W reakcjach chemicznych kluczową rolę odgrywają enzymy. Te wyspecjalizowane białka kierują reakcjami i kontrolują szybkość ich przebiegu. Niektóre warunki, takie jak pH, wpływają na kształt enzymu i określają, jak dobrze działa enzym.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Rozbudowane struktury chemiczne zwane enzymami kontrolują ogromną większość reakcji chemicznych zachodzących w żywych organizmach. Jako takie, enzymy mają niesamowitą różnorodność formy i funkcji. Każdy pojedynczy enzym ma określone optymalne pH. Poza idealnym zakresem pH enzymy mogą spowolnić lub całkowicie przestać działać.
Co to jest enzym?
Enzymy to klasa białek. Oznacza to, że łańcuchy aminokwasów tworzą ich podstawowe struktury. W zależności od konkretnego enzymu, różne aminokwasy oddziałują ze sobą i otaczające środowisko – w tym pH, które powoduje, że łańcuchy wyginają się lub zwijają w kompleks Struktury. Struktury te przyspieszają reakcje chemiczne, chwytając chemikalia i łącząc je lub rozbijając. Żywe istoty wykorzystują te enzymy do kontrolowania szybkości reakcji chemicznych. Ponieważ enzymy składają się z aminokwasów, zmiany pH zmieniają sposób, w jaki zachowują się te poszczególne elementy budulcowe.
Chemiczne efekty pH
Skala pH mierzy kwasowość lub zasadowość próbki, co z kolei opisuje ilość jonowego wodoru lub wodorotlenku w próbce. Zmiany pH powodują jonizację atomów i cząsteczek składowych aminokwasów. Może to spowodować zmianę kształtu enzymu. Te kształty determinują funkcję, więc zmiana kształtu może zaburzyć funkcję enzymu, zapobiegając przyspieszaniu reakcji chemicznych.
Zmiany wydajności enzymów
Wszystkie enzymy mają idealne pH, przy którym enzym będzie działał tak szybko, jak to możliwe – zakładając, że inne warunki również są idealne i oparte na jego specyficznej funkcji. Na przykład enzym działający w kwaśnym środowisku ludzkiego żołądka będzie miał niższe idealne pH niż enzym działający w mniej lub bardziej obojętnym środowisku ludzkiej krwi. Gdy pH odbiega od idealnych warunków, aktywność enzymu spowolni, a następnie zatrzyma się, w zależności od tego, jak bardzo warunki odkształcą enzym. W zależności od enzymu i tego, jak ekstremalna jest zmiana pH, zmiany te mogą trwale „złamać” enzym lub enzym może powrócić do normy, gdy warunki powrócą do idealnego zakresu enzymu.
Inne czynniki wpływające na enzymy
Oprócz pH, kilka innych czynników może mieć podobny wpływ na enzymy. Temperatura ma podobny wpływ na strukturę enzymów, przy czym każdy enzym ma inną idealną temperaturę. Dodatkowo ilość substratu – chemikaliów, na które działa enzym – ma duży wpływ na szybkość reakcji. Dodanie większej ilości substratu przyspiesza reakcję, aż osiągnie poziom plateau, w którym enzym nie może poruszać się szybciej. Niektóre enzymy mają inhibitory, które blokują ich działanie. W przypadku niektórych enzymów produkty końcowe reakcji, które wywołują, faktycznie wyłączają enzym. Nazywa się to „sprzężeniem zwrotnym” i pomaga regulować ilość substancji wytwarzanej przez enzym.