Enzimi: struttura e funzioni

Enzimi

Gli enzimi sono dei catalizzatori biologici che hanno il compito di aumentare la velocità di attivazione (reazione) delle reazioni. Gli enzimi quindi non inducono una reazione che altrimenti non avrebbe luogo, ma fa solo aumentare la velocità della reazione, consentendole di raggiungere più rapidamente l'equilibrio.

Questi catalizzatori biologici sono per la maggior parte specifici. In una reazione catalizzata da enzimi, i reagenti si chiamano substrati. Le molecole di substrato si legano ad un sito particolare dell'enzima, detto sito attivo. La specificità di un enzima deriva dalla configurazione spaziale e dalla struttura del suo sito attivo, fatte in modo da poter ospitare solo una gamma ristretta di substrati. Altre molecole che hanno differenze di forma, di gruppi funzionali o di proprietà, non si adattano al sito attivo e non vi si legano. Il nome di un enzima termina con il suffisso "-asi" (es. saccarasi che catalizza l'idrolisi del saccarosio in glucosio e fruttosio).

Il legame di un substrato con il sito attivo di un enzima dà luogo ad un complesso enzima-substrato (ES), che è tenuto insieme grazie a vari tipi di interazione come legami idrogeno, attrazioni elettriche o legami covalenti.

Come funzionano gli enzimi

Durante e dopo la formazione del complesso ES, avvengono delle interazioni chimiche che contribuiscono direttamente alla rottura dei legami esistenti ed alla formazione di quelli nuovi. Gli enzimi hanno diversi modi per catalizzare una reazione.

• Gli enzimi sono capaci di orientare i substrati. Liberi in soluzione, i substrati si spostano a caso da un punto all'altro e ruotano in diverse direzioni. Quando si urtano possono non trovarsi nella posizione giusta per interagire con l'enzima. Parte dell'energia di attivazione necessaria per innescare una reazione serve ad avvicinare tra loro atomi precisi in modo che formino un legame.
• Gli enzimi sono capaci di indurre tensione nel substrato. Una volta che il substrato si è legato al suo sito attivo, l'enzima può mettere in tensione i legami, ponendolo in uno stato di transizione instabile.
• Gli enzimi possono aggiungere temporaneamente dei gruppi chimici ai substrati. Le catene laterali degli amminoacidi, che formano una proteina enzimatica, possono partecipare direttamente in modo da rendere i substrati chimicamente più reattivi.

Il sito attivo dell'enzima è specifico per il substrato. La notevole capacità di un enzima di selezionare esattamente il substrato giusto dipende da strutture molecolari che si interfacciano e da gruppi chimici che interagiscono, in corrispondenza del sito attivo. Il legame di un substrato al sito attivo dipende dagli...