Qual è il ruolo degli enzimi nel metabolismo?

Il metabolismo si riferisce a qualsiasi processo chimico che si verifica all'interno o tra le cellule. Esistono due tipi di metabolismo: anabolismo, in cui vengono sintetizzate molecole più piccole per farne di più grandi; e il catabolismo, dove le molecole più grandi vengono scomposte in quelle più piccole. La maggior parte delle reazioni chimiche all'interno delle cellule richiede un catalizzatore per iniziare. Gli enzimi, che sono grandi molecole proteiche che si trovano nel corpo, forniscono il catalizzatore perfetto perché possono cambiare le sostanze chimiche all'interno delle cellule senza cambiare se stesse.

Il metabolismo è un termine generico che si riferisce a qualsiasi processo cellulare che coinvolga una reazione chimica. La glicolisi è un esempio di processo cellulare catabolico; in questo processo, il glucosio viene scomposto in piruvato. Quando l'ossigeno e l'idrogeno si combinano per formare l'acqua alla fine della catena di trasporto degli elettroni, questo è un esempio di processo anabolico, in cui le molecole più piccole si combinano per formare una molecola più grande.

La maggior parte delle reazioni chimiche all'interno delle cellule non avviene spontaneamente. Invece, hanno bisogno di un catalizzatore per farli iniziare. In molti casi, il calore può essere un catalizzatore, ma è inefficiente perché il calore non può essere applicato alle molecole in modo controllato. Pertanto, la maggior parte delle reazioni chimiche richiede l'interazione con un enzima. Gli enzimi si legano a particolari reagenti fino a quando avviene la reazione chimica, quindi si liberano. Gli enzimi stessi non vengono modificati dalla reazione chimica.

Gli enzimi non si legano indiscriminatamente alle molecole; invece, ogni enzima è progettato per legarsi solo a una particolare molecola, nota come substrato. Sul substrato, c'è un gruppo piegato di catene polipeptidiche, che formano un solco. L'enzima corretto avrà un gruppo simile di catene polipeptidiche, permettendogli di legarsi al substrato. Altri enzimi conterranno catene polipeptidiche che non corrispondono.

Nel 1894, lo scienziato Emil Fischer chiamò questo modello il modello serratura e chiave perché l'enzima e il substrato si incastrano come una chiave in una serratura. Secondo un passaggio sul metabolismo pubblicato da Titan Education, questo non è del tutto accurato perché alcuni enzimi si rompono in modo non uniforme alla fine del processo catalitico.

Un esempio di un enzima che si adatta al modello di serratura e chiave è la sucrasi. Il saccarosio contiene catene polipeptidiche che gli consentono di legarsi al saccarosio. Una volta che il saccarosio e il saccarosio si legano, reagiscono con l'acqua e il saccarosio si scompone in glucosio e fruttosio. L'enzima viene quindi liberato e può essere riutilizzato per scomporre un'altra molecola di saccarosio.

La lipasi pancreatica agisce come catalizzatore per abbattere i trigliceridi. A differenza del saccarosio, i trigliceridi non si scompongono in modo uniforme in due molecole di sostanze diverse. Invece, i trigliceridi si scompongono in due monogliceridi e un acido grasso.