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746 Capitolo 25
Enzimi
Come tutti i catalizzatori, gli enzimi non modicano la posizione dell’equi-
librio di una reazione reversibile; essi non possono fare avvenire una reazione
che non si vericherebbe senza la loro presenza. Gli enzimi, invece, aumenta-
no la velocità delle reazioni riducendo l’energia di attivazione (questo para-
metro è stato discusso nel Capitolo 7). Come catalizzatori, gli enzimi hanno
due caratteristiche salienti:
1. sono estremamente efcaci, aumentando le velocità di reazione anche di
10
20
volte;
2. sono estremamente
specici
.
Come esempio della loro efcacia, si consideri l’ossidazione del glucosio. Un
granello di glucosio o anche una soluzione di glucosio esposta all’ossigeno in
condizioni sterili non mostra alcun cambiamento apprezzabile per mesi. Nel
corpo umano, tuttavia, lo stesso glucosio viene ossidato in pochi secondi.
Ogni organismo ha molti enzimi, molti più di 3000 in una singola cellula.
La maggior parte degli enzimi è molto specica, tanto che ognuno di essi può
accelerare solo una particolare reazione o classe di reazioni. Ad esempio, l’u-
reasi catalizza soltanto l’idrolisi di urea e non quella di altre ammidi, anche
se molto simili.
Urea
(NH
2
)
2
C
"
O
1
H
2
O 2 NH
3
1
CO
2
ureasi
Un altro tipo di specicità può essere osservato con la tripsina, un enzima
che scinde i legami peptidici delle proteine, ma non ogni tipo di legame pepti-
dico, bensì solo quelli posizionati sul lato carbossilico dei residui di lisina e ar-
ginina (
Figura 25.1
).
L’enzima carbossipeptidasi catalizza l’idrolisi solo dell’ultimo amminoaci-
do in una catena polipeptidica, quello all’estremità
C
-terminale. Le lipasi so-
no meno speciche: catalizzano l’idrolisi dei trigliceridi, ma non agiscono su
carboidrati o proteine.
La specicità degli enzimi si estende anche alla stereospecicità. L’enzima
arginasi idrolizza l’amminoacido
L
-arginina (la forma comunemente presente
in natura) ad un composto chiamato
L
-ornitina e urea, ma non ha effetto sul-
la sua immagine speculare, la
D
-arginina.
Gli enzimi sono distribuiti a seconda delle necessità del corpo di
catalizzare reazioni speciche. Numerosi enzimi proteolitici sono presenti
nel sangue, pronti per promuovere la coagulazione. Gli enzimi digestivi
che catalizzano l’idrolisi delle proteine si trovano nelle secrezioni dello
stomaco e del pancreas. Anche all’interno delle stesse cellule, alcuni enzimi
sono localizzati a seconda delle necessità di catalizzare speciche reazioni.
Per esempio, gli enzimi che catalizzano l’ossidazione dei composti del ciclo
dell’acido citrico si trovano nei mitocondri, mentre organelli speciali come
i lisosomi contengono un enzima (il lisozima) che catalizza la degradazione
della parete cellulare batterica.
Specificità di substrato
La limitazione di un enzima di
catalizzare reazioni specifiche con
substrati specifici.
CH
2
CH
2
(CH
2
)
4
NH
3
1
C
O
N
H
H
9 9
C
O
s
s
H
s
s
s
s
s
s
s
s
9
CH
9 9
CH
3
CH
2
OH
C
O
9
C
C H
2
N
" 9
O
CH
9 9
CH
2
COO
2
CH
9 9
9
CH
9 9
(CH
2
)
3
NH
2
NH
C
O
s
CH
9 9
C
O
9
C
H
s
N
H
s
N
H
s
N
H
s
N
H
s
N
H
s
N
H
s
N
O
9
9 9
CH
2
C
9 9
O
O
2
Gly
Lys
Ala
Ser
Arg
Gly
Gly
Asp
9
9
1
1
9
9
9
FIGURA 25.1
Una sequenza tipica di amminoacidi. L’enzima tripsina catalizza
l’idrolisi di questa catena solo nei punti indicati dalle frecce (il lato carbossilico dei
residui di lisina e arginina).