Зміст
Ферменти - це біологічні каталізатори. Тобто це білки, що виробляються в живих організмах, які допомагають хімічним реакціям. Без ферментів хімічні реакції у вашому організмі не протікатимуть досить швидко, щоб зберегти вас в живих. Кожен фермент має оптимальні умови експлуатації - навколишнє середовище, що дозволяє їм працювати з максимальною ефективністю. Одним з найважливіших параметрів навколишнього середовища, що впливає на активність ферментів, є рН, при цьому кожен фермент має унікальне оптимальне значення.
Енергія активації
Ферменти працюють, знижуючи енергію активації хімічної реакції.Ви можете подумати про хімічну реакцію як про щось, як укласти ковш у відро, за винятком того, що між 10-футовим мішком і відром є 10-футова стінка. Ви можете перелізти через стіну і покласти сумку в ковш, але якби у вас була допомога ферменту, стіна була б висотою лише 2 фути замість 10 або 100 або 1000. Кінцевий результат такий же, незалежно від того, наскільки високий стіна є, але ви зможете помістити набагато більше мішків у відра, якщо стіна низька. Те саме з ферментами: кінцевий хімічний продукт такий же з ферментом або без нього, але набагато більше реакцій відбудеться, якщо фермент буде там.
рН
Ми вважаємо pH як міру кислотності, якою вона є. Оцет слабокислий, тому він має рН близько 4, тоді як харчова сода є основною і має pH близько 8. Нейтральний розчин - ні кислий, ні основний - має pH 7.
На молекулярному рівні pH може бути дещо іншим. Низький рівень pH означає, що в розчині багато зайвих протонів, тоді як високий pH означає, що іонів гідроксиду - кисню та водню разом. При низькому рН позитивні заряди протонів у розчині будуть притягуватися до областей з негативним зарядом, і вони замикаються. При високому рН іони ОН, які є негативними, шукатимуть позитивний заряд і замикаються.
Ферменти
Ферменти - це складні білки, які об'єднують атоми або молекули компонентів просто правильним способом, щоб знизити енергію активації. Вони в змозі зробити це через те, як вони формуються. Форма білка частково залежить від електростатичного потягу між його різними частинами. Наприклад, деякі частини мають дещо негативний заряд, а деякі злегка позитивний, тому ті ділянки білка пригнуті один до одного.
У розчинах низького рН додаткові позитивні заряди з'єднуються з негативними ділянками білків. У розчинах з високим рівнем pH додаткові негативні заряди приєднуються до позитивних областей білків. Коли вони фіксуються, електростатичне притягнення усувається і білок змінює форму. Оскільки активність ферментів залежить від його форми, він сповільниться, а згодом перестане працювати, коли pH стає занадто низьким або занадто високим.
Активність ферменту проти pH
Різні ферменти функціонують у регіонах з чітким рН. Наприклад, ферменти шлунка працюють найкраще при низькому рН приблизно 2. Але незалежно від конкретного значення pH, де фермент найкраще працює, активність ферментів низька при найнижчому pH і збільшується до максимального при оптимальному значенні pH. Потім швидкість реакції зменшується в міру підвищення pH. У вузькому діапазоні навколо оптимального, фермент може відновити свою активність, якщо pH повернеться до оптимального. Але поза цим діапазоном форма ферменту буде настільки спотворена, що він не може повернутися до норми.