¿Cuál es la relación entre el pH y la actividad enzimática?

Todas las enzimas tienen un pH óptimo … ese es el pH con el que trabajan más rápido. Sin embargo, a medida que el pH aumenta o disminuye desde este óptimo, los enlaces que mantienen la enzima en su forma se rompen. Por lo tanto, la enzima cambia de forma. Ergo, el sitio activo cambia de forma y el sustrato ya no se ajusta. La enzima se dice que está desnaturalizada.

Los valores de pH extremadamente altos o bajos generalmente dan como resultado una pérdida completa de actividad para la mayoría de las enzimas. El pH también es un factor en la estabilidad de las enzimas. Al igual que con la actividad, para cada enzima también hay una región de estabilidad óptima de pH.

El valor de pH óptimo variará mucho de una enzima a otra, como muestra la siguiente tabla:

Enzima pH óptimo

Lipasa (páncreas) 8.0

Lipasa (estómago) 4.0 – 5.0

Lipasa (aceite de ricino) 4.7

Pepsina 1.5 – 1.6

Tripsina 7.8 – 8.7

Urease 7.0

Invertase 4.5

Maltase 6.1 – 6.8

Amilasa (páncreas) 6.7 – 7.0

Amilasa (malta) 4.6 – 5.2

Catalase 7.0

Para ilustrar la relación entre las enzimas y el pH, considere el caso de la amilasa, una enzima que ayuda a la digestión. El pH óptimo para la amilasa se logra en el estómago, que es donde la enzima comienza a descomponer los carbohidratos. El pH de la saliva dentro de la boca es más alto que el pH óptimo, por lo que la amilasa no se activa al masticar. Lo mismo ocurre con el intestino delgado: el pH es similar a la saliva. El factor principal es el pH porque tiene un efecto directo sobre cuándo la enzima se vuelve activa e inactiva en todo el sistema digestivo.

Además de las buenas respuestas ya publicadas, hay otra “relación” de pH / enzima que vale la pena mencionar, de la cual depende nuestra supervivencia: gradientes de carga electroquímica .

En el orgánulo mitocondrial , las enzimas de la membrana interna ayudan a “bombear” iones de hidrógeno (protones) desde la matriz mitocondrial – contra la “presión” del gradiente de pH – al espacio de la membrana interna, creando así un potencial de gradiente electroquímico (pH bajo en el espacio interno de la membrana, pH alto en la matriz).

La energía potencial obtenida por estos protones “elevados” luego “impulsa” otra enzima de membrana ( ATP sintasa ) – una “nanomáquina” no muy diferente a una turbina – por los protones que “caen hacia atrás” el gradiente hacia la matriz, la energía cinética , convertido en energía mecánica, ahora impulsando la fosforilación de ADP a ATP.

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El aumento o disminución del pH es causado por el aumento o disminución de la concentración de protones o iones de hidróxido en la solución. Los protones y los iones hidróxido pueden interactuar con los enlaces de hidrógeno y dipolos presentes en las enzimas que determina cómo se pliega la cadena del polipéptido para formar una proteína globular específica.

Si, por ejemplo, un protón rompe un enlace de hidrógeno entre un hidroxilo y una cadena lateral de amina que mantiene plegada una sección de la proteína, la cadena polipeptídica se desplegará y transformará la forma del sitio activo. Por lo tanto, los sustratos no pueden unirse eficazmente con la enzima ya que su sitio activo ya no es complementario a la forma del sustrato.