PH óptimo para las enzimas

Definición de pH

¿Prefieres nadar en un charco de jugo de limón, agua o limpiador de hornos? Por muy tentadores que sean el jugo de limón y el limpiador de hornos, creo que la mayoría de la gente preferiría el agua. ¿Pero por qué? Todos son líquidos. ¿Qué hace que el agua sea más preferible?

Una respuesta es el pH , o la medida de acidez o basicidad de una solución. El pH del agua, el jugo de limón y el limpiador de hornos son todos diferentes. Veamos primero el agua. El agua (o H 2 O) se puede separar en sus partes componentes: H + (un ión de hidrógeno) y OH- (un ión de hidróxido). Al H + no le gusta estar solo, por lo que se une a una molécula de agua para formar H 3 O +, o un ion hidronio . Para simplificar las cosas, los científicos simplemente usan H +, aunque en realidad están hablando de H 3 O +.

La concentración o cantidad de iones H + determina el pH. La concentración se mide como concentración molar o molaridad (M). La molaridad es simplemente un mol (6.022×10 ^ 23 moléculas) de una sustancia en 1 litro de solución. Entonces, ¿cuál es la concentración molar de H + en el agua? La respuesta es 1×10 ^ 7 M. Dado que el agua se descompone igualmente en H + y OH-, la concentración de OH- también es 1×10 ^ -7 M.

Al medir la concentración de H + presente, los científicos pueden tomar el log base 10 negativo para determinar el pH. La ecuación es:

Entonces, si conectamos nuestro H + conocido para el agua, obtenemos: pH = -log (1×10 ^ -7), o 7. El pH del agua, por lo tanto, es 7. Esto se conoce como pH neutro .

Analizar el jugo de limón o el limpiador de hornos de manera similar es más difícil, ya que están compuestos de muchas moléculas diferentes, por lo que los científicos han ideado varios métodos para medir el pH. El pH medido del jugo de limón es alrededor de 2, mientras que el pH medido del limpiador de hornos es cercano a 13. Pero, ¿qué significan estos números?

Si un pH de 7 es neutro, ¿cuál es un pH de 2? Un valor de pH más bajo equivale a una concentración de H + más alta y viceversa. Todo lo que da iones H + se considera un ácido. Dado que en pH = 2 hay mucho H + para dar, se considera ácido , mientras que pH = 13 se considera básico o alcalino .

El cálculo del pH usa una base logarítmica 10. Esto significa que un cambio de un número (por ejemplo, un pH de 7 a un pH de 6) cambia la concentración de H + en un factor de 10. Por lo tanto, hay 10 veces más H + iones en pH = 6 líquidos que pH = 7 líquidos, y hay 100 veces más iones H + en pH = 5 que pH = 7.

pH y enzimas

Así como probablemente preferiría nadar en un líquido con un pH neutro como el agua, las células también tienen un pH que prefieren. Las proteínas dentro de las células también tienen entornos de pH preferenciales. Un tipo de proteína dentro de una célula que tiene un pH preferido es una enzima . Las enzimas son proteínas que ayudan a acelerar las reacciones químicas; cambian sustratos en productos. Tienen una estructura tridimensional conocida como conformación y están compuestos de aminoácidos que se mantienen unidos por enlaces químicos.

Puede pensar en una enzima como un sillón compuesto de madera y que se mantiene unido con clavos. Puedes sentarte en él cuando quieras. Pero, ¿qué pasa si pones el sillón al fuego o al nitrógeno líquido? ¿Todavía puedes sentarte en él? Lo más probable es que la silla se destruya o, al menos, no querrá sentarse en medio del fuego o el nitrógeno líquido.

Las enzimas también tienen entornos preferidos. Si un ambiente es demasiado ácido (pH bajo) o alcalino (pH alto), una enzima no funcionará o se desnaturalizará , un estado en el que una enzima pierde su conformación y se convierte en un montón de aminoácidos.

Rango de pH y actividad enzimática

Si vierte almíbar por todo el sillón, ¿podría usarlo? La silla sería perfectamente funcional, pero probablemente nadie se sentaría allí. Las enzimas también tienen un rango de pH donde funcionan, al igual que su sillón es funcional, cubierto de almíbar o no.

Nuestro cuerpo tiene áreas donde existen diferentes niveles de pH, e incluso dentro de una célula, existen varios entornos de pH. Las enzimas generalmente funcionan dentro de un rango de pH similar al lugar donde se encuentran. Su estómago, por ejemplo, tiene un pH de alrededor de 1 a 3. La pepsina, una enzima digestiva que se encuentra en el estómago, funciona alrededor de un pH de 2-3.

Dentro de la célula, el líquido (citosol) tiene un rango de pH neutro (7 a 7,4) y los lisosomas, orgánulos que degradan las proteínas, tienen un pH de alrededor de 5. Las enzimas dentro de los lisosomas funcionan mejor a un pH de alrededor de 5, mientras que a más y más pH neutro, no funcionan bien, en todo caso. Por tanto, se perdería la actividad enzimática de las enzimas lisosomas que se mueven hacia el citosol.

PH óptimo de la enzima

Las enzimas tienen un pH específico que les gusta más que todas las demás. El pH donde las enzimas funcionan mejor es su pH óptimo . Un sillón sin almíbar en la sala de estar es el entorno óptimo para su uso. El pH óptimo de la mayoría de las enzimas es neutro o casi neutro, como la amilasa que se encuentra en la saliva, que tiene un pH óptimo = 6,8.

Algunas enzimas prefieren un pH más drástico, como la pepsina, que puede tener un pH óptimo de 1,7 a 2. A veces, el pH óptimo de la enzima depende de dónde se encuentre la enzima. La lipasa en los jugos del estómago tiene un pH óptimo de 5,4, mientras que en el páncreas está entre 8 y 9.

El pH óptimo se puede medir observando la actividad enzimática frente al pH. La actividad enzimática aumentará hasta cierto pH; por encima de ese pH, la actividad enzimática comenzará a descender. Gráficamente, la medición del pH óptimo se verá como una montaña. La parte superior indica el pH óptimo.

Resumen de la lección

La medida de la concentración de H + se conoce como pH . Un pH de 7 es neutro, mientras que por debajo de 7 se considera ácido y por encima de 7 es alcalino. Las enzimas son proteínas que aceleran la conversión de sustrato en producto. Las enzimas tienen un rango de pH preferido donde funcionan, que a menudo coincide con el lugar donde se encuentran. Fuera de su rango de pH, las enzimas no son funcionales o están desnaturalizadas . Las enzimas funcionan mejor a un pH óptimo . Las enzimas tienen diferentes valores óptimos de pH, pero el pH óptimo de la mayoría de las enzimas es aproximadamente neutro. El pH óptimo se puede determinar midiendo la actividad enzimática frente al pH.