Фермент - это очень сложный белок, который играет роль катализатора реакций. Катализатор - это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции, но не расходуется на саму реакцию. Ферменты критически важны для жизни и вездесущи в природе. Поскольку ферменты имеют очень специфическую трехмерную структуру, изменения в таких условиях, как температура и pH, могут повлиять на их эффективность.
Денатурация
Трехмерная структура фермента образует активный центр или рабочий конец фермента, где происходит катализ реакции. На изменения в этом активном центре могут влиять такие факторы, как pH или температура, и, следовательно, эффективность фермента будет снижаться при отсутствии оптимальных условий. Когда фермент теряет форму, это называется денатурацией.
Боковые цепи аминокислот
Аминокислоты, из которых состоят белки и, следовательно, ферменты, состоят из центрального атома углерода, атома водорода, аминогруппы, группы карбоновой кислоты и группы «R». Группа R также называется боковой цепью. Боковая цепь или группа R представляет собой определенное расположение атомов, которое делает эту аминокислоту уникальной, и может вести себя как слабая кислота или основание в растворе и имеет определенное состояние ионизации. Это состояние ионизации влияет на структуру фермента.
Влияние pH
Все ферменты имеют оптимальный pH, при котором они лучше всего работают. PH позволяет ферменту принимать определенную конформацию, которая соответствует форме активного центра фермента. Когда активный центр имеет правильную форму, он способен эффективно связываться с субстратом или исходным материалом реакции и катализировать реакцию. Активный центр является результатом определенной конформации боковых цепей аминокислот фермента, которые образуют слабые ассоциации друг с другом из-за их состояния ионизации и образуют в результате специфическую трехмерную структуру фермент. Без правильного pH эта трехмерная структура не будет формироваться должным образом. Биохимические буферы в живых системах способны поддерживать фермент в оптимальном диапазоне pH.
Влияние температуры
Температура также влияет на трехмерную структуру ферментов. Каждый фермент имеет оптимальный температурный диапазон, в котором он лучше всего работает. Слишком высокая температура денатурирует структуру фермента, изменяя форму его активного центра, поэтому он не может эффективно катализировать реакцию. Слишком низкая температура не обеспечит систему достаточной энергией для протекания реакции с максимальной скоростью.