酵素の酸塩基触媒について。

質問

参考書につぎのように書いてあってりかいできませんでした、ご教授お願いします。

酸塩基触媒反応は、プロトン移動を含むすべての酵素反応過程に関与している。事実、活性部位にある酸性あるいは塩基性の触媒基を持たない酵素はほとんどない。しかし、反応に適した非常に広範囲のPH条件下で行われる有紀化学反応とは違って、酵素には生理的pHすなわちPH5～9の範囲で操作されなければならないという厳密な制約がある。しかし、酵素では、この制約と酸塩基化学に関与する比較的わずかなアミノ酸側鎖が与えられるだけで、著しく多様な範囲の酸塩基化学が達成されているのである。
　一般酸触媒反応は、活性部位の酸塩基がプロトンを放し、このことにより基質がプロトン化されるときに起こる。それゆえに、活性部位の酸性基は生理的pHでプロトン化されていなければならない。が、そのpKaは生理的pHのちょっと上でなければならない。(すなわち、7～10の範囲)。側鎖のpKaが10を上回るときには、これはプロトン移動にとって、熱力学的に都合が良くない。

以上の文章の後半

活性部位の酸性基は生理的pHでプロトン化されていなければならない。が、そのpKaは生理的pHのちょっと上でなければならない

がまったくちんぷんかんぷんなのです。
わからないところをわけると

１、なぜ生理的PHでプロトン化されていないといけないの？
２、なぜ、そのpKaは生理的pHの上でなければならないの？

以上です。
よろしくお願いします。

回答No.1

gohtraw

参考書の記載より、酸触媒反応は活性部位の酸塩基がプロトンを放し、このことにより基質がプロトン化されるときに起こるわけですから、何者かが基質に対してプロトンを与えなければなりません。その何者かが（酵素の場合）活性部位の酸性基になります。従って酵素反応が進行するためには活性部位の酸性基が気質に与えるためのプロトンを持っていないといけないわけです。ｐKaが生理的ｐHより小さいと、酸性基はプロトン化されない状態が安定になってしまいます。
　また、同じく参考書の記載より、側鎖のpKaが10を上回るときには、これはプロトン移動にとって、熱力学的に都合が良くない、つまりプロトン移動しにくいことになります。このプロトン移動というのは上記の「基質がプロトン化される」ことに他なりません。
　つまり、酸性基はプロトン化されていなければならないが、そのプロトンを適度に手放しやすくないといけないということです。