Indhold
Enzymer er biologiske katalysatorer. Det vil sige, de er proteiner produceret i levende organismer, der hjælper med kemiske reaktioner. Uden enzymer ville de kemiske reaktioner i din krop ikke fortsætte hurtigt nok til at holde dig i live. Hvert enzym har optimale driftsbetingelser - miljøet, der giver dem mulighed for at arbejde med maksimal effektivitet. En af de vigtigste miljøparametre, der påvirker enzymaktiviteten, er pH, hvor hvert enzym har en unik optimal værdi.
Aktiveringsenergi
Enzymer fungerer ved at sænke aktiveringsenergien ved en kemisk reaktion.Du kan tænke på en kemisk reaktion som noget som at sætte en beanbag i en spand, bortset fra at der er en 10-fods væg mellem beanbag og spanden. Du kan klatre over væggen og sætte beanbag i spanden, men hvis du havde hjælp fra et enzym, ville væggen kun være 2 meter høj i stedet for 10 eller 100 eller 1000. Det endelige resultat er det samme, uanset hvor høj væggen er, men du vil være i stand til at lægge en masse flere beanbags i spande, hvis væggen er lav. Det samme med enzymer: det endelige kemiske produkt er det samme med eller uden et enzym, men mange flere reaktioner vil ske, hvis enzymet er der.
pH
Vi tænker på pH som et mål på surhed, som det er. Eddike er svagt syrlig, så den har en pH på ca. 4, mens bagepulver er basisk og har en pH på ca. 8. En neutral opløsning - hverken sur eller basisk - har en pH på 7.
På molekylært niveau kan pH dog være lidt forskelligt. En lav pH betyder, at der er en masse ekstra protoner i en opløsning, mens en høj pH betyder, at der er en masse hydroxidioner - ilt og brint sammen. Ved lav pH-værdi vil de positive ladninger af protonerne i opløsningen blive tiltrukket af regioner med negativ ladning, og de griber fast. Ved høj pH søger OH-ioner, som er negative, positiv ladning og fastgørelse.
Enzymer
Enzymer er komplicerede proteiner, der bringer komponentatomer eller molekyler sammen på lige den rigtige måde til at sænke aktiveringsenergien. De er i stand til at gøre dette på grund af, hvordan de er formet. Formen på et protein afhænger delvis af elektrostatisk tiltrækning mellem dets forskellige dele. For eksempel har nogle dele en lidt negativ ladning og nogle lidt positive, så de regioner i proteinet er bøjet mod hinanden.
I opløsninger med lav pH er de ekstra positive ladninger forbundet med negative regioner af proteiner. I opløsninger med høj pH-værdi klæber de ekstra negative ladninger sig til de proteiner-positive regioner. Når de griber fast, elimineres den elektrostatiske tiltrækning, og proteinet ændrer form. Fordi en enzymaktivitet afhænger af dens form, vil den bremse og derefter til sidst stoppe med at arbejde, når pH-værdien bliver for lav eller for høj.
Enzymaktivitet vs. pH
Forskellige enzymer fungerer i regioner med distinkt pH. Mageenzymer fungerer for eksempel bedst ved en lav pH på ca. 2. Men uanset den specifikke pH-værdi, hvor et enzym fungerer bedst, er enzymaktiviteten lav ved den laveste pH og stiger til et maksimum ved den optimale pH-værdi. Reaktionshastigheden falder derefter, når pH stiger. Inden for et snævert område omkring det optimale kan enzymet genvinde sin aktivitet, hvis pH-værdien returneres til det optimale. Men uden for dette interval vil formen på enzymet være så forvrænget, at det ikke kan vende tilbage til det normale.