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GLI ENZIMI - Coggle Diagram
GLI ENZIMI
I CATALIZZATORI: COSA SONO E COME FUNZIONANO
I catalizzatori sono sostante che aumentano la velocità delle reazioni senza subire modificazioni. La maggior parte dei catalizzatori biologici è costituita da enzimi
i catalizzatori prendono parte alle reazioni tuttavia non vengono modificati chimicamente permanentemente, tornando nelle loro condizioni iniziali dopo che la reazione è avvenuta.
i una reazione catalizzata da enzimi i reagenti si chiamano SUBSTRATI. A seconda del substrato e della reazione gli enzimi sono suddivisi in 6 classi enzimatiche, che finiscono tutte per ASI:
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A differenza dei catalizzatori non biologici gli enzimi agiscono in modo specifico, legandosi in un sito particolare del substrato, il sito attivo, dove avviene la catalasi. La specificità di un enzima deriva dalla sua configurazione spaziale e dalla struttura del suo sito attivo, che è conformato per legare un unico substrato.
Quasi tutti gli enzimi sono molto più grandi dei loro substrati: in genere l'enzima è una proteina formata da centinaia di amminoacidi, Il sito attivo dell'enzima, costituisce solo una parte dell'intero enzima e al suo interno gli amminoacidi direttamente responsabili dell'attività catalitica non superano le 6-12 unità.
La capacità di un enzima di selezionare esattamente il substrato giusto dipende dai gruppi funzionali che interagiscono in corrispondenza del sito attivo. Inoltre, molto spesso gli enzimi cambiano forma quando legano il loro substrato, grazie a un processo chiamato adattamento indotto: in questo modo il sito dell'enzima può interagire più efficacemente con la molecola del substrato.
Molti enzimi hanno bisogno di molecole non proteiche per poter funzionare, queste molecole si chiamano cofattori. E possono essere:
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Cofattori organici o coenzimi: molecole complesse che agiscono come trasportatori di gruppi funzionali
La velocità di una reazione è influenzata dalla concentrazione di substrato. L'enzima accelera la reazione e modifica la forma della curva che descrive la dipendenza della velocità della concentrazione del substrato
data una certa concentrazione di enzima, la velocità della reazione aumenta con l'aumentare del substrato fino a raggiungere un punto di velocità massima, dove le molecole di enzima non sono più disponibili per agire da catalizzatore, raggiungendo il punto di saturazione
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CONTROLLO DELLE REAZIONI CHIMICHE
In una cellula le reazioni chimiche devono essere controllate sia nella velocità sia nel bloccarle
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controllando l'espressione genica: accendendo o spegnendo i geni che codificano determinati enzimi è possibile controllare la loro concentrazione cellulare e quindi la velocità dei processi che catalizzano
INTERAZIONE TRA UN ENZIMA E IL SUO SUBSTRATO
Durante la formazione del complesso enzima-substrato avvengono diverse interazioni chimiche che contribuiscono alla rottura dei legami esistenti e alla formazione di quelli nuovi
Gli enzimi orientano i substrati: in modo che i substrati si trovano nella posizione giusta per reagire
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Gli enzimi mettono in tensione le molecole di substrato: formando un intermedio di transizione instabile, rendendo i legami più reattivi
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INFLUENZA DELL'AMBIENTE
Gli enzimi sono influenzati anche dall'ambiente in cui si trovano variando il loro comportamento in base al pH e alla temperatura:
pH:
La velocità di quasi tutte le reazioni catalizzate dipende dal pH della soluzione in cui avvengono. L'interno delle cellule si trova di solito al pH neutro di 7, ma la presenza di acidi, basi e tamponi può modificare questa situazione. Ogni enzima raggiunge il massimo della sua attività a un certo pH e se la soluzione diventa più acida o più basi- ca di questo pH ideale (ottimale) la sua attività diminuisce.
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Temperatura:
In generale aumentando la temperatura si accelerano le reazioni chimiche, perchè le molecole acquistano energia cinetica. Le reazioni catalizzate non si comportano diversamente, tuttavia temperature troppo alte disattivano gli enzimi, perchè fanno vibrare e torcere le molecole in modo così rapido che alcuni legami non covalenti si rompono
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COME FUNZIONA UNA REAZIONE ESOERGONICA
Tra le molecole dei reagenti e quelle dei prodotti esiste una barriera energetica che ostacola l'avvio della reazione, per questo spesso le reazioni esoergoniche avvengono molto lentamente.
L'apporto di energia necessario per raggiungere lo stato di transizione si chiama energia di attivazione. Questa energia serve a trasformare le specie chimiche coinvolte nella reazione in forme molecolari instabili e più reattive dette intermedi dello stato di transizione.
Alcune molecole, possono utilizzare la propria energia cinetica per reagire, ma la reazione avverrebbe lentamente. Se si scaldasse il sistema le molecole avrebbero più energia cinetica quindi la reazione sarebbe più veloce. Tuttavia il calore accelera tutte le reazioni indiscriminatamente, per cui in una cellula ciò potrebbe essere pericoloso.
Il sistema più efficace è quello dei catalizzatori biologici, che abbassano l'energia di attivazione della singola reazione, cosicchè risulterà più grande la percentuale di molecole che possiedono una energia di attivazione maggiore.
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