Activité enzymatique tracée en fonction du pH

Les enzymes sont des catalyseurs biologiques. C'est-à-dire que ce sont des protéines produites dans des organismes vivants qui facilitent les réactions chimiques. Sans enzymes, les réactions chimiques dans votre corps ne se dérouleraient pas assez rapidement pour vous maintenir en vie. Chaque enzyme a des conditions de fonctionnement optimales - l'environnement qui leur permet de travailler avec une efficacité maximale. L'un des paramètres environnementaux les plus importants qui influence l'activité enzymatique est le pH, chaque enzyme ayant une valeur optimale unique.

Les enzymes agissent en abaissant le énergie d'activation d'une réaction chimique. Vous pouvez considérer une réaction chimique comme quelque chose comme mettre un pouf dans un seau, sauf qu'il y a un mur de 10 pieds entre le pouf et le seau. Vous pouvez grimper sur le mur et mettre le pouf dans le seau, mais si vous aviez l'aide d'une enzyme, le mur ne ferait que 2 pieds de haut au lieu de 10 ou 100 ou 1000. Le résultat final est le même quelle que soit la hauteur du mur, mais vous pourrez mettre beaucoup plus de poufs dans des seaux si le mur est bas. La même chose avec les enzymes: le produit chimique final est le même avec ou sans enzyme, mais beaucoup plus de réactions se produiront si l'enzyme est là.

Nous considérons le pH comme une mesure de l'acidité, ce qui est le cas. Le vinaigre est légèrement acide, il a donc un pH d'environ 4, tandis que le bicarbonate de soude est basique et a un pH d'environ 8. Une solution neutre - ni acide ni basique - a un pH de 7.

Au niveau moléculaire, le pH peut être légèrement différent. Un pH bas signifie qu'il y a beaucoup de protons supplémentaires dans une solution, tandis qu'un pH élevé signifie qu'il y a beaucoup d'ions hydroxyde - oxygène et hydrogène ensemble. À faible pH, les charges positives des protons dans la solution seront attirées vers les régions à charge négative, et elles s'accrocheront. À pH élevé, les ions OH, qui sont négatifs, rechercheront une charge positive et s'accrocheront.

Les enzymes sont des protéines compliquées qui réunissent des atomes ou des molécules composants de la bonne manière pour abaisser l'énergie d'activation. Ils sont capables de le faire en raison de la façon dont ils sont façonnés. La forme d'une protéine dépend en partie de l'attraction électrostatique entre ses différentes parties. Par exemple, certaines parties ont une charge légèrement négative et d'autres légèrement positives, de sorte que ces régions de la protéine sont pliées l'une vers l'autre.

Dans les solutions à faible pH, les charges positives supplémentaires se connectent aux régions négatives des protéines. Dans les solutions à pH élevé, les charges négatives supplémentaires s'accrochent aux régions positives d'une protéine. Lorsqu'ils s'accrochent, l'attraction électrostatique est éliminée et la protéine change de forme. Parce que l'activité d'une enzyme dépend de sa forme, elle ralentira, puis cessera éventuellement de fonctionner lorsque le pH devient trop bas ou trop élevé.

Différentes enzymes fonctionnent dans des régions à pH distinct. Les enzymes gastriques, par exemple, fonctionnent mieux à un pH bas d'environ 2. Mais quelle que soit la valeur spécifique du pH où une enzyme fonctionne le mieux, l'activité enzymatique est faible au pH le plus bas et augmente jusqu'à un maximum à la valeur optimale du pH. La vitesse de réaction diminue ensuite lorsque le pH augmente. Dans une plage étroite autour de l'optimum, l'enzyme peut récupérer son activité si le pH est ramené à l'optimum. Mais en dehors de cette plage, la forme de l'enzyme sera tellement déformée qu'elle ne pourra pas revenir à la normale.