Содержание
Ферменты являются биологическими катализаторами. То есть это белки, вырабатываемые в живых организмах, которые способствуют химическим реакциям. Без ферментов химические реакции в вашем теле не будут проходить достаточно быстро, чтобы поддерживать вас в живых. Каждый фермент имеет оптимальные условия работы - среду, которая позволяет им работать с максимальной эффективностью. Одним из наиболее важных параметров окружающей среды, влияющих на активность фермента, является рН, при котором каждый фермент имеет уникальное оптимальное значение.
Энергия активации
Ферменты работают за счет снижения энергии активации химической реакции.Вы можете думать о химической реакции как о чем-то вроде складывания мешка с бобами в ведро, за исключением того, что между мешком с бобами и ведром есть 10-футовая стена. Вы можете перелезть через стену и положить мешочек с фасолью в ведро, но если бы вы использовали фермент, стена была бы высотой всего 2 фута вместо 10, 100 или 1000. Окончательный результат одинаков, независимо от того, насколько высоко стена есть, но вы сможете положить намного больше мешков с фасолью в ведра, если стена низкая. То же самое с ферментами: конечный химический продукт одинаков с ферментом или без него, но если фермент присутствует, произойдет гораздо больше реакций.
pH
Мы думаем о pH как о степени кислотности, какой она есть. Уксус слегка кислый, поэтому он имеет pH около 4, а пищевая сода является основной и имеет pH около 8. Нейтральный раствор - ни кислый, ни щелочной - имеет pH 7.
На молекулярном уровне pH может быть немного другим. Низкий pH означает, что в растворе много дополнительных протонов, а высокий pH означает, что в нем много гидроксид-ионов - кислорода и водорода вместе. При низком pH положительные заряды протонов в растворе будут притягиваться к областям с отрицательным зарядом, и они будут фиксироваться. При высоком pH отрицательные ионы ОН будут искать положительный заряд и удерживаться.
Ферменты
Ферменты - это сложные белки, которые правильно объединяют атомы или молекулы, чтобы снизить энергию активации. Они способны сделать это из-за того, как они сформированы. Форма белка зависит отчасти от электростатического притяжения между его различными частями. Например, некоторые части имеют слегка отрицательный заряд, а некоторые слегка положительные, поэтому эти области белка согнуты друг к другу.
В растворах с низким pH дополнительные положительные заряды соединяются с отрицательными областями белков. В растворах с высоким pH дополнительные отрицательные заряды фиксируются на белковых положительных областях. Когда они защелкиваются, электростатическое притяжение устраняется, и белок меняет форму. Поскольку активность фермента зависит от его формы, он замедлится, а затем перестанет работать, когда pH станет слишком низким или слишком высоким.
Ферментативная активность против pH
Различные ферменты функционируют в областях с различным pH. Желудочные ферменты, например, лучше всего работают при низком pH, равном приблизительно 2. Но независимо от конкретного значения pH, где фермент работает лучше всего, активность фермента низкая при самом низком pH и увеличивается до максимума при оптимальном значении pH. Скорость реакции затем уменьшается с ростом рН. В узком диапазоне, близком к оптимальному, фермент может восстанавливать свою активность, если рН возвращается к оптимальному. Но за пределами этого диапазона форма фермента будет настолько искажена, что он не сможет вернуться к нормальной жизни.