Appunti di scienze: gli enzimi

In questi appunti di scienze studieremo gli enzimi, delle (nella maggior parte dei casi) proteine importantissime nel processo metabolico, e non solo: svolgono infatti la funzione di catalizzatori, ovvero velocizzano il metabolismo e l'assimilazione di determinate sostanze, riducendo allo stesso tempo la quantità di energia necessaria per svolgere queste funzioni corporee. Gli enzimi sono stati scoperti e studiati per la prima volta sul finire del 1800 dal chimico tedesco Eduard Buchner, che ebbe modo di analizzarli a partire dal comportamenti dei lieviti: questo lavoro gli valse, nel 1907, la vincita del Premio Nobel per la chimica.

Con il trascorrere del tempo, la parola "enzima" (che letteralmente vuol dire "nel lievito") ha assunto un significato maggiormente ampio. Attualmente, essa indica le migliaia di sostanze organiche cellulari che potrebbero velocizzare le reazioni chimiche. Pertanto, gli enzimi rivestono un ruolo veramente essenziale nei processi metabolici e possono essere di due tipologie:
- intracellulari, quando aumentano la velocità delle reazioni chimiche e le controllano all'interno delle cellule;
- extracellulari, quando esercitano la propria funzione all'esterno delle cellule (come gli enzimi digestivi, che distruggono il cibo lungo il tubo digerente).

Generalmente, il nome di ciascun enzima è costruito aggiungendo il suffisso "asi" al nome della molecola sulla quale esercita l'azione (ad esempio, le "carboidrasi" agiscono sui carboidrati, le "lipasi" operano sui grassi, le "proteasi" lavorano sulle proteine e le "nucleasi" procedono sugli acidi nucleici). La maggioranza degli enzimi sono delle proteine e le loro caratteristiche principali sono le seguenti:
- agiscono molto velocemente;
- non vengono degradati o modificati dalle reazioni chimiche in cui sono coinvolti;
- sono capaci di catalizzare una reazione chimica in entrambe le direzioni (sintesi e scissione di un composto);
- sono sensibili a variazioni di Ph e temperatura;
- sono specifici per una certa reazione chimica.

In una reazione catalizzata da un enzima, le molecole di substrato si combinano temporaneamente con quelle dell'enzima, in un complesso enzima-substrato. Ciò significa che le molecole di substrato reagiscono tra loro e il prodotto, quando si crea, abbandona l'enzima: enzima + substrato = enzima-substrato = enzima + prodotto. Gli studiosi credono che ciascun enzima abbia una zona sulla propria superficie (detta "sito attivo"), sulla quale si lega la molecola di substrato. Il "sito attivo" possiede una forma particolare, che consente l'unione soltanto con il substrato avente una struttura complementare. L'ipotesi sul meccanismo di creazione del complesso enzima-substrato (denominato "modello chiave-serratura") venne proposta nell'anno 1894 e, dunque, prevedeva una complementarità perfetta tra il "sito attivo" ed il substrato.

• Esistono delle eccezioni alla regola, come la "pepsina" che agisce sulle proteine.

• Gli enzimi (sapere.it)