Enzimi

Gli enzimi sono proteine che agiscono come catalizzatori di reazioni specifiche. Fornendo una reazione alternativa con un'energia di attivazione più bassa, permettono alla reazione di procedere ad una velocità molto più alta. È importante notare che gli enzimi non cambiano gli equilibri di una reazione; possono solo aumentarne la velocità. Senza l'enzima, la reazione procederebbe ancora nella stessa direzione, ma sarebbe più lenta, spesso molto più lenta. Gli enzimi di solito aumentano la velocità di reazione tra 10⁵ e 10⁷ volte. Gli enzimi sono necessari nel nostro corpo per eseguire specifiche reazioni metaboliche. Sono altamente specifici per i loro substrati, proprio come una chiave è specifica per una porta in particolare. La specificità degli enzimi per i loro substrati ha portato Emil Fischer a proporre la cosiddetta ipotesi della "serratura e della chiave" nel 1894. L'ipotesi “serratura-chiave" implica che gli enzimi siano molecole statiche, cosa che non sono. Un altro meccanismo, chiamato adattamento indotto, è il modello preferibile; secondo questo modello, l'enzima subisce dei cambiamenti conformazionali quando si lega al substrato, e questi cambiamenti sono necessari per la catalisi [1,2].

Figura 1: Una reazione da un substrato a un prodotto è una transizione da uno stato energetico a un altro. Esiste uno stato di transizione tra il substrato e il prodotto. Questo stato ha un livello energetico più alto sia del substrato che del prodotto. Un catalizzatore abbasserà questo livello di energia in modo che l'energia di transizione sia raggiunta più facilmente, e questo si traduce in una reazione più veloce.

Come fa un enzima ad abbassare l'energia di attivazione?

Ci sono molti modi diversi in cui gli enzimi aumentano la velocità delle loro reazioni specifiche. Quando due substrati vengono trasformati in uno o più prodotti, l'enzima legherà entrambi i substrati, assicurandosi così che siano vicini e correttamente orientati l'uno verso l'altro. Quando la reazione avviene senza l'enzima, i 2 substrati devono colpirsi a vicenda dall'angolo corretto e con abbastanza energia (velocità) per superare l'energia di attivazione molto più alta. Quando i substrati sono legati da un enzima, queste problematiche sono superate dalla struttura dell'enzima. Una caratteristica importante degli enzimi (e dei catalizzatori in generale) è che non si consumano durante la reazione. Quando una reazione è stata catalizzata dall'enzima, esso è pronto a convertire un'altra serie di substrati. [1]

Fonti

1. Lehninger, Albert L.; Nelson, David L.; Cox, Michael M. (2008). Principles of Biochemistry (5th ed.). New York, NY: W.H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-7108-1.

2. Atkins, Peter W.; de Paula, Julio; Friedman, Ronald (2009). Quanta, Matter, and Change: A molecular approach to physical chemistry. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-920606-3.