Enzima

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Figura 1: Diagramma di una reazione catalitica che mostra l'energia (E) richiesta a vari stadi lungo l'asse del tempo (t). I substrati (A e B) normalmente necessitano di una notevole quantità di energia (E1) per giungere allo stato di transizione A...B, onde reagire per formare il prodotto (AB). L'enzima (E) crea un microambiente nel quale A e B possono raggiungere lo stato di transizione (A...E...B) più facilmente, riducendo così la quantità d'energia richiesta (E2). Essendo più facile arrivare a uno stato energetico minore la reazione può avere luogo più frequentemente e di conseguenza la velocità di reazione sarà maggiore.

Un enzima è una proteina o un complesso di proteine in grado di accelerare una specifica reazione chimica senza intervenire sui processi energetici che ne regolano la spontaneità. Chimicamente si parla di un catalizzatore biologico.

L'enzima partecipa attivamente alla reazione: il substrato (la/e molecola/e su cui agisce l'enzima) va ad incastrarsi nel sito attivo (la parte di enzima in cui avvengono le reazioni), formando un complesso. Avvenuta la reazione, il prodotto viene allontanato dall'enzima, che rimane disponibile per agire nuovamente. Una singola molecola enzimatica è in grado di catalizzare in un secondo le reazioni di decine di migliaia di molecole identiche, rendendo gli enzimi efficaci anche in quantità minime.

A differenza dei catalizzatori inorganici, gli enzimi presentano un'elevatissima specificità, catalizzando solo una reazione o pochissime reazioni simili poiché il sito attivo interagisce con i reagenti in modo stereospecifico (è sensibile anche a piccolissime differenze della struttura tridimensionale).

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Immagine generata al computer di un'enzima

Molti enzimi contengono molecole non proteiche che partecipano alla funzione catalitica. Queste molecole, che si legano spesso all'enzima nelle vicinanze del sito attivo, vengono chiamate cofattori e sono divise in due categorie, sulla base del loro legame con l'enzima: i gruppi prostetici e i coenzimi. I gruppi prostetici sono strettamente legati agli enzimi, generalmente in modo permanente. I coenzimi sono legati piuttosto debolmente agli enzimi (una singola molecola di coenzima può associarsi con enzimi diversi) e servono come portatori di piccole molecole da un enzima ad un altro. La maggior parte delle vitamine, composti che gli esseri umani e altri animali non sono in grado di sintetizzare autonomamente, sono coenzimi.

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