Ферменты — это биологические катализаторы, ускоряющие химические реакции в живых организмах. Их активность сильно зависит от кислотно-щелочного баланса (pH) среды. Давайте разберёмся, почему это происходит и как разные уровни pH меняют работу ферментов.
Ферменты состоят из белков, чья трёхмерная структура крайне чувствительна к изменениям кислотности. Это происходит потому что:
Помните: Каждый фермент работает в своём оптимальном диапазоне pH. Выход за эти пределы снижает ферментативную активность, а значительное отклонение полностью её останавливает.
Разные ферменты адаптированы к работе в различных pH-условиях:
Интересный факт: некоторые экстремофильные бактерии производят ферменты, работающие при pH 0 (кислотные) или pH 12 (щелочные).
Изменение pH влияет на ферменты несколькими способами:
Понимание pH-оптимумов ферментов используется в:
Например, лактаза (фермент расщепляющий лактозу) работает лучше всего при pH 6.5, поэтому препараты с ней принимают за 15 минут до еды, пока pH желудка ещё не слишком кислый.
Рассмотрим три сценария:
Особенно чувствительны к pH ферменты, содержащие гистидин — его боковая группа меняет заряд в зависимости от кислотности.
Эксперимент: Если каплю соляной кислоты добавить в пробирку с каталазой (ферментом, разлагающим перекись водорода), можно наблюдать резкое снижение скорости выделения кислорода.
Человеческий организм поддерживает разные уровни pH для различных систем:
Это позволяет одновременно активировать разные ферменты в разных органах.