אנזימים הם זרזים ביולוגיים. כלומר, הם חלבונים המיוצרים באורגניזמים חיים המסייעים לתגובות כימיות לאורך. ללא אנזימים, התגובות הכימיות בגופך לא היו מתקדמות במהירות מספיק כדי להחזיק אותך בחיים. לכל אנזים תנאי הפעלה אופטימליים - הסביבה המאפשרת להם לעבוד ביעילות מקסימאלית. אחד הפרמטרים הסביבתיים החשובים ביותר המשפיעים על פעילות האנזים הוא ה- pH, כאשר לכל אנזים ערך אופטימלי ייחודי.
אנרגיית הפעלה
אנזימים עובדים על ידי הורדת ה- אנרגיית הפעלה של תגובה כימית. אתה יכול לחשוב על תגובה כימית כמו משהו כמו להכניס פוף לדלי, אלא שיש קיר של 10 מטר בין הפוף לדלי. אתה יכול לטפס מעל הקיר ולהכניס את הפוף לדלי, אך אם היית נעזר באנזים, הקיר היה בגובה 2 מטר בלבד במקום 10 או 100 או 1000. התוצאה הסופית היא זהה לא משנה כמה גבוה הקיר, אבל תוכל להכניס הרבה יותר פופים לדליים אם הקיר נמוך. אותו דבר עם אנזימים: המוצר הכימי הסופי זהה עם אנזים או בלעדיו, אך תגובות רבות נוספות יקרות אם האנזים יהיה שם.
pH
אנו חושבים על ה- pH כמדד לחומציות שהוא. חומץ מעט חומצי, ולכן יש לו pH של כ -4, ואילו סודה לשתיה בסיסית ויש לו pH של כ- 8. לתמיסה ניטרלית - לא חומצית ולא בסיסית - יש pH של 7.
ברמה המולקולרית, ה- pH יכול להיות שונה במקצת. PH נמוך פירושו שיש הרבה פרוטונים נוספים בתמיסה, ואילו pH גבוה אומר שיש הרבה יונים של הידרוקסיד - חמצן ומימן יחד. ב- pH נמוך המטענים החיוביים של הפרוטונים בתמיסה יימשכו לאזורים עם מטען שלילי והם יינשרו. ב pH גבוה, יוני ה- OH, שהם שליליים, יחפשו מטען חיובי ויצמדו.
אנזימים
אנזימים הם חלבונים מסובכים המביאים אטומי רכיבים או מולקולות בצורה הנכונה ביותר להורדת אנרגיית ההפעלה. הם מסוגלים לעשות זאת בגלל האופן שבו הם מעוצבים. צורתו של חלבון תלויה בחלקה במשיכה אלקטרוסטטית בין חלקיה השונים. לדוגמא, בחלקים מסוימים יש מטען שלילי מעט, וחלקם חיוביים מעט, כך שאזורי החלבון מכופפים זה לזה.
בתמיסות של pH נמוך, המטענים החיוביים הנוספים מתחברים לאזורים שליליים של חלבונים. בתמיסות pH גבוהות, המטענים השליליים הנוספים נצמדים לאזורים החיוביים של חלבון. כאשר הם נצמדים, המשיכה האלקטרוסטטית מסולקת והחלבון משנה צורה. מכיוון שפעילות האנזים תלויה בצורתו, הוא יאט, ואז בסופו של דבר יפסיק לעבוד כאשר ה- pH יהיה נמוך או גבוה מדי.
פעילות אנזימים לעומת pH
אנזימים שונים פועלים באזורים עם pH מובחן. אנזימי קיבה, למשל, פועלים בצורה הטובה ביותר ב- pH נמוך של כ -2. אך ללא קשר לערך הספציפי של ה- pH שבו אנזים עובד בצורה הטובה ביותר, פעילות האנזים נמוכה ב- pH הנמוך ביותר ועולה למקסימום בערך האופטימלי של ה- pH. קצב התגובה יורד לאחר מכן כאשר ה- pH עולה. בטווח צר סביב האופטימום, האנזים יכול להחזיר את פעילותו אם ה- pH מוחזר למיטבי. אך מחוץ לטווח זה, צורת האנזים תהיה מעוותת כל כך עד שאינה יכולה לחזור למצב נורמלי.