Enzymaktivitet planerad mot pH

Innehåll

• Aktiverings energi
• pH
• enzymer
• Enzymaktivitet kontra pH

Enzymer är biologiska katalysatorer. Det vill säga de är proteiner som produceras i levande organismer som hjälper till med kemiska reaktioner. Utan enzymer skulle de kemiska reaktionerna i kroppen inte fortsätta tillräckligt snabbt för att hålla dig vid liv. Varje enzym har optimala driftsförhållanden - miljön som gör att de kan arbeta med maximal effektivitet. En av de viktigaste miljöparametrarna som påverkar enzymaktiviteten är pH, varvid varje enzym har ett unikt optimalt värde.

Aktiverings energi

Enzymer fungerar genom att sänka aktiveringsenergin vid en kemisk reaktion.Du kan tänka på en kemisk reaktion som något som att sätta en beanbag i en hink, förutom att det finns en 10-fots vägg mellan beanbag och hink. Du kan klättra över väggen och sätta bönsäcken i hinken, men om du hade hjälp av ett enzym skulle väggen bara vara 2 meter hög istället för 10 eller 100 eller 1000. Det slutliga resultatet är det samma oavsett hur hög väggen är, men du kommer att kunna lägga mycket mer bönsäckar i hinkar om väggen är låg. Samma sak med enzymer: den slutliga kemiska produkten är densamma med eller utan ett enzym, men många fler reaktioner kommer att inträffa om enzymet är där.

pH

Vi tänker på pH som ett mått på surhet, vilket det är. Vinäger är svagt sura, så den har ett pH på cirka 4, medan bakpulver är basisk och har ett pH på cirka 8. En neutral lösning - varken sur eller basisk - har ett pH på 7.

På molekylnivå kan pH dock vara något annorlunda. Ett lågt pH innebär att det finns många extra protoner i en lösning, medan ett högt pH betyder att det finns en hel del hydroxidjoner - syre och väte tillsammans. Vid lågt pH kommer de positiva laddningarna av protonerna i lösningen att attraheras till områden med negativ laddning, och de kommer att spärras. Vid högt pH kommer OH-jonerna, som är negativa, att söka efter positiv laddning och spärras på.

enzymer

Enzymer är komplicerade proteiner som förenar komponentatomer eller molekyler på precis rätt sätt för att sänka aktiveringsenergin. De kan göra detta på grund av hur de formades. Formen på ett protein beror delvis på elektrostatisk attraktion mellan dess olika delar. Till exempel har vissa delar en något negativ laddning, och vissa något positiva, så de regionerna i proteinet böjs mot varandra.

I lösningar med lågt pH ansluter de extra positiva laddningarna till negativa proteineregioner. I lösningar med högt pH-värde kopplas de extra negativa laddningarna till proteiner-positiva regioner. När de kläms fast elimineras den elektrostatiska attraktionen och proteinet ändrar form. Eftersom en enzymaktivitet beror på dess form kommer den att sakta ner och slutligen sluta fungera när pH blir för lågt eller för högt.

Enzymaktivitet kontra pH

Olika enzymer fungerar i regioner med distinkt pH. Mageenzymer fungerar till exempel bäst vid ett lågt pH av cirka 2. Men oavsett det specifika pH-värdet där ett enzym fungerar bäst är enzymaktiviteten låg vid det lägsta pH-värdet och ökar till ett maximalt vid det optimala pH-värdet. Reaktionshastigheten minskar sedan när pH stiger. Inom ett smalt område runt det optimala kan enzymet återfå sin aktivitet om pH-värdet återgår till det optimala. Men utanför det intervallet kommer enzymets form att vara så förvrängd att det inte kan återgå till det normala.