Als het gaat om chemische reacties, zijn enzymen de belangrijkste spelers. Deze gespecialiseerde eiwitten sturen reacties aan en bepalen hoe snel ze verlopen. Sommige omstandigheden zoals pH beïnvloeden de vorm van het enzym en bepalen hoe goed het enzym functioneert.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Uitgebreide chemische structuren, enzymen genaamd, beheersen de overgrote meerderheid van chemische reacties in levende wezens. Als zodanig hebben enzymen een ongelooflijke diversiteit in vorm en functie. Elk individueel enzym heeft een specifieke optimale pH. Buiten hun ideale pH-bereik kunnen enzymen langzamer werken of helemaal niet meer werken.
Wat is een enzym?
Enzymen zijn een klasse van eiwitten. Dit betekent dat ketens van aminozuren hun basisstructuren vormen. Afhankelijk van het specifieke enzym interageren de verschillende aminozuren met elkaar en de omgeving - inclusief de pH, waardoor de ketens buigen of opkrullen tot complex structuren. Deze structuren versnellen chemische reacties door chemicaliën te grijpen en ze samen te voegen of uit elkaar te halen. Levende wezens gebruiken deze enzymen om de snelheid van chemische reacties te regelen. Omdat enzymen zijn gemaakt van aminozuren, veranderen pH-veranderingen de manier waarop deze individuele bouwstenen zich gedragen.
Chemische effecten van pH
De pH-schaal meet hoe zuur of basisch een monster is, wat op zijn beurt beschrijft hoeveel ionische waterstof of hydroxide in een monster zit. Veranderingen in de pH zorgen ervoor dat de samenstellende atomen en moleculen van aminozuren ioniseren. Hierdoor kan een enzym van vorm veranderen. Deze vormen bepalen de functie, dus het veranderen van de vorm kan de functie van het enzym aantasten, waardoor het chemische reacties niet kan versnellen.
Veranderingen in enzymprestaties
Alle enzymen hebben een ideale pH waarbij het enzym zo snel mogelijk zal presteren - ervan uitgaande dat andere omstandigheden ook ideaal zijn en gebaseerd zijn op zijn specifieke functie. Een enzym dat bijvoorbeeld werkt in de zure omgeving van de menselijke maag, zal een lagere ideale pH hebben dan een enzym dat werkt in de min of meer neutrale omgeving van menselijk bloed. Wanneer de pH afwijkt van de ideale omstandigheden, zal de enzymactiviteit vertragen en vervolgens stoppen, afhankelijk van hoeveel de omstandigheden het enzym vervormen. Afhankelijk van het enzym en hoe extreem de pH-verandering wordt, kunnen deze veranderingen het enzym permanent "breken" of het enzym kan weer normaal worden zodra de omstandigheden weer binnen het ideale bereik van het enzym komen.
Andere factoren die van invloed zijn op enzymen
Naast de pH kunnen verschillende andere factoren een soortgelijk effect hebben op enzymen. Temperatuur heeft een vergelijkbaar effect op de structuur van enzymen, waarbij elk enzym een andere ideale temperatuur heeft. Bovendien heeft de hoeveelheid substraat - de chemicaliën waarop een enzym inwerkt - een sterke invloed op de reactiesnelheid. Het toevoegen van meer substraat versnelt de reactie totdat het een plateau bereikt waarop het enzym niet sneller kan bewegen. Sommige enzymen hebben remmers die hun werking blokkeren. Voor sommige enzymen sluiten de eindproducten van de reacties die ze aanmoedigen het enzym feitelijk af. Dit wordt "feedback" genoemd en helpt bij het reguleren hoeveel van een stof een enzym aanmaakt.