Biologia per il liceo/Enzimi

Gli enzimi sono molecole organiche che fungono da catalizzatori nella maggior parte delle reazioni biochimiche. Un catalizzatore è una sostanza che accelera una reazione chimica che, normalmente, impiegherebbe un tempo molto lungo a generare un determinato reagente. il meccanismo generale con cui gli enzimi lavorano è quello di ridurre l'energia richiesta per far partire la reazione, conosciuta anche come energia di attivazione.

Struttura degli enzimi

Gli enzimi sono composti da moltissimi amminoacidi uniti in lunghe catene, formando proteine, che sono fabbricate nelle cellule di qualsiasi organismo. Queste lunghe catene di amminoacidi si ripiegano in modi specifici in modo da specializzarsi per quella particolare reazione. La parte reattiva dell'enzima è detta sito attivo ed è nel sito attivo che avviene la reazione.

Gli enzimi sono usati in modo estremamente vario : produzione di etanolo, medicina legale, reazione di polimerasi a catena ecc.. I biologi non sono le uniche persone interessate agli enzimi, tuttavia. Queste diverse molecole formano una parte enorme di industrie come la birra e la farmacia; l'uso di soli enzimi nel processo di produzione della Guinness vale oltre un miliardo di euro per l'economia irlandese.

Meccanismo degli enzimi

Immagine di un sito attivo di anidrasi carbonica umana tipo 2.Vengono mostrati 3 residui di istidina (in rosa), idrossido (rosso e bianco) e zinco (viola). L'immagine è stata creata usando il programma Accelrys DS Visualizer Pro 1.6 and GIMP.

Il meccanismo di funzionamento degli enzimi è l'abbassamento dell'energia di attivazione. Ogni enzima è interamente specifico per una determinata reazione: la ragione di questo è che l'enzima ha un sito attivo che ha una forma specifica ed unica. La forma del sito attivo, vista in 3D, è unica ed è progettata in modo che la molecola vada a posizionarsi in un modo preciso. A questo punto avviene la reazione: si forma il complesso enzima-substrato.

Il complesso produce la reazione, ma dopo la nascita del prodotto di reazione l'enzima può essere nuovamente riutilizzato.

Proprietà degli enzimi

1. Gli enzimi sono sensibili al calore, e possono essere danneggiati (il termine chimico corretto è denaturati) facilmente per eccesso di freddo o di caldo.Queste due cause possono modificare irreparabilmente il sito attivo : danneggiando il sito attivo non si forma il complesso enzima-substrato.
2. Gli enzimi sono creati nelle cellule ma sono capaci di funzionare anche fuori di essa.Questo consente agli enzimi di essere immobilizzati senza distruggerli.
3. Gli enzimi sono sensibili al pH, il tasso al quale possono condurre una reazione è dipendente dal pH .Un esempio è la pepsina che funziona in presenza di pH vicino a 2. Invece l'amilasi salivare raggiunge il massimo rendimento con un pH neutro, cioè vicino a 7.
4. Gli enzimi sono riutilizzabili ed alcuni enzimi sono capaci di catalizzare centinaia di migliaia di reazioni ogni secondo.
5. Ogni enzima è specifico cioè può catalizzare una sola reazione.

1. Gli enzimi lavorano anche in modo da raggiungere la quantità desiderata e mai in eccesso: quando si forma un eccesso di composto, smettono di produrlo finché il sistema non è tornato in equilibrio.

La denominazione degli enzimi

A livello internazionale esiste una convenzione per dare nomi univoci e chiari a tutti gli enzimi, in modo che dal loro nome si possa risalire alla loro caratteristica o alla reazione in cui sono coinvolti.

Inibitori enzimatici

Se da una parte l'attività enzimatica può essere favorita da coenzimi e cofattori, può essere inibita dagli inibitori. Si tratta di molecole che si legano all'enzima impedendone la funzione. Vengono classificati in Competitivi e Non competitivi.

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