La relazione tra enzimi e potenz idrogeno (pH) è legata alla funzione enzimatica. La stabilità degli enzimi è massima in determinate condizioni ambientali, con il pH come fattore principale che contribuisce. La massima attività enzimatica e stabilità sono raggiunte al livello di pH ottimale. Se il pH dell’ambiente è superiore o inferiore al livello di pH ottimale, l’enzima diventerà inattivo o meno attivo.
L’effetto sugli enzimi e sul pH si verifica a livello molecolare e può alterare la struttura e la stabilità degli enzimi perché gli enzimi sono in gran parte costruiti da aminoacidi che hanno caratteristiche acide o di base. Gli enzimi sono altamente specifici per natura. Un enzima si attiva quando il substrato appropriato si lega all’enzima come una serratura e una chiave. Una reazione chimica si verifica quando viene attivato un enzima e l’enzima agisce da catalizzatore per la reazione. Se il pH dell’ambiente è estremamente fuori portata, un enzima può denaturare e perdere del tutto la funzione.
Per illustrare la relazione tra enzimi e pH, si consideri il caso dell’amilasi, un enzima che aiuta la digestione. Il pH ottimale per l’amilasi viene raggiunto nello stomaco, che è dove l’enzima inizia a scomporre i carboidrati. Il pH della saliva all’interno della bocca è superiore al pH ottimale, quindi l’amilasi non viene attivata durante la masticazione. Lo stesso vale per l’intestino tenue: il pH è simile alla saliva. Il fattore principale è il pH perché ha un effetto diretto su quando l’enzima diventa attivo e inattivo in tutto il sistema digestivo.
Diversi altri enzimi digestivi sono strettamente regolati dal pH. Tripsina e pepsina sono coinvolte nella scomposizione del cibo per la digestione. Sebbene la tripsina si attivi a un pH da neutro a leggermente acido, la pepsina rimane inattiva fino a raggiungere lo stomaco.
Il pH ha anche un effetto importante sul legame ionico, che è essenziale per l’attivazione degli enzimi e le reazioni chimiche. In un ambiente in cui gli enzimi e il pH diventano instabili, la struttura dell’enzima può cambiare a seguito di un aumento o una diminuzione del pH. Un cambiamento nella struttura degli enzimi avrà probabilmente un effetto sul legame ionico, che è necessario per stimolare le reazioni chimiche. La velocità della reazione può cambiare o arrestarsi del tutto. In un sistema biologico, una variazione inattesa del pH può avere un effetto importante a valle.
Enzimi e pH sono anche collegati in termini di stabilità. Quando un ambiente raggiunge il livello di pH ottimale per un enzima, si raggiunge anche un punto di stabilità ottimale. Quando un enzima è in modo ottimale stabile, è in grado di rimanere attivato, determinando reazioni chimiche.