Catalisi enzimatica - Enzimi

Catalisi enzimatica - Enzimi

La catalisi enzimatica delle reazioni è un processo essenziale per gli organismi viventi. Nelle condizioni biologiche, le reazioni non catalizzate tendono a essere troppo lente. La maggior parte delle molecole biologiche è abbastanza stabile a pH neutro, a temperatura ambiente e nell'ambiente acquoso presente all'interno delle cellule. Inoltre, molte reazioni biochimiche comuni sono processi che possono essere non spontanei o improbabili nell'ambiente cellulare, come la formazione transitoria di un intermedio catalitico instabile o la collisione tra due o più molecole con un certo orientamento, essenziale per la reazione.

Come avviene la catalisi enzimatica

Le reazioni necessarie per digerire le sostanze nutrienti, per inviare segnali nervosi o per contrarre un muscolo non avvengono a una velocità sufficiente se non sono catalizzate. Un enzima supera questi problemi generando un ambiente specifico in cui una data reazione è energeticamente favorita. Una caratteristica delle reazioni catalizzate dagli enzimi è proprio quella di avvenire all'interno dei confini di una tasca dell'enzima chiamata trito attivo. La molecola che si lega al sito attivo e su cui l'enzima agisce è detta substrato. La superficie di un sito attivo è rivestita da residui amminoacidici i cui gruppi funzionali costituenti legano il substrato e catalizzano la reazione chimica. Spesso il sito attivo ingloba un substrato, sequestrandolo completamente dalla soluzione.

La formazione del complesso enzima-substrato

E'stata proposta per la prima volta da Charles-Adolphe Wurtz nel 1880, ed è essenziale per la catalisi ed è anche il punto di partenza per l'elaborazione matematica che definisce il comportamento cinetico delle reazioni catalizzate da enzimi e per la descrizione teorica del meccanismo d'azione degli enzimi.

Gli enzimi modificano la velocità della reazione

Una semplice reazione enzimatica può essere scritta: E+S~ES~EP~E+P
(~ questo simbolo rappresenta una doppia freccia), E, S e P rappresentano rispettivamente l'enzima, il substrato e il prodotto. ES ed EP sono i complessi transitori dell' enzima con il substrato e con il prodotto.
Per comprendere i meccanismi di catalisi dobbiamo prima essere in grado di distinguere tra equilibrio chimico e velocità di reazione. La funzione di un catalizzatore è quella di aumentare la velocità di una reazione. I catalizzatori
non modificano però gli equilibri delle reazioni. (Ricorda che una reazione è all'equilibrio quando non vi sono cambiamenti netti nelle concentrazioni dei reagenti. o dei prodotti.) Qualsiasi reazione, come S ~ P, può essere descrit-
ta dal grafico della coordinata di reazione, che analizza le variazioni energetiche che avvengono nel corso della reazione.
l'equilibrio tra S e P dipende dalla differenza tra i livelli di energia libera dei due composti ai loro stati basali. Se un equilibrio è favorevole non significa però che la velocità della conversione di S in P sia elevata.