เมื่อพูดถึงปฏิกิริยาเคมี เอนไซม์เป็นตัวหลัก โปรตีนชนิดพิเศษเหล่านี้กระตุ้นปฏิกิริยาและควบคุมความเร็วที่พวกมันจะดำเนินไป สภาวะบางอย่าง เช่น ค่า pH ส่งผลต่อรูปร่างของเอนไซม์และกำหนดว่าเอนไซม์ทำงานได้ดีเพียงใด
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
โครงสร้างทางเคมีที่ซับซ้อนซึ่งเรียกว่าเอ็นไซม์ควบคุมปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ภายในสิ่งมีชีวิต ด้วยเหตุนี้ เอ็นไซม์จึงมีรูปแบบและการทำงานที่หลากหลายอย่างไม่น่าเชื่อ เอนไซม์แต่ละตัวมีค่า pH ที่เหมาะสมที่สุด นอกช่วง pH ที่เหมาะสม เอ็นไซม์อาจทำงานช้าลงหรือหยุดทำงานโดยสิ้นเชิง
เอนไซม์คืออะไร?
เอ็นไซม์เป็นกลุ่มของโปรตีน ซึ่งหมายความว่าสายโซ่ของกรดอะมิโนจะสร้างโครงสร้างพื้นฐาน ขึ้นอยู่กับเอ็นไซม์จำเพาะ กรดอะมิโนหลายชนิดมีปฏิกิริยาต่อกันและ สภาพแวดล้อมโดยรอบ - รวมถึงค่า pH ซึ่งทำให้โซ่งอหรือโค้งงอเป็นคอมเพล็กซ์ โครงสร้าง โครงสร้างเหล่านี้เร่งปฏิกิริยาเคมีโดยการจับสารเคมีและประกอบเข้าด้วยกันหรือแยกชิ้นส่วนออกจากกัน สิ่งมีชีวิตใช้เอนไซม์เหล่านี้เพื่อควบคุมความเร็วของปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากเอนไซม์ทำมาจากกรดอะมิโน การเปลี่ยนแปลงของค่า pH จะเปลี่ยนวิธีการทำงานของหน่วยการสร้างแต่ละส่วน
ผลกระทบทางเคมีของ pH
มาตราส่วน pH วัดค่าความเป็นกรดหรือด่างของตัวอย่าง ซึ่งจะอธิบายปริมาณไฮโดรเจนไอออนิกหรือไฮดรอกไซด์ในตัวอย่าง การเปลี่ยนแปลงของค่า pH จะทำให้อะตอมและโมเลกุลของส่วนประกอบของกรดอะมิโนเกิดการแตกตัวเป็นไอออน ซึ่งสามารถทำให้เอนไซม์เปลี่ยนรูปร่างได้ รูปร่างเหล่านี้กำหนดหน้าที่ ดังนั้นการเปลี่ยนรูปร่างอาจทำให้การทำงานของเอนไซม์บกพร่อง ป้องกันไม่ให้เกิดปฏิกิริยาเคมีเร็วขึ้น
การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของเอนไซม์
เอ็นไซม์ทั้งหมดมีค่า pH ในอุดมคติซึ่งเอ็นไซม์จะทำงานได้เร็วเท่าที่จะทำได้ โดยสมมติว่าสภาวะอื่นๆ ก็เหมาะสมเช่นกันและขึ้นอยู่กับหน้าที่จำเพาะของเอ็นไซม์ ตัวอย่างเช่น เอนไซม์ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดของกระเพาะอาหารของมนุษย์จะมี pH ในอุดมคติที่ต่ำกว่าเอนไซม์ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางของเลือดมนุษย์ไม่มากก็น้อย เมื่อค่า pH เบี่ยงเบนไปจากสภาวะที่เหมาะสม กิจกรรมของเอนไซม์จะช้าลง จากนั้นจะหยุด ขึ้นอยู่กับสภาวะที่ทำให้เอนไซม์เสียรูป ขึ้นอยู่กับเอนไซม์และการเปลี่ยนแปลงค่า pH ที่รุนแรงเพียงใด การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจ "ทำลาย" เอ็นไซม์อย่างถาวร หรือเอนไซม์อาจกลับมาเป็นปกติเมื่อสภาวะกลับสู่ช่วงที่เหมาะสมที่สุดของเอนไซม์
ปัจจัยอื่นๆ ที่มีผลต่อเอนไซม์
นอกจากค่า pH แล้ว ปัจจัยอื่นๆ อีกหลายประการอาจส่งผลต่อเอนไซม์เช่นเดียวกัน อุณหภูมิมีผลเช่นเดียวกันกับโครงสร้างของเอ็นไซม์ โดยแต่ละเอ็นไซม์จะมีอุณหภูมิในอุดมคติต่างกัน นอกจากนี้ ปริมาณของสารตั้งต้น - สารเคมีที่เอนไซม์ทำปฏิกิริยา - มีอิทธิพลอย่างมากต่อความเร็วของปฏิกิริยา การเพิ่มซับสเตรตมากขึ้นจะเร่งปฏิกิริยาจนกว่ามันจะกระทบกับที่ราบซึ่งเอ็นไซม์ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่านี้ เอ็นไซม์บางชนิดมีสารยับยั้งที่ขัดขวางการกระทำของพวกมัน สำหรับเอ็นไซม์บางชนิด ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของปฏิกิริยาที่พวกมันกระตุ้นให้ปิดการทำงานของเอ็นไซม์ สิ่งนี้เรียกว่า "ผลตอบรับ" และช่วยควบคุมปริมาณสารที่เอนไซม์สร้างขึ้น