Ферменты - это белки, которые выполняют свои функции, только если их трехмерная форма не повреждена. Следовательно, понимание структуры ферментов поможет прояснить способы подавления активности ферментов. Резкие перепады температуры, например таяние или замерзание, могут изменить форму и активность ферментов. Изменения pH или уровня кислотности окружающей среды фермента также могут изменить активность фермента.
Оставайся в форме
Ферменты - это белки, то есть они имеют определенную трехмерную структуру, которая определяет их каталитическую активность. Первичная структура белка - это его аминокислотная последовательность. Вторичная структура белков - это водородная связь, которая происходит вдоль основной цепи аминокислотной последовательности. Третичная структура белка, являющаяся источником активности фермента, удерживается внутримолекулярными (внутри молекулы) взаимодействиями боковых цепей аминокислот. На взаимодействия, которые поддерживают третичную структуру фермента, влияют температура и pH.
Плавление
Ферменты состоят из цепочек аминокислот, состоящих из атомов. Атомы и молекулы естественным образом вибрируют, но слишком сильная вибрация заставляет ферменты разворачиваться. Один из видов изменения температуры, который подавляет активность ферментов, - это нагревание. Повышение температуры заставляет молекулы вибрировать быстрее. Но когда температура повышается слишком сильно, фермент разворачивается. Это развертывание, называемое денатурацией, заставляет фермент терять свою трехмерную форму и, следовательно, активность. Большинство ферментов животного происхождения не работают при температуре выше 40 градусов Цельсия.
Замораживание
Второй тип изменения температуры, влияющий на активность ферментов, - это охлаждение или замораживание. Подобно тому, как повышение температуры заставляет молекулы вибрировать быстрее, понижение температуры замедляет колебания. Когда атомы в ферментах слишком сильно замедляются или если они замерзают, фермент не может выполнять свою функцию. Ферменты - это не жесткие машины, даже если они имеют физическую структуру. Атомы в ферментах, как и в других белках, обычно колеблются. Эта гибкость необходима им для выполнения своей функции, а замораживание вообще не дает им двигаться.
pH
Помимо изменений температуры, изменение кислотности или pH среды фермента будет ингибировать активность фермента. Одним из типов взаимодействий, которые удерживают вместе третичную структуру фермента, являются ионные взаимодействия между боковыми цепями аминокислот. Положительно заряженная аминогруппа нейтрализуется при взаимодействии с отрицательно заряженной кислотной группой. Изменение pH, то есть изменение количества протонов, может изменить заряды этих двух групп, что сделает их непритягивающими друг к другу. Следует отметить, что каждый фермент функционирует в определенном диапазоне pH: некоторым нравится очень кислая среда, другим - очень щелочная или щелочная среда.