რა არის ოპტიმალური pH ადამიანის კუჭის ფერმენტის აქტივობისთვის?

ყველა ფერმენტს აქვს გარკვეული pH დიაპაზონი, რომელზეც ისინი საუკეთესოდ მუშაობენ. ფერმენტი არის ცილა, რომელიც შედგება მოლეკულებისგან, რომელსაც ამინომჟავებს უწოდებენ და ამ ამინომჟავებს აქვთ pH– ს მიმართ მგრძნობიარე რეგიონები. PH მასშტაბით განისაზღვრება რამდენად მჟავე ან ფუძეა ხსნარი, დაბალი pH არის მჟავე და მაღალი pH არის ფუძე. ადამიანის კუჭს აქვს pH 2 და ფერმენტები, რომლებიც მუშაობენ კუჭში, ადაპტირებულია ამ pH დონეზე ფუნქციონირებისთვის.

როდესაც საკვებს და სასმელს ვიღებთ, მათთან ერთად ბაქტერიებიც მოდის. ჩვენს სხეულებს შეუძლიათ დაიცვან თავი ინფექციისგან კუჭში ბაქტერიების განადგურებით. 2 pH– ზე, კუჭის კუჭის წვენები საკმარისად მჟავეა იმისათვის, რომ კლავს ჩვენს მიერ მიღებულ ბაქტერიებს. უჯრედები, რომლებიც კუჭშია მოთავსებული - ეწოდება პარიეტული უჯრედები - გამოყოფენ მარილმჟავას ან HCl და ეს მჟავა კუჭის წვენებს აძლევს დაბალ pH– ს. HCl არ ანელებს საკვებს, მაგრამ ის კლავს ბაქტერიებს, ეხმარება ხორცში შემაერთებელი ქსოვილის დაშლას და ააქტიურებს პეპსინს, კუჭის მომნელებელ ფერმენტს.

მთავარი უჯრედები, რომლებიც ასევე კუჭშია, წარმოქმნიან პრო-ფერმენტს, რომელსაც პეპსინოგენი ეწოდება. როდესაც პეპსინოგენი კუჭის მჟავე გარემოს დაუკავშირდება, ის ააქტიურებს რეაქციას, რომ აქტივირდეს და ხდება აქტიური ფერმენტი, რომელსაც ეწოდება პეპსინი. პეპსინი არის პროტეაზი, ან ფერმენტი, რომელიც არღვევს ქიმიურ კავშირებს ცილებში. პეპსინი იყენებს კარბოქსილის მჟავას ჯგუფს თავის ამინომჟავებზე, რათა დაანგრიოს ქიმიური კავშირი აზოტსა და ჟანგბადს საკვებში არსებულ ცილებში.

მიზეზი, რომ პეპსინი საუკეთესოდ ფუნქციონირებს pH 2 – ზე, არის ის, რომ კარბოქსილის მჟავას ჯგუფი ამინომჟავას ფერმენტის აქტიურ უბანში უნდა იყოს პროტონირებულ მდგომარეობაში, რაც ნიშნავს წყალბადის ატომს. დაბალი pH– ით ნახშირწყალბადის მჟავას ჯგუფი პროტონირდება, რაც საშუალებას აძლევს მას გაანალიზოს ქიმიური ბმების გაწყვეტის ქიმიური რეაქცია. PH– ზე 2 – ზე მეტი მნიშვნელობის მქონე კარბოქსილის მჟავა დეპროტონირდება და ამით ვერ მონაწილეობს ქიმიურ რეაქციებში. პეპსინი ყველაზე აქტიურია pH 2 – ზე, მისი აქტივობა იკლებს უფრო მაღალ pH– ზე და მთლიანად ეშვება pH– ზე 6,5 – ზე ზემოთ. ზოგადად, ფერმენტების აქტივობა მგრძნობიარეა pH– ის მიმართ, რადგან ფერმენტის კატალიზური ჯგუფი - პეპსის შემთხვევაში, კარბოქსილის მჟავა ჯგუფი - იქნება პროტონიზირებული ან დეპროტონირებული, და ეს მდგომარეობა განსაზღვრავს, შეუძლია თუ არა მას ქიმიურ ნივთიერებაში მონაწილეობა რეაქცია

კუჭში საჭმლის მონელების შემდეგ, საკვები პილოლური სფინქტერის საშუალებით გადადის წვრილი ნაწლავის თორმეტგოჯა ნაწლავში, სადაც pH გაცილებით მაღალია. პეპსინი არააქტიური ხდება ამ გარემოში, რადგან წყალბადის ატომების კონცენტრაცია დაბალია. შემდეგ წყალბადის პეპსის კარბოქსილის მჟავას ფერმენტის აქტიურ ადგილზე ამოღება ხდება და ფერმენტი უმოქმედო ხდება. ქიმიური რეაქცია, რომელიც კატალიზირებულია პეპსინის მიერ, დამოკიდებულია პროტონული კარბოქსილის მჟავის არსებობაზე, ამიტომ ფერმენტის მოქმედება მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული მის ხსნარში არსებული pH– ზე. დაბალი pH იწვევს მაღალ აქტივობას და მაღალი pH იძლევა მცირედ ან საერთოდ არ მოქმედებს.