Enzimi, Biochimica

Enzimicatalizzatori biologici

La vita della cellula dipende dall’esistenza di catalizzatori efficaci e specifici: gli enzimi. Tutte le reazioni che avvengono nella cellula sono catalizzate da enzimi. Tutti gli enzimi, salvo rarissime eccezioni, sono proteine. Un catalizzatore è in grado di aumentare la velocità di una reazione senza subire trasformazioni. La catalisi è necessaria per permettere alle reazioni biochimiche di procedere a una velocità compatibile con la vita.

Proprietà degli enzimi

Le proprietà degli enzimi sono:

• Elevato potere catalitico
• Estrema specificità
• Possibilità di regolazione

Queste proprietà consentono di:

• Ottimizzare la resa:
  • Svolgere solo le reazioni necessarie
  • Impedire le reazioni indesiderate
  • Riutilizzare più volte la stessa “macchina catalitica”
• Minimizzare gli sprechi:
  • Non produrre prodotti di scarto
  • Minimizzare il dispendio energetico

Potere catalitico degli enzimi

Il potere catalitico degli enzimi è 10³ - 10⁴ volte più grande di quello dei catalizzatori chimici inorganici. Gli enzimi operano in condizioni fisiologiche (37°C, pH neutro, pressione atmosferica).

Molti enzimi, per svolgere la loro attività catalitica, necessitano di co-fattori non proteici (co-enzimi). I co-fattori più comuni sono ioni metallici (Zn²⁺, Fe²⁺) e coenzimi vitaminici.

Enzimi e substrato

Le reazioni catalizzate dagli enzimi avvengono in una piccola porzione (“tasca”) della proteina enzimatica, chiamata sito attivo. La molecola che si lega al sito attivo e su cui l’enzima agisce è detta substrato. Il substrato si lega alle catene laterali di specifici residui amminoacidici presenti nel sito attivo. Tra i due (enzima e substrato) vi è doppia complementarità di forma ed elettronica, per fare in modo che il substrato entri nel sito attivo dell'enzima (ipotesi della chiave-serratura e ipotesi dell'adattamento indotto).

Regolazione dell’attività enzimatica

La regolazione dell’attività enzimatica è fondamentale per:

• Coordinare i processi metabolici e regolare in risposta a stimoli interni ed esterni (mantenere l’omeostasi)
• Determinare lo svolgimento di divisione e il differenziamento cellulare

Una cellula è definita malata quando le risposte agli stress interni e/o esterni sono inadeguate o errate. La conoscenza dei fattori che influenzano la velocità delle reazioni catalizzate dagli enzimi è fondamentale per comprendere:

• I meccanismi omeostatici della cellula
• Le basi molecolari delle malattie