Ферменты - это белки, которые выполняют свои функции только тогда, когда их трехмерные формы не повреждены. Следовательно, понимание структуры ферментов поможет прояснить способы, которыми ферментативная активность может быть ингибирована. Резкие изменения температуры, такие как плавление или замерзание, могут изменить форму и активность ферментов. Изменения pH или уровня кислотности среды фермента также могут изменять активность фермента.

Оставайся в форме

Ферменты - это белки, то есть они имеют специфическую трехмерную структуру, которая определяет их каталитическую активность. Первичной структурой белка является его аминокислотная последовательность. Вторичной структурой белков является водородная связь, которая происходит вдоль основной цепи аминокислотной последовательности. Третичная структура белка, из которого происходит активность фермента, поддерживается внутримолекулярными (внутри молекулы) взаимодействиями аминокислотных боковых цепей. Взаимодействия, которые поддерживают третичную структуру фермента, зависят от температуры и pH.

Плавление

Ферменты состоят из цепочек аминокислот, которые состоят из атомов. Атомы и молекулы естественным образом вибрируют, но слишком большая вибрация заставляет ферменты разворачиваться. Один тип изменения температуры, который подавляет активность фермента, - это нагревание. Повышение температуры заставляет молекулы вибрировать быстрее. Но когда температура увеличивается слишком сильно, фермент разворачивается. Это развертывание, называемое денатурацией, заставляет фермент терять свою трехмерную форму и, следовательно, активность. Большинство ферментов животных не функционируют при температуре выше 40 градусов по Цельсию.

Замораживание

Второй тип изменения температуры, который влияет на активность фермента, - это охлаждение или замерзание. Так же, как повышение температуры заставляет молекулы вибрировать быстрее, понижение температуры замедляет вибрации. Когда атомы в ферментах слишком сильно замедляются или если они замерзают, фермент не может выполнять свою функцию. Ферменты не являются жесткими машинами, даже если они имеют физическую структуру. Атомы в ферментах, как и другие белки, обычно вибрируют. Им нужна эта гибкость, чтобы выполнять свою функцию, и замораживание вообще не дает им двигаться.

pH

Помимо изменений температуры, изменение кислотности или pH среды фермента будет ингибировать активность фермента. Одним из типов взаимодействий, которые удерживают вместе третичную структуру фермента, являются ионные взаимодействия между боковыми цепями аминокислот. Положительно заряженная аминогруппа нейтрализуется, когда она взаимодействует с отрицательно заряженной кислотной группой. Изменение рН, то есть изменение количества протонов, может изменить заряды этих двух групп, делая их не притягивающимися друг к другу. Следует отметить, что каждый фермент функционирует в определенном диапазоне pH, некоторые предпочитают очень кислые среды, другие - очень щелочные или основные среды.