Las enzimas, al ser proteínas globulares, tienen los niveles de organización de estructura primaria, secundaria y terciaria que se han descrito en el capítulo anterior. Algunas, además, tienen estructura cuaternaria. La actividad catalítica de las enzimas es altamente dependiente de la estructura tridimensional que tenga la cadena polipeptídica. Generalmente hay una conformación nativa, que es la que tiene la enzima en el sitio en donde se encuentra de manera natural (citoplasma, sangre etc.). El investigador al transferir estas proteínas de su medio natural al tubo de ensayo, debe de ser muy cuidadoso de no modificar las condiciones del medio en que se encuentra la enzima, pues de otra forma pierde su actividad.
En el capítulo anterior se vio como el pH y la temperatura del medio afectan la estructura terciaria de una proteína produciendo su desnaturalización.
Para observar en el laboratorio el efecto que produce un cambio de pH sobre la actividad de una enzima, se puede disponer una serie de tubos en los que se mantienen constantes los siguientes parámetros: temperatura, [E], [S], y el tiempo en el que se lleva a cabo la reacción (tiempo de incubación); lo que varía en cada tubo es el pH. Al haber detenido la reacción después de un tiempo determinado, se mide la cantidad de producto obtenido con lo que se puede obtener la velocidad de reacción de cada tubo. Con este experimento se tienen parejas de puntos de pH y velocidad: (pH, v0), los cuales si se grafican producen una gráfica como la que aparece en la Figura 6.13:
Figura 6.13 Efecto del pH sobre la actividad de las enzimas. (Figura elaborada por el autor).
En la gráfica de la Figura 6.13 se aprecia como hay un valor de pH, arriba o abajo del cual, la enzima disminuye rápidamente su actividad. Al pH en donde la enzima presenta máxima actividad se le conoce con el nombre de pH óptimo. Estos resultados se pueden interpretar pensando que en el pH óptimo la enzima tiene la conformación tridimensional que le permite la mayor actividad catalítica. Si se modifica este pH, la conformación nativa se pierde y la enzima ya no puede catalizar adecuadamente. Figura 6.14.
Como se aprecia en la Tabla 6.1, el pH óptimo es muy variable entre una enzima y otra, pero la mayoría de ellas tiene un pH cercano a 7, aunque por ejemplo la pepsina, que se encuentra en el estómago en donde hay ácido clorhídrico, tiene un pH óptimo igual a 1.5.
Si se realiza un experimento como el que se acaba de describir, pero ahora el pH se deja constante, junto con los otros factores mencionados y lo que varía es la temperatura, y se grafican los puntos obtenidos (t, v0), se obtiene también una temperatura en la que la enzima presenta una máxima actividad, es decir, una temperatura óptima, arriba o debajo de la cual la eficiencia de la enzima para catalizar disminuye rápidamente. También la temperatura óptima es muy variable de enzima a enzima. Hay bacterias que viven en aguas termales que están cercanas al punto de ebullición y sus enzimas se han adaptado para funcionar en ese ambiente tan caliente, cosa que no ocurriría con ninguna enzima de humano.
Tabla 6.1: pH óptimo de algunas enzimas.