH-st kui happesuse näitajast, mis see on. Äädikas on kergelt happeline, seega on selle pH umbes 4, söögisooda aga aluseline ja umbes 8. Neutraalse lahuse - ei happelise ega aluselise - pH on 7.

Molekulaarsel tasemel võib pH olla veidi erinev. Madal pH tähendab, et lahuses on palju lisaprootoneid, kõrge pH aga hüdroksiidi ioone - hapnik ja vesinik koos. Madalal pH-tasemel meelitavad lahuses olevad prootonite positiivsed laengud negatiivse laenguga piirkondadesse ja need kinnituvad. Kõrge pH korral otsivad OH-ioonid, mis on negatiivsed, positiivse laengu ja kinnituvad.

Ensüümid on keerulised valgud, mis toovad komponentide aatomid või molekulid kokku just õigel viisil, et vähendada aktivatsiooni energiat. Nad saavad seda teha tänu oma vormile. Valgu kuju sõltub osaliselt elektrostaatilisest külgetõmbest selle erinevate osade vahel. Näiteks on mõnel osal veidi negatiivne laeng ja mõnel veidi positiivne, nii et need valgu piirkonnad on üksteise suhtes painutatud.

Madala pH-ga lahustes ühenduvad täiendavad positiivsed laengud valkude negatiivsete piirkondadega. Kõrge pH-ga lahustes kinnituvad ekstra negatiivsed laengud valgu positiivsetesse piirkondadesse. Nende kinnitumisel elimineeritakse elektrostaatiline atraktsioon ja valk muudab kuju. Kuna ensüümi aktiivsus sõltub selle kujust, siis see aeglustub ja seejärel lakkab töötamast, kui pH muutub liiga madalaks või liiga kõrgeks.

Erinevad ensüümid toimivad erineva pH-ga piirkondades. Näiteks maoensüümid töötavad kõige paremini madala pH-ga, umbes 2 juures. Kuid olenemata pH spetsiifilisest väärtusest, kus ensüüm kõige paremini toimib, on ensüümi aktiivsus madalaima pH juures madal ja tõuseb maksimaalse väärtuseni pH optimaalse väärtuse korral. Seejärel reaktsioonikiirus väheneb, kui pH tõuseb. Kitsa optimaalse vahemiku piires suudab ensüüm oma aktiivsuse taastada, kui pH viiakse tagasi optimaalseks. Kuid väljaspool seda vahemikku on ensüümi kuju nii moonutatud, et see ei saa normaliseeruda.