תוֹכֶן
אנזימים הם זרזים ביולוגיים. כלומר, הם חלבונים המיוצרים באורגניזמים חיים המסייעים לתגובות כימיות לאורך הדרך. ללא אנזימים, התגובות הכימיות בגופך לא היו מתקדמות מספיק כדי להחיות אותך בחיים. לכל אנזים תנאי פעולה מיטביים - הסביבה המאפשרת להם לעבוד ביעילות מירבית. אחד הפרמטרים הסביבתיים החשובים ביותר שמשפיע על פעילות האנזים הוא ה- pH, כאשר לכל אנזים ערך אופטימלי ייחודי.
הפעלת אנרגיה
אנזימים פועלים על ידי הפחתת אנרגיית ההפעלה של תגובה כימית.אתה יכול לחשוב על תגובה כימית כאל משהו כמו להכניס שקית שעועית לדלי, פרט לכך שקיר בגובה 10 מטר בין שקית הפוף לדלי. אתה יכול לטפס מעל הקיר ולהניח את שקית השעועית בדלי, אבל אם היה לך עזרה של אנזים, הקיר היה גובהו מטר בלבד במקום 10 או 100 או 1000. התוצאה הסופית זהה לא משנה כמה גבוה הקיר הוא, אבל תוכל להכניס עוד הרבה שקיות שעועית לדליים אם הקיר נמוך. אותו דבר עם אנזימים: המוצר הכימי הסופי זהה עם אנזים או בלעדיו, אך תגובות רבות נוספות יתרחשו אם האנזים נמצא שם.
pH
אנו חושבים על pH כמדד לחומציות, וזהו. חומץ מעט חומצי ולכן יש לו pH של כ -4 ואילו סודה לשתיה בסיסית ובעלת pH של בערך 8. תמיסה נייטרלית - לא חומצית ולא בסיסית - היא בעלת pH של 7.
ברמה המולקולרית, pH יכול להיות מעט שונה. פירושו של pH נמוך אומר שיש הרבה פרוטונים נוספים בתמיסה, ואילו pH גבוה פירושו שיש הרבה יוני הידרוקסיד - חמצן ומימן יחד. ב pH נמוך, המטענים החיוביים של הפרוטונים בתמיסה יימשכו לאזורים עם מטען שלילי, והם יינעלו הלאה. בחומציות pH גבוהה, יוני OH, שהם שליליים, יחפשו מטען חיובי ויתפסו.
אנזימים
אנזימים הם חלבונים מורכבים המפגישים אטומים או מולקולות של רכיבים בצורה הנכונה בדיוק להפחתת אנרגיית ההפעלה. הם מסוגלים לעשות זאת בגלל צורתם. צורת חלבון תלויה בחלקה במשיכה אלקטרוסטטית בין חלקיו השונים. לדוגמה, בחלקים מסוימים יש מטען שלילי מעט, וחלקם חיוביים במקצת, ולכן אזורי החלבון כפופים זה לזה.
בתמיסות של pH נמוך, המטענים החיוביים הנוספים מתחברים לאזורים שליליים של חלבונים. בתמיסות pH גבוהות, המטענים השליליים הנוספים נצמדים לאזורים חיוביים לחלבונים. כאשר הם נצמדים, מושכת המשיכה האלקטרוסטטית והחלבון משנה את צורתו. מכיוון שפעילות אנזימים תלויה בצורתה, היא תאט, ואז בסופו של דבר תפסיק לעבוד כאשר ה- pH נמוך מדי או גבוה מדי.
פעילות אנזים לעומת pH
אנזימים שונים מתפקדים באזורים עם pH יחודי. אנזימי בטן, למשל, עובדים בצורה הטובה ביותר ב- pH נמוך של בערך 2. אך ללא קשר לערך הספציפי של pH בו אנזים פועל בצורה הטובה ביותר, פעילות האנזים נמוכה ב- pH הנמוך ביותר ועולה למקסימום בערך האופטימלי של pH. לאחר מכן קצב התגובה יורד ככל שה- pH עולה. בטווח צר סביב האופטימלי, האנזים יכול להחלים את פעילותו אם ה- pH מוחזר לאופטימלי. אך מחוץ לטווח זה, צורת האנזים תהיה מעוותת עד כדי כך שהיא לא יכולה לחזור לקדמותה.