El efecto del pH sobre la catalasa.

El perfil de pH de una enzima no es necesariamente simétrico. Como ejemplos aleatorios, consulte la Figura 7 aquí o la Figura 5b aquí . O si tiene acceso, puede ver un perfil de pH para la catalasa de Magnaporthe grisea en la Figura 7 de http://dx.doi.org/10.1042/BJ20081478

Las razones de esto se remontan a por qué las enzimas dependen del pH en primer lugar. Una de las principales razones de la dependencia del pH es que los residuos catalíticos clave se (des)protonan a medida que cambia el pH. Pero diferentes residuos tienen diferentes efectos y diferentes pK _a s, por lo que debe observar la suma de todos sus efectos.

Ejemplo:

Imagine que un residuo catalítico clave debe estar en forma desprotonada y tiene un pKa _s de 4.0. A cualquier pH por encima de 5,0, todo está en forma desprotonada, por lo que el residuo debería funcionar. Cualquier pH por debajo de aproximadamente 3,0 y la enzima está completamente muerta.

Pero una enzima puede tener más de un residuo sensible al pH. Así que ahora imagine que hay otro residuo que en la forma protonada ayuda a la reacción, pero no es tan crítico para la catálisis, de modo que el desprotonado todavía tiene actividad residual. En aras del argumento, digamos que este residuo tiene un pKa _de 9,0.

Ahora imagine un tercer residuo sensible al pH con un pKa de 6.5, pero está aún más alejado del sitio activo y tiene un efecto aún menor en la catálisis (por ejemplo, es un efecto electrostático remoto basado en la polarización del estado de transición).

¿Cómo sería el perfil de pH de esta enzima? Aquí hay un ejemplo:

"Actividad" es la actividad total estimada, y Residuo 1/2/3 son las fracciones de la forma "activa" de cada residuo. - El diagrama se hizo usando la ecuación de Henderson-Hasselbalch para determinar la fracción de estados "activos" de cada residuo individual, y luego asumiendo que las formas inactivas son 0%, 80% y 33% de la actividad de la forma completamente activa para el pKa 4,0 _, 6,5 y 9,0 residuos, respectivamente.

Tenga en cuenta que la actividad máxima se produce a un pH de 5,7, pero la actividad cae asimétricamente: la enzima es mucho más sensible a un pH bajo que a un pH alto.

Algo similar sucede con las enzimas naturales, excepto que pueden tener muchos más residuos que tienen contribuciones menores. También pueden tener$\ce{H+}$y$\ce{OH-}$desempeñan un papel como reactivos (lo que afecta la velocidad de reacción intrínseca), y el pH puede desempeñar otros efectos, como la desnaturalización de la enzima. Eso es lo que lleva a los complejos perfiles de pH: múltiples pequeños efectos que se suman.