Cofattori e coenzimi nella catalisi enzimatica

Gli enzimi possono essere associati a molecole non proteiche chiamate cofattori, che devono essere assunti con la dieta. Un enzima senza cofattore è detto apoenzima, mentre l'enzima legato al cofattore è chiamato oloenzima.

Definizione: I cofattori sono molecole non proteiche che assistono gli enzimi nella catalisi.

I cofattori possono essere:

• Gruppi prostetici: legati saldamente alla parte proteica dell'enzima
• Coenzimi: si dissociano facilmente dall'enzima

Esempio: Alcuni importanti coenzimi sono l'ATP, il NAD+, il NADP+, il FAD e il coenzima A.

I coenzimi svolgono ruoli cruciali nel metabolismo:

• ATP, ADP, AMP: mediatori di reazioni accoppiate e fonte di energia
• NAD+ e NADP+: accettori di elettroni e protoni nelle reazioni ossidative
• FAD: partecipa a reazioni di trasferimento di elettroni
• Coenzima Q (ubiquinone): trasportatore di elettroni nella catena respiratoria
• Coenzima A: trasportatore di gruppi acilici nel ciclo di Krebs

La cinetica enzimatica studia l'azione degli enzimi attraverso il loro sito attivo, dove il substrato si lega in modo specifico. Il modello "chiave-serratura" descrive l'interazione tra enzima e substrato.

Highlight: Gli enzimi abbassano l'energia di attivazione delle reazioni, facilitandone lo svolgimento.

La velocità di una reazione enzimatica dipende da:

• Concentrazione del substrato e dell'enzima
• pH dell'ambiente
• Temperatura (temperature più alte generalmente accelerano le reazioni)

La catalisi enzimatica e il metabolismo

Il metabolismo cellulare comprende tutte le reazioni biochimiche che avvengono all'interno delle cellule e dell'organismo. Per studiarlo, è necessario descrivere le reazioni coinvolte in termini di energia libera di Gibbs (ΔG). Le reazioni spontanee hanno ΔG<0 (esoergoniche), mentre quelle non spontanee hanno ΔG>0 (endoergoniche).

Definizione: Il metabolismo è l'insieme dei processi chimici che avvengono negli organismi viventi per mantenere la vita.

Le reazioni metaboliche vengono rappresentate attraverso mappe metaboliche, che mostrano reagenti, prodotti e direzione delle reazioni. Il meccanismo vitale delle cellule consiste nella trasformazione di macromolecole complesse in molecole più semplici, liberando energia utilizzabile e calore.

Highlight: L'energia ottenuta dai metaboliti viene impiegata per il lavoro meccanico, chimico, osmotico ed elettrico nelle cellule.

Il metabolismo si divide in:

1. Catabolismo: reazioni di demolizione delle macromolecole, esoergoniche
2. Anabolismo: reazioni di sintesi di molecole complesse, endoergoniche

Gli enzimi sono i catalizzatori biologici che abbassano l'energia di attivazione delle reazioni, permettendone lo svolgimento in condizioni compatibili con la vita. Le sostanze trasformate dagli enzimi sono chiamate substrati, mentre i prodotti sono le molecole risultanti dalla reazione.

Vocabolario: Gli inibitori sono agenti che riducono la velocità di una reazione enzimatica. Possono essere irreversibili o reversibili, competitivi o non competitivi.