เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ กล่าวคือเป็นโปรตีนที่ผลิตในสิ่งมีชีวิตที่ช่วยทำปฏิกิริยาเคมีควบคู่กันไป หากไม่มีเอนไซม์ ปฏิกิริยาเคมีในร่างกายของคุณจะไม่ดำเนินไปอย่างรวดเร็วพอที่จะทำให้คุณมีชีวิตอยู่ได้ เอ็นไซม์ทุกตัวมีสภาวะการทำงานที่เหมาะสม สภาพแวดล้อมที่ช่วยให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด พารามิเตอร์ทางสิ่งแวดล้อมที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่ส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์คือ pH โดยเอนไซม์แต่ละตัวมีค่าที่เหมาะสมที่สุดเฉพาะตัว
พลังงานกระตุ้น
เอ็นไซม์ทำงานโดยลดระดับ พลังงานกระตุ้น ของปฏิกิริยาเคมี คุณสามารถนึกถึงปฏิกิริยาเคมีเหมือนกับการใส่ถุงถั่วลงในถัง ยกเว้นว่ามีกำแพงสูง 10 ฟุตระหว่างถุงถั่วกับถัง คุณสามารถปีนข้ามกำแพงและใส่บีนแบ็กลงในถัง แต่ถ้าคุณได้รับความช่วยเหลือจากเอนไซม์ ผนังก็จะสูงเพียง 2 ฟุต แทนที่จะเป็น 10 หรือ 100 หรือ 1,000 ผลลัพธ์สุดท้ายจะเหมือนกันไม่ว่าผนังจะสูงแค่ไหน แต่คุณจะสามารถใส่บีนแบ็กในถังได้อีกมากหากผนังต่ำ เช่นเดียวกับเอนไซม์: ผลิตภัณฑ์เคมีขั้นสุดท้ายจะเหมือนกันทั้งที่มีหรือไม่มีเอนไซม์ แต่ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอีกมากหากเอนไซม์นั้นมีอยู่
pH
เราคิดว่า pH เป็นตัววัดความเป็นกรดซึ่งก็คือ น้ำส้มสายชูมีสภาพเป็นกรดเล็กน้อย ดังนั้นจึงมีค่า pH ประมาณ 4 ในขณะที่เบกกิ้งโซดาเป็นกรดพื้นฐานและมีค่า pH ประมาณ 8 สารละลายที่เป็นกลาง - ไม่เป็นกรดหรือด่าง - มี pH 7
ในระดับโมเลกุล ค่า pH อาจแตกต่างกันเล็กน้อย ค่า pH ต่ำหมายความว่ามีโปรตอนพิเศษจำนวนมากในสารละลาย ในขณะที่ค่า pH สูงหมายความว่ามีไอออนของไฮดรอกไซด์จำนวนมาก -- ออกซิเจนและไฮโดรเจนรวมกัน ที่ pH ต่ำ ประจุบวกของโปรตอนในสารละลายจะถูกดึงดูดไปยังบริเวณที่มีประจุลบ และพวกมันก็จะเกาะติด ที่ pH สูง ไอออน OH ซึ่งเป็นประจุลบจะค้นหาประจุบวกและเกาะติด
เอนไซม์
เอ็นไซม์เป็นโปรตีนที่ซับซ้อนซึ่งนำอะตอมหรือโมเลกุลของส่วนประกอบมารวมกันด้วยวิธีที่ถูกต้องเพื่อลดพลังงานกระตุ้น พวกเขาสามารถทำได้เพราะรูปร่างของมัน รูปร่างของโปรตีนส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับแรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตระหว่างส่วนต่างๆ ของโปรตีน ตัวอย่างเช่น บางส่วนมีประจุลบเล็กน้อย และบางส่วนเป็นบวกเล็กน้อย ดังนั้น บริเวณของโปรตีนเหล่านั้นจึงโค้งเข้าหากัน
ในสารละลายที่มีค่า pH ต่ำ ประจุบวกพิเศษจะเชื่อมต่อกับบริเวณที่เป็นลบของโปรตีน ในสารละลาย pH สูง ประจุลบพิเศษจะจับบริเวณบวกของโปรตีน เมื่อเกาะติดกัน แรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตจะถูกขจัดออกไปและโปรตีนจะเปลี่ยนรูปร่าง เนื่องจากกิจกรรมของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับรูปร่างของมัน มันจะช้าลง จากนั้นจะหยุดทำงานในที่สุดเมื่อ pH ต่ำหรือสูงเกินไป
กิจกรรมของเอนไซม์เทียบกับ pH
เอนไซม์ต่างๆ ทำงานในบริเวณที่มีค่า pH ต่างกัน เอนไซม์ในกระเพาะอาหารทำงานได้ดีที่สุดที่ pH ต่ำประมาณ 2 แต่ไม่ว่าค่า pH ที่เฉพาะเจาะจงในที่ที่เอนไซม์ทำงานได้ดีที่สุดจะเป็นอย่างไร กิจกรรมของเอนไซม์จะต่ำที่ pH ต่ำสุดและจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุดที่ค่า pH ที่เหมาะสมที่สุด อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะลดลงเมื่อ pH เพิ่มขึ้น ภายในช่วงแคบๆ รอบค่าที่เหมาะสม เอ็นไซม์สามารถกู้คืนกิจกรรมได้หากค่า pH กลับคืนสู่ระดับที่เหมาะสม แต่นอกช่วงนั้น รูปร่างของเอ็นไซม์จะบิดเบี้ยวจนไม่สามารถกลับคืนสู่สภาพปกติได้