Vsebina
Encimi so biološki katalizatorji. To je beljakovine, ki nastajajo v živih organizmih, ki pomagajo kemičnim reakcijam. Brez encimov se kemične reakcije v telesu ne bi odvijale dovolj hitro, da bi vas ohranile pri življenju. Vsak encim ima optimalne pogoje delovanja - okolje, ki jim omogoča, da delujejo z največjo učinkovitostjo. Eden najpomembnejših okoljskih parametrov, ki vpliva na delovanje encimov, je pH, pri čemer ima en encim edinstveno optimalno vrednost.
Aktivacijska energija
Encimi delujejo tako, da znižujejo aktivacijsko energijo kemične reakcije.O kemični reakciji si lahko omislite nekaj kot vstavljanje vrečke v vedro, le da je 10-metrska stena med vrečko in vedro. Lahko se povzpnete čez steno in v vedro postavite vrečko za pas, če pa bi imeli pomoč encim, bi bila stena visoka le 2 metra, namesto 10 ali 100 ali 1000. Končni rezultat je enak, ne glede na to, kako visok je stena je, vendar boste lahko v vedra postavili veliko več vrečk, če je stena nizka. Enako z encimi: končni kemični izdelek je enak z encimom ali brez njega, vendar se bo zgodilo veliko več reakcij, če je encim prisoten.
pH
PH menimo kot merilo kislosti, kakršen je. Kis je rahlo kisel, zato ima pH približno 4, medtem ko je soda bikarbona bazična in ima pH približno 8. Nevtralna raztopina - niti kisla niti bazična - ima pH 7.
Na molekularni ravni je pH lahko nekoliko drugačen. Nizek pH pomeni, da je v raztopini veliko dodatnih protonov, medtem ko visok pH pomeni, da je skupaj veliko hidroksidnih ionov - kisika in vodika. Pri nizkem pH-ju bodo pozitivni naboji protonov v raztopini pritegnjeni v območja z negativnim nabojem in se priklenejo. Pri visokem pH-u bodo ioni OH, ki so negativni, iskali pozitiven naboj in se vklopili.
Encimi
Encimi so zapleteni proteini, ki združijo atome ali molekule sestavin na ravno pravi način, da znižajo aktivacijsko energijo. To lahko storijo zaradi tega, kako se oblikujejo. Oblika proteina je deloma odvisna od elektrostatične privlačnosti med različnimi deli. Na primer, nekateri deli imajo rahlo negativen naboj, nekateri pa nekoliko pozitiven, tako da se ti deli proteina upognejo drug proti drugemu.
V raztopinah z nizkim pH se dodatni pozitivni naboji povežejo z negativnimi območji beljakovin. V raztopinah z visokim pH se dodatni negativni naboji prilepijo na beljakovinsko pozitivna območja. Ko se zaskočijo, se elektrostatična privlačnost izloči in protein spremeni obliko. Ker je aktivnost encimov odvisna od njegove oblike, se bo upočasnil, nato pa sčasoma prenehal delovati, ko pH postane prenizek ali previsok.
Encimska aktivnost proti pH
V regijah z izrazitim pH delujejo različni encimi. Encimi v želodcu na primer najbolje delujejo pri nizkem pH približno 2. Toda ne glede na specifično vrednost pH, pri kateri encim deluje najbolje, je encimska aktivnost nizka pri najnižjem pH in se poveča na največ pri optimalni vrednosti pH. Ko se pH dvigne, se reakcijska hitrost zmanjša. V ozkem območju okoli optimalnega lahko encim obnovi svojo aktivnost, če pH vrne na optimalen. Toda zunaj tega območja bo oblika encima tako izkrivljena, da se ne more vrniti v normalno stanje.