Enzima

Un enzima è catalizzatore biologico che coadiuva la biosintesi di una specifica molecola a partire da uno o più reagenti. La funzione degli enzimi è simile a quella operata da tutti gli altri catalizzatori non biologici: abbassare l'energia di attivazione di un substrato per permettere una reazione di addizione, di spostamento o di rimozione.

La differenza tra una reazione enzimaticamente favorita ed una reazione nella quale non prende ruolo un enzima è data dalla probabilità d'urto. In una generica reazione non enzimatica, la formazione di una molecola AB, partendo dai reagenti A e B, avviene soltanto se i due reagenti vengono a contatto tra loro, in uno spazio tridimensionale. Per ovvie ragioni, quanto appena detto è molto semplicistico e non tiene in considerazione le numerose variabili che entrano in gioco nella formazione di un legame tra cui temperatura, forza ionica, pressione e concentrazione. Una reazione enzimatica non segue il modello della probabilità d'urto giacché, se presenti in concentrazione sufficiente, il substrato è già legato all'enzima pertanto è come se la reazione avvenisse a livello intramolecolare.

Specificità degli enzimi

Gli enzimi sono molto specifici. La maggior parte di essi catalizza soltanto una reazione e soltanto pochi possono condurre più reazioni su più substrati. Un enzima può essere specifico per un gruppo o per una singola molecola; alcune chinasi addizionano radicali fosforici sugli zuccheri esosi, e prendono il nome di esochinasi. Altre chinasi, invece, sono specifiche per il glucosio e prendono il nome di glucochinasi. Generalmente, gli enzimi capaci di operare su più substrati - anche se appartenenti alla stessa famiglia, come quella appena vista degli esosi - sono pochi in confronto agli enzimi che catalizzano una reazione su uno specifico substrato.

Classificazione degli enzimi

La specificità degli enzimi rende possibile la loro identificazione in classi:

Riepilogo delle classi enzimatiche

Numero + Classe Descrizione Esempi
1. Ossidoreduttasi Operano reazioni di ossidoriduzione.  Alcol deidrogenasi
2. Transferasi Operano reazioni di trasferimento di atomi o gruppi.  Esochinasi, Chinasi
3. Idrolasi Operano idrolisi sul substrato.  
4. Liasi Operano addizioni mediante doppi legami.  
5. Isomerasi Operano reazioni di isomerizzazione  
6. Ligasi Operano reazioni che portano alla formazione di legami.  

I numeri sopra proposti sono fedeli alla classificazione E.C (enzyme commission number) che rappresenta un metodo standard e universale per classificare gli enzimi.

Riboenzimi

I ribozimi sono particolari molecole di RNA, dotati di attività autocatalitica o enzimatica nei confronti di altre molecole di RNA. Permettono, in altre parole, reazioni enzimaticamente favorite a livello di RNA, senza l'ausilio di enzimi proteici o polipeptidici.

Velocità e concentrazione del substrato

In una generica reazione non catalizzata all'aumentare della concentrazione del substrato aumenta la velocità di formazione del prodotto in modo lineare. Questo avviene perché tante più sono le molecole in soluzione, tante più molecole si possono formare secondo la dinamica di reazione di  primo ordine. La dinamica reazione enzimatica descrive un andamento con una curva esponenziale il cui limite superiore è determinato dalla concentrazione dell'enzima o, più precisamente, dal numero di siti attivi disponibili. Se la concentrazione del substrato è sufficiante, all'inizio, i siti attivi enzimatici saranno pronti a ricevere le molecole operando, velocemente, la reazione. Quando i siti sono saturi si raggiunge il picco massimo di velocità, nel quale il substrato compete per il sito attivo dell'enzima.

Curva del grafico di un enzima

Nella figura sopra riportata, riferita alla curva descritta da una generica reazione enzima / substrato, si osservano due momenti. Nella fase (1) l'andamento in termini di velocità è esponenziale e tende a rallentare nella fase due, in altre parole in prossimità della Vmax che rappresenta la velocità massima di reazione data, in prima analisi, dalla disponibilità di siti attivi dell'enzima.

Percorso di biochimica

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