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Influencia de los factores ambientales

En la célula se forman continuamente centenares de enzimas que funcionan coordinadamente para formar productos en la proporción correcta y aprovechar los nutrimentos disponibles sin desperdiciarlos. La estructura de una enzima depende de numerosos enlaces débiles no covalentes, por lo cual la enzima tiende a perder su conformación o desnaturalizarse. La actividad específica de una enzima puede verse afectada por factores ambientales tales como el pH, la temperatura, los esfuerzos cortantes, la intensidad iónica del medio y el estado de la enzima en el reactor (es decir si está en solución o inmovilizada sobre un soporte). Estos factores deben tenerse en cuenta en el diseño de reactores para la conversión de sustrato en productos útiles.

pH

Existe un valor óptimo de pH para el cual la actividad enzimática es máxima. La influencia del pH se debe a los grupos ionizables presentes en el sitio activo de la enzima, los que pueden tener una carga positiva o negativa, de acuerdo con el pH del medio, pero el sitio activo debe estar en la forma iónica adecuada para tener actividad catalítica.

Temperatura

La temperatura, en el intervalo adecuado, favorece inicialmente la activación de la enzima; pero cuando es demasiado alta, la inactiva o desnaturaliza. A medida que la temperatura aumenta, también aumentan la velocidad de reacción y la frecuencia de las colisiones entre moléculas de enzima y sustrato. Esta velocidad alcanza un máximo a la temperatura óptima para la actividad de cada enzima en particular. Un incremento adicional de temperatura reduce gradualmente la velocidad de la reacción catalizada debido a la ruptura de los enlaces dentro de la molécula de enzima.

Los avances en biología molecular están dirigidos hacia la modificación de la estructura de la enzima con el propósito de conservar su actividad dentro de un intervalo más amplio de temperatura y de pH, y así aumentar su campo de aplicación. Generalmente, la influencia de la temperatura sobre la activación o inactivación de un sistema enzimático, puede describirse mediante la ecuación de Arrhenius:

 

Donde, EA es la energía de activación, R es la constante de los gases, T la temperatura absoluta, A es el factor de frecuencia y k la constante de velocidad.