Ph-nivåernas inverkan på enzymfunktionalitet

Enzymer är specialiserade biologiska katalysatorer som påskyndar kemiska reaktioner. Deras effektivitet regleras strikt av surheten eller alkaliniteten i den omgivande miljön, mätt som pH.

Optimalt pH: Varje enzym har ett specifikt pH-värde där dess katalytiska aktivitet är på topp.
Strukturell integritet: Den tredimensionella formen av ett enzym hålls samman av olika kemiska bindningar, inklusive jon- och vätebindningar.
Joniseringsförändringar: Förändringar i pH förändrar koncentrationen av vätejoner (H+), vilket kan förändra den elektriska laddningen av aminosyrasidokedjor.
Ändring av aktiv plats: När laddningen av aminosyrorna i det aktiva stället förändras kan substratet kanske inte längre binda effektivt.

Jämförelse av enzymaktivitet i biologiska miljöer

Enzymtyp	Primär plats	Optimalt pH-område	Känslighet för pH-förändringar
Pepsin	Magfoder	1,5 - 2,5	Hög; blir inaktiv i neutrala miljöer.
Salivamylas	Munn/saliv	6.7 - 7.0	Moderat; aktivitet sjunker i sur magsaft.
Arginase	Lever	9,5 - 10,0	Hög; kräver alkaliska förhållanden för ureacykeln.
Trypsin	Tunntarm	7,5 - 8,5	Moderat; fungerar under lite grundläggande förhållanden.

Vid optimalt pH är enzymets aktiva plats perfekt formad för att passa den specifika substratmolekylen.
När pH-värdet avviker från det optimala, störs attraktionen och avstötningen mellan aminosyra R-grupper.
Små avvikelser i pH kan orsaka en tillfällig, reversibel minskning av aktiviteten.
Extrema pH-nivåer leder till denaturering, där enzymet vecklas ut och permanent förlorar sin funktionella form.
Denaturerade enzymer kan inte katalysera reaktioner eftersom det aktiva stället inte längre existerar.

De flesta mänskliga enzymer är anpassade att fungera vid ett neutralt pH på cirka 7,4, vilket matchar pH i blod och vävnadsvätska. Enzymer som är involverade i matsmältningen är dock anmärkningsvärda undantag, eftersom de är specifikt utvecklade för att förbli stabila under de extrema sura eller basiska förhållanden som finns i mag-tarmkanalen.