Entsyymiaktiivisuus piirretty pH: ta vasten

Entsyymit ovat biologisia katalyyttejä. Toisin sanoen ne ovat elävissä organismeissa tuotettuja proteiineja, jotka auttavat kemiallisia reaktioita. Ilman entsyymejä kemialliset reaktiot elimistössäsi eivät edistyisi tarpeeksi nopeasti pitääkseen sinut hengissä. Jokaisella entsyymillä on optimaaliset toimintaolosuhteet - ympäristö, joka antaa heille mahdollisuuden työskennellä mahdollisimman tehokkaasti. Yksi tärkeimmistä ympäristöparametreista, jotka vaikuttavat entsyymiaktiivisuuteen, on pH, jokaisella entsyymillä on ainutlaatuinen optimaalinen arvo.

Entsyymit toimivat alentamalla aktivointienergia kemiallisen reaktion. Voit ajatella kemiallista reaktiota jonkin verran kuin laittaa säkkituoli ämpäriin, paitsi että sängynpussin ja kauhan välissä on 10 jalan seinä. Voit kiivetä seinän yli ja laittaa säkkituoli ämpäriin, mutta jos sinulla olisi entsyymin apua, seinä olisi vain 2 metriä korkea 10 tai 100 tai 1000 sijasta. Lopputulos on sama riippumatta siitä, kuinka korkea seinä on, mutta voit laittaa paljon enemmän säkkipusseja ämpäreihin, jos seinä on matala. Sama entsyymien kanssa: lopullinen kemiallinen tuote on sama entsyymin kanssa tai ilman sitä, mutta monia muita reaktioita tapahtuu, jos entsyymi on siellä.

Ajattelemme pH: ta happamuuden mittana, mikä se on. Etikka on hieman hapan, joten sen pH on noin 4, kun taas ruokasoodaa on emäksistä ja sen pH on noin 8. Neutraalin liuoksen - ei hapan eikä emäksisen - pH on 7.

Molekyylitasolla pH voi olla hieman erilainen. Alhainen pH tarkoittaa, että liuoksessa on paljon ylimääräisiä protoneja, kun taas korkea pH tarkoittaa, että on paljon hydroksidi-ioneja - happea ja vetyä yhdessä. Matalalla pH: lla liuoksen protonien positiiviset varaukset houkuttelevat alueille, joilla on negatiivinen varaus, ja ne tarttuvat kiinni. Korkealla pH: lla negatiiviset OH-ionit etsivät positiivista varausta ja lukittuvat.

Entsyymit ovat monimutkaisia ​​proteiineja, jotka tuovat komponenttiatomit tai -molekyylit yhteen juuri oikealla tavalla alentamaan aktivaatioenergiaa. He pystyvät tekemään tämän muotoilunsa vuoksi. Proteiinin muoto riippuu osittain sen eri osien välisestä sähköstaattisesta vetovoimasta. Esimerkiksi joillakin osilla on hieman negatiivinen varaus ja joillakin hieman positiivinen varaus, joten nämä proteiinin alueet ovat taipuneet toisiaan kohti.

Matalan pH-arvon liuoksissa ylimääräiset positiiviset varaukset liittyvät proteiinien negatiivisiin alueisiin. Korkeissa pH-liuoksissa ylimääräiset negatiiviset varaukset tarttuvat proteiinin positiivisiin alueisiin. Kun ne tarttuvat kiinni, sähköstaattinen vetovoima poistuu ja proteiini muuttaa muotoaan. Koska entsyymin aktiivisuus riippuu sen muodosta, se hidastuu ja lopulta lopettaa toimintansa, kun pH laskee liian matalaksi tai liian korkeaksi.

Eri entsyymit toimivat alueilla, joilla on erilainen pH. Esimerkiksi vatsaentsyymit toimivat parhaiten matalalla pH-arvolla, noin 2. Mutta riippumatta pH: n spesifisestä arvosta, jossa entsyymi toimii parhaiten, entsyymiaktiivisuus on alhaisella pH: lla alhainen ja kasvaa maksimiin pH: n optimaalisella arvolla. Reaktionopeus laskee sitten, kun pH nousee. Kapealla alueella optimin ympärillä entsyymi voi palauttaa aktiivisuutensa, jos pH palautetaan optimaaliseksi. Mutta tämän alueen ulkopuolella entsyymin muoto on niin vääristynyt, että se ei voi palata normaaliksi.