Contenuto
- Come funzionano gli enzimi
- Sostanze chimiche che aiutano le reazioni chimiche: cofattori
- Sostanze chimiche che aiutano le reazioni chimiche: substrati
- Tassi di reazione più rapidi
Ciascuno dei tuoi trilioni di miliardi di cellule dipende da migliaia di reazioni chimiche. Le reazioni chimiche che si verificano all'interno del tuo corpo potrebbero aver luogo in una provetta, ma si verificherebbero molto più lentamente, troppo lentamente per supportare le attività di un organismo vivente.
Gli enzimi sono proteine all'interno degli organismi viventi che aiutano le reazioni chimiche lungo. La loro capacità di funzionare e la velocità con cui lavorano sono influenzate da diversi fattori. Alcuni di questi fattori sono altri prodotti chimici.
Come funzionano gli enzimi
Le reazioni chimiche comportano la rottura e la formazione di legami tra gli atomi. Rompere i legami dei prodotti chimici iniziali - i reagenti - richiede energia. Questa è chiamata energia di attivazione. Gli enzimi sono proteine che si attaccano ai reagenti e li orientano in modo tale che l'energia di attivazione sia inferiore. I reagenti sono anche chiamati substrati.
Un enzima agisce per legare i substrati in posizioni specifiche chiamate siti attivi. I siti attivi sono modellati in modo da consentire loro di agganciarsi a substrati specifici. Il complesso enzima-substrato legato rende più facile per i reagenti rompere i loro legami e formare nuovi legami nel prodotto.
Quindi il prodotto viene rilasciato dall'enzima.
Sostanze chimiche che aiutano le reazioni chimiche: cofattori
La forma del sito attivo è ciò che consente agli enzimi di funzionare. Se il sito attivo è distorto, il substrato non si legherà e la reazione non sarà aiutata. Alcuni enzimi richiedono che i tipi di sostanze chimiche chiamati cofattori assumano la forma corretta.
I cofattori possono essere sotto forma di atomi inorganici o molecole organiche. Esempi di cofattori includono un atomo di zinco ionizzato - uno che ha perso un paio di elettroni - che è necessario nell'enzima alcol deidrogenasi, usato per metabolizzare l'alcool.
La molecola nicotinamide adenina dinucleotide è un cofattore molecolare organico comune ed è anche chiamato coenzima. Partecipa spesso a reazioni che richiedono il trasferimento di atomi di idrogeno o ioni. Coenzimi e cofattori inorganici possono essere necessari per far funzionare un enzima e, se non ce ne sono abbastanza, la velocità di reazione complessiva sarà lenta.
Sostanze chimiche che aiutano le reazioni chimiche: substrati
Ogni enzima ha una funzione specifica. Un enzima che divide una molecola di fruttosio in due parti non può essere utilizzato per rilasciare ossigeno dai globuli rossi. Perché avvenga una reazione, sia l'enzima che il substrato devono essere presenti. La velocità di reazione può essere limitata da una carenza di enzima o substrato.
Detto in altro modo, se c'è molto substrato in una cellula e non molto enzima, l'aggiunta di più enzima aumenterà la velocità di reazione. Al contrario, se c'è molto enzima e non molto substrato, l'aggiunta di substrato aumenterà la velocità di reazione. Tuttavia, aggiungere più substrato quando c'è molto substrato e poco enzima (o aggiungere più enzima nella situazione opposta) non aumenterà la velocità di reazione.
Tassi di reazione più rapidi
La velocità effettiva di una reazione catalizzata da enzimi non cambia. Cioè, il tempo che intercorre tra il legame del substrato e il rilascio del prodotto è lo stesso per ciascun particolare tipo di enzima. Quando si parla di accelerare l'azione di un enzima, si intende aumentare il numero di enzimi che partecipano attivamente alle reazioni chimiche in modo da aumentare il numero totale di reazioni.
Ad esempio, se non c'è abbastanza zinco da abbinare a tutto un tipo specifico di enzima di elaborazione del DNA in una cellula, l'aggiunta di più zinco aumenterà la velocità di reazione rendendo possibile l'attivazione di più enzimi.
Lo stesso con l'aggiunta di più substrato o più enzima: l'azione viene accelerata consentendo a più enzimi di catalizzare reazioni chimiche, non accelerando un particolare enzima.