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酵素は生物学的触媒です。つまり、それらは生体内で生成されるタンパク質であり、化学反応を促進します。酵素がなければ、あなたの体の化学反応はあなたが生き続けるのに十分速く進行しません。すべての酵素には、最適な動作条件があります。これは、酵素が最大限の効率で動作できる環境です。酵素活性に影響を与える最も重要な環境パラメーターの1つはpHであり、各酵素には固有の最適値があります。
活性化エネルギー
酵素は、化学反応の活性化エネルギーを下げることで機能します。化学反応は、お手玉とバケツの間に10フィートの壁がある以外は、お手玉をバケツに入れるようなものと考えることができます。壁を乗り越えてビーンバッグをバケツに入れることができますが、酵素の助けを借りれば、壁の高さは10または100または1000ではなく2フィートになります。最終的な結果は、どんなに高くても同じです。壁はありますが、壁が低い場合、バケツにもっと多くのビーンバッグを入れることができます。酵素についても同じです。最終的な化学製品は酵素の有無にかかわらず同じですが、酵素が存在するとさらに多くの反応が起こります。
pH
pHは酸性度の尺度であると考えています。酢は弱酸性なので、pHは約4で、重曹は塩基性でpHは約8です。酸性でも塩基性でもない中性溶液のpHは7です。
分子レベルでは、pHはわずかに異なる場合があります。 pHが低いと、溶液中に余分なプロトンが多く存在することを意味し、pHが高いと、酸素と水素を合わせた水酸化物イオンが多く存在することを意味します。低pHでは、溶液中の陽子の正電荷が負電荷を持つ領域に引き付けられ、ラッチオンします。高pHでは、負のOHイオンが正の電荷を探し出し、ラッチオンします。
酵素
酵素は、活性化エネルギーを下げるのにちょうどよい方法で成分原子または分子を集める複雑なタンパク質です。彼らはどのように形作られているのか、これを行うことができます。タンパク質の形状は、部分的にその異なる部分間の静電引力に依存します。たとえば、一部の部分はわずかに負の電荷を持ち、一部はわずかに正の電荷を持っているため、タンパク質のこれらの領域は互いに向かって曲がっています。
低pHの溶液では、余分な正電荷がタンパク質の負領域につながります。高pH溶液では、余分な負電荷がタンパク質の正領域にラッチします。それらがラッチオンすると、静電引力が除去され、タンパク質の形状が変化します。酵素の活性はその形状に依存するため、pHが低すぎるか高すぎると、速度が低下し、最終的には機能しなくなります。
酵素活性とpH
異なる酵素は、異なるpHの領域で機能します。たとえば、胃酵素は約2の低pHで最もよく機能します。しかし、酵素が最もよく機能するpHの特定の値に関係なく、酵素活性は最も低いpHで低く、pHの最適値で最大に増加します。 pHが上昇すると、反応速度は低下します。最適値付近の狭い範囲内で、pHが最適値に戻ると、酵素はその活性を回復できます。しかし、その範囲外では、酵素の形状が非常にゆがんで、正常に戻ることができません。