Isoenzima
Gli isoenzimi sono enzimi che catalizzano una reazione simile, se non identica, pur avendo una conformazione strutturale - ad esempio per quanto concerne la struttura primaria o la struttura secondaria - differente. Le proprietà chimiche degli isoenzimi, inoltre, possono fisiologicamente differire; ad esempio una isoforma è meno tollerante al calore di un'altra, oppure presenta una diversa affinità per il substrato.
Gli isoenzimi possono essere presenti sia all'interno della stessa specie, oppure essere biosintetizzati da specie differenti. La presenza di proteine che catalizzano una reazione simile, pur con lievi differenze di struttura o di folding, può essere attribuita a differenze evolutive nella specie in questione. Ad esempio piccole variazioni puntiformi nei geni che codificano la proteina, se trasmesse alle generazioni successive, possono determinare varianti isoenzimatiche della proteina stessa.
Proprietà intrinseche
Gli isoenzimi differiscono tra loro sia per la conformazione tridimensionale, dovuta alla presenza di differenti aminoacidi lungo la struttura primaria, sia per le proprietà intriseche. In primo luogo è, generalmente, differente l'affinità nei confronti del substrato; differenti isoenzimi hanno, in altre parole, valori diversi di kM. Altre proprietà, come la termolabilità, o il comportamento in una corsa elettroforetica sono, quasi sempre, differenti. L'elettroforesi, appena citata, è un esempio tipico per la distinzione di isoenzimi a livello di un campione.
Isoenzimi e evoluzione
Il numero di isoenzimi è correlato all'evoluzione della specie. All'aumentare del numero di isoenzimi, difatti, si rileva una maggiore evoluzione dell'organismo; la spiegazione a questa caratteristica è da ricercare nel miglior margine di adattamento dell'organismo nei confronti delle variazioni dell'ambiente esterno.
Esempi di isoenzimi
Esistono molti esempi che possono essere, didatticamente, utilizzati per spiegare le differenti ed eterogenee funzionalità degli isoenzimi. La tabella sottostante ne riporta alcuni.
| Enzima | Isoforme |
|---|---|
La glucochinasi catalizza la reazione di addizione di un gruppo fosfato in una molecola di glucosio. Le esochinasi, invece, utilizzano differenti substrati appartenenti alla classe degli aldoesosi. | |
Esempio di evoluzione "enzimatica", i pesci meno evoluti presentano una sola isoforma, a funzionalità anaerobia. È probabile che, a seguito di una duplicazione del gene, dapprima a totale omologia, il secondo gene abbia subito delle modifiche che hanno portato a una differente funzionalità | |
La malato deidrogenasi, è un enzima presente nel citoplasma e nel mitocondrio. Nel mitocondrio è uno degli enzimi del ciclo di Krebs, nel citoplasma catalizza una reazione dello shuttle del malato-asparato. |
Percorso di biochimica
Introduzione ai carboidrati: Introduzione e classificazione dei carboidrati, Struttura e chiralità degli zuccheri, monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi. Glucosio e mutarotazione del glucosio.
Introduzione ai lipidi: I lipidi
Introduzione agli aminoacidi: Aminoacidi, carica ionica degli aminoacidi, punto isoelettrico, legame peptidico.
Metabolismo degli aminoacidi: Transaminazione, ciclo dell'urea.
Metabolismo dei carboidrati: Glicolisi, , regolazione della glicolisi, regolazione del metabolismo del glucosio, gluconeogenesi, via dei pentoso fosfati, glicogenolisi. Regolazione del glucosio ematico.
Ciclo di Krebs: Decarbossilazione ossidativa del piruvato.
Introduzione alle proteine: Proteine e struttura (struttura primaria, struttura secondaria, struttura terziaria alfa-elica, foglietto beta), enzimi, emoglobina.