Fermenti ir bioloģiskie katalizatori. Tas ir, tie ir olbaltumvielas, kas ražoti dzīvos organismos, kas palīdz ķīmiskām reakcijām. Bez fermentiem ķīmiskās reakcijas jūsu ķermenī nenotiktu pietiekami ātri, lai jūs uzturētu dzīvu. Katram fermentam ir optimāli darbības apstākļi - vide, kas ļauj viņiem strādāt ar maksimālu efektivitāti. Viens no svarīgākajiem vides parametriem, kas ietekmē fermentu aktivitāti, ir pH, katram fermentam ir unikāla optimālā vērtība.
Aktivizācijas enerģija
Fermenti darbojas, pazeminot aktivācijas enerģija ķīmiskās reakcijas. Jūs varat iedomāties ķīmisko reakciju kā kaut ko līdzīgu pupiņu maisiņa ievietošanai spainī, izņemot to, ka starp pupu maisu un spaini ir 10 pēdu siena. Jūs varat uzkāpt pāri sienai un ievietot pupiņu maisiņu spainī, bet, ja jums būtu palīdzējis ferments, siena būtu tikai 2 pēdas augsta, nevis 10 vai 100 vai 1000. Galīgais rezultāts ir vienāds neatkarīgi no tā, cik augsta ir siena, bet, ja siena ir zema, spaiņos varēsiet ievietot daudz vairāk pupu maisu. Tas pats ar fermentiem: galīgais ķīmiskais produkts ir vienāds ar fermentu vai bez tā, bet daudz vairāk reakciju notiks, ja ferments ir.
pH
Mēs domājam par pH kā skābuma mēru, kāds tas ir. Etiķis ir nedaudz skābs, tāpēc tā pH ir aptuveni 4, savukārt cepamā soda ir bāzes un pH ir aptuveni 8. Neitrāla šķīduma - ne skāba, ne bāziska - pH ir 7.
Molekulārā līmenī pH līmenis var būt nedaudz atšķirīgs. Zems pH nozīmē, ka šķīdumā ir daudz papildu protonu, savukārt augsts pH nozīmē, ka kopā ir daudz hidroksīda jonu - skābekļa un ūdeņraža. Pie zemā pH šķīduma protonu pozitīvie lādiņi tiks piesaistīti reģioniem ar negatīvu lādiņu, un tie nostiprināsies. Pie augsta pH OH joni, kas ir negatīvi, meklēs pozitīvu lādiņu un aizķersies.
Fermenti
Fermenti ir sarežģīti proteīni, kas savieno komponentu atomus vai molekulas tieši pareizajā veidā, lai pazeminātu aktivācijas enerģiju. Viņi to var izdarīt to formas dēļ. Olbaltumvielu forma daļēji ir atkarīga no elektrostatiskās pievilcības starp dažādām tā daļām. Piemēram, dažām daļām ir nedaudz negatīvs lādiņš, bet dažām - nedaudz pozitīvs, tāpēc šie olbaltumvielu reģioni ir saliekti viens pret otru.
Zema pH šķīdumos papildu pozitīvie lādiņi savienojas ar olbaltumvielu negatīvajiem reģioniem. Augsta pH šķīdumos papildu negatīvie lādiņi tiek piesaistīti olbaltumvielu pozitīvajiem reģioniem. Kad tie aizķeras, elektrostatiskā pievilcība tiek novērsta, un olbaltumviela maina formu. Tā kā fermenta aktivitāte ir atkarīga no tā formas, tas palēnināsies, pēc tam beidzot darboties, kad pH būs pārāk zems vai pārāk augsts.
Fermentu aktivitāte vs. pH
Dažādi fermenti darbojas reģionos ar atšķirīgu pH. Piemēram, kuņģa fermenti vislabāk darbojas ar zemu pH līmeni aptuveni 2. Bet neatkarīgi no pH īpašās vērtības, kur ferments darbojas vislabāk, fermenta aktivitāte ir zema pie zemākā pH līmeņa un palielinās līdz maksimālajam pie optimālās pH vērtības. Pēc tam reakcijas ātrums samazinās, paaugstinoties pH. Šaurā diapazonā ap optimālo, enzīms var atjaunot savu aktivitāti, ja pH tiek atjaunots līdz optimālam. Bet ārpus šī diapazona fermenta forma būs tik sagrozīta, ka tā nevar atgriezties normālā stāvoklī.
