Acesta este un articol prezentat. Faceți clic aici pentru informații mai detaliate

Enzimă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Cscr-featuredtopic review gold.svg
Recunoașterea calității acestei intrări pe tema științei a fost pusă la îndoială .
Comentariu : Este în curs de verificare pentru a se asigura că nivelul de calitate recunoscut în acest articol este încă în conformitate cu criteriile . Pentru a afla mai multe, consultați pagina de discuții .
  • Notificați autorii intrării.
  • Notificați proiectele de referință scriind pe paginile de discuții relevante.
  • Dacă în termen de trei săptămâni de la raportarea îndoielii nu a fost rezolvată, o cerere de eliminare a recunoașterii poate fi deschisă pe pagina corespunzătoare .
Imagine generată de computer a enzimei purină nucleozid fosforilază

În biochimie, o enzimă este definită ca un catalizator al proceselor biologice . [1]

Majoritatea enzimelor sunt formate din proteine ​​globulare solubile în apă. O mică minoritate de enzime este alcătuită din anumite molecule de ARN , [2] numite ribozime (sau enzime de ARN).

Procesul de catalizare indus de o enzimă (ca de orice alt catalizator pozitiv) constă într-o creștere a vitezei de reacție [1] și, prin urmare, într-o realizare mai rapidă a stării de echilibru termodinamic . O enzimă crește doar viteza reacțiilor chimice, directe și inverse (de la compusul A la compusul B și invers), intervenind asupra proceselor care îi reglează spontaneitatea, prin reducerea energiei de activare. Cu alte cuvinte, acționează din punct de vedere cinetic fără a modifica termodinamica procesului, favorizând astfel reacții care, datorită unei energii mari de activare, ar avea loc prea încet sau deloc (în ciuda faptului că sunt favorizate termodinamic), dacă nu în condiții care nu sunt compatibile cu viața însăși, de exemplu la temperaturi prea ridicate (vezi oxidarea zaharurilor).

Spontaneitatea unei reacții este de fapt strâns legată de energia de activare, adică de cinetică, chiar înainte de stabilitatea termodinamică a produselor. De exemplu, gândiți-vă la lemn, a cărui reacție cu oxigenul (combustia) este foarte favorizată termodinamic, dar nu poate apărea spontan datorită energiei mari de activare cerute de acesta (de fapt, necesită o temperatură ridicată pentru a-l declanșa).

Rolul unei enzime este de a facilita reacțiile prin interacțiunea dintre substrat (molecula sau moleculele care participă la reacție) și situl activ al acesteia (partea enzimei unde au loc reacțiile), formând un complex . Odată ce reacția a avut loc, produsul este îndepărtat din enzimă, care rămâne disponibil pentru a începe una nouă. De fapt, enzima nu este consumată în timpul reacției.

Concepte generale

La fel ca toți catalizatorii pozitivi, enzimele permit, de asemenea, o reducere a energiei de activare (Ea) a unei reacții, accelerând semnificativ viteza acesteia. Majoritatea reacțiilor biologice catalizate de enzime au o viteză de milioane de ori mai rapidă decât ar avea fără niciun catalizator . La fel ca în cazul tuturor catalizatorilor, enzimele nu sunt de obicei consumate de reacția pe care o catalizează și nici nu modifică echilibrul chimic al reacției.

Cu toate acestea, diferența principală a enzimelor față de alți catalizatori chimici este specificitatea extremă a substratului lor. De fapt, sunt capabili să catalizeze o singură reacție sau foarte puține reacții similare, deoarece situl activ interacționează cu reactanții într-un mod stereospecific (este, de asemenea, sensibil la diferențe foarte mici în structura tridimensională).

Conform bazei de date ExplorEnz a IUBMB , au fost identificate 4038 reacții biochimice până acum catalizate de enzime. [3] Toate enzimele sunt proteine , dar nu toți catalizatorii biologici sunt enzime, deoarece există și catalizatori formați din ARN , numiți ribozime . [4]

Activitatea enzimatică poate fi influențată de alte molecule. De fapt, există molecule capabile să inhibe această activitate (multe medicamente și otrăvuri sunt inhibitori ai enzimelor). Sunt cunoscute și molecule care activează enzimele, capabile să-și mărească activitatea. Activitatea este, de asemenea, afectată de temperatură , pH și concentrația substratului.

Unele enzime sunt utilizate în scopuri industriale. Sinteza chimică a numeroase medicamente, de exemplu, se realizează prin utilizarea enzimelor. Mai multe produse de uz casnic folosesc, de asemenea, pe scară largă enzimele. Mai mulți detergenți conțin enzime pentru a accelera descompunerea proteinelor și lipidelor care alcătuiesc petele. Papaina , o enzimă extrasă din papaya , este utilizată în schimb în numeroase produse datorită caracteristicilor sale proteolitice : de la înmuierea cărnii, un proces deja cunoscut de nativii americani, pentru a fi utilizat în aplicații topice pe răni și cicatrici.

fundal

Louis Pasteur

Bărbații primitivi s-au trezit în nevoia de a conserva laptele cât mai mult posibil și au început să producă brânză : din întâmplare sau prin observarea viscerelor animalelor sacrificate, au descoperit că stomacul vițeilor și al caprelor tinere coagulează laptele. Doar multe sute de ani mai târziu s-a realizat că cheagul nu era altceva decât produsul unei enzime. [5] Deși procese precum digestia cărnii prin secreții gastrice [6] sau conversia amidonului în glucoză prin salivă erau cunoscute pe scară largă de la sfârșitul secolului al XVII-lea , mecanismele exacte prin care au avut loc aceste evenimente, au fost complet necunoscut. [7]

In secolul al 19 - lea , Louis Pasteur a sugerat că a fost prezența entităților a numit fermenți , conținut în drojdie de celule , și lipsită de orice funcție în afara celulelor, care a cauzat aceste procese să aibă loc. El a scris că fermentația alcoolică este un proces legat de viața și organizarea celulelor de drojdie, și nu de moartea și degradarea celulelor în sine. [8]

Cuvântul enzimă a fost folosit pentru prima dată în 1878 de fiziologul Wilhelm Kühne . El a ales acest cuvânt (în greacă ἐν ζύμῳ - en zýmō - înseamnă în drojdie ) [9] tocmai pentru că se credea că astfel de entități puteau fi găsite numai în interiorul celulelor de drojdie.

Eduard Buchner

În 1897 Eduard Buchner a început să studieze capacitatea extractelor de drojdie de a efectua fermentații ale zahărului, chiar și în absența celulelor de drojdie intacte. Experimentele pe care le-a efectuat la Universitatea din Berlin i-au permis să determine că astfel de fermentații au loc chiar și în absența celulelor de drojdie vii. [10] El a numit zimaza enzima care a finalizat fermentarea zaharozei . [11] În 1907 Buchner a primitPremiul Nobel pentru chimie pentru cercetare biochimică și descoperirea fermentației independente de celule .

În urma demonstrării enzimelor care funcționează independent de o celulă vie, cercetările s-au concentrat asupra naturii chimice a enzimelor în sine. Numeroase dovezi au arătat asocierea strânsă dintre proteine ​​și activitatea enzimatică, dar o parte influentă a comunității științifice de la începutul secolului al XX-lea (inclusiv laureatul Nobel Richard Willstätter ) a susținut că proteinele nu sunt altceva decât simpli transportori de enzime. Oamenii de știință au declarat că enzimele au fost formate dintr-o parte proteină coloidală, numită apoenzimă (sau apofermento) și de un grup activ numit coenzimă (sau coferment). Cofermentele ar determina specificitatea acțiunii enzimelor.

Cu toate acestea, în 1926 , James Sumner a arătat că enzima urează este o proteină reală prin cristalizarea acesteia . În 1937, Sumner s-a dovedit la fel pentru catalază . Cu toate acestea, lucrările lui Northrop și Stanley asupra enzimelor digestive pepsină , tripsină și chimotripsină au confirmat definitiv ipotezele lui Sumner. Cei trei cercetători au primit Premiul Nobel în 1946 . [12]

Descoperirea faptului că enzimele sunt cristalizabile a început o cursă pentru definirea structurilor tridimensionale ale enzimelor prin tehnici precum cristalografia cu raze X. Prima macromoleculă care a fost definită cu această tehnică a fost lizozima , o enzimă responsabilă de digestia peretelui bacterian și conținută în lacrimi , salivă și albuș de ou . Cristalizarea lizozimei a fost finalizată de grupul coordonat de David Chilton Phillips în 1965 [13] și a marcat de fapt începutul biologiei structurale .

Astăzi, cercetarea asupra enzimelor se concentrează asupra componentelor derivate, sau așa-numitelor substraturi (numite și componente enzimatice), care sunt procesate de enzime în afara corpului uman.

Prin procese industriale și reactoare secvențiale, substanțele primare, cum ar fi porumbul , sunt prelucrate și combinate cu cascade enzimatice, obținând produse care sunt imediat recunoscute de celulă și, prin urmare, utilizabile fără alte procese pe celulă în sine.

Cercetările în acest domeniu au fost efectuate de omul de știință italian Pasquale Ferorelli împreună cu mai multe universități italiene, cum ar fi Universitatea din Roma Tor Vergata [14]

Componentele generate de enzime au funcția principală de hrănire energică a celulelor umane. Lucrarea de transformare a componentelor a fost deja efectuată în amonte prin procese enzimatice induse sau în orice caz artificiale, obținându-se astfel un produs care poate fi utilizat imediat de celulă, adesea atribuibil ATP . Cu acest procedeu de prelucrare, este puțin probabil ca moleculele obținute să aibă un deficit deformativ care, dacă este prezent, cum ar fi modificarea unui aminoacid, proteina obținută ar avea o structură tridimensională modificată care cauzează adesea boli.

În acest fel, capacitatea de a utiliza energia celulară este configurată și de celulele bolnave (sau, în orice caz, într-o stare de deficit), care în acest fel sunt capabile să se aprovizioneze cu energie și, prin urmare, își continuă să își îndeplinească funcțiile. Această nouă abordare a utilizării enzimelor este identificată cu termenul de enzimologie .

Funcții biologice

Enzimele îndeplinesc un număr mare de funcții în cadrul organismelor vii.

  • Una dintre cele mai importante caracteristici ale enzimelor este capacitatea de a lucra succesiv, creând o cale metabolică . Pe căi , fiecare enzimă folosește produsul reacției anterioare ca substrat. Prezența enzimelor este cea care determină etapele căii : fără enzime, metabolismul nu ar trece prin aceleași etape și nu ar putea genera produse cu o rată suficientă pentru nevoile celulei. De exemplu, o cale ca glicoliza nu ar putea exista în absența enzimelor care o compun. Glucoza , de exemplu, este capabilă să reacționeze direct cu adenozin trifosfat (ATP) pentru a fi fosforilată pe unul sau mai mulți atomi de carbon , dar în absența enzimelor, aceasta ar avea loc la rate atât de mici, încât ar fi nesemnificativă. Prin urmare, rețeaua de metabolism celular depinde de setul de enzime funcționale prezente.
  • O altă funcție importantă a enzimelor este legată de digestia la animale . Enzimele precum amilazele și proteazele sunt capabile să reducă macromoleculele (în acest caz amidonul și proteinele ) în unități simple ( maltoză și aminoacizi ), care pot fi absorbite de intestin . În unele cazuri, enzimele necesare digestiei pot fi produse de organismele gazdă ale tractului digestiv: la rumegătoare , de exemplu, celulaza necesară degradării celulozei este produsă de unele specii bacteriene .
  • Ele sunt, de asemenea, critice pentru transducția semnalului și reglarea proceselor celulare. În special, aceste procese sunt de obicei coordonate de kinaze și fosfataze . [15]
  • Enzimele sunt, de asemenea, capabile să genereze mișcare, așa cum se întâmplă de exemplu cu miozina , care hidrolizează ATP prin generarea contracției musculare sau prin transportarea moleculelor către diferitele departamente celulare prin citoschelet . [16]
  • Alte ATPaze , situate la nivelul membranelor celulare , sunt pompele de ioni , implicate în transportul activ .
  • Virușii conțin numeroase enzime care le permit să infecteze celulele. Printre acestea se numără integraze și transcrieri .
  • Enzimele sunt, de asemenea, implicate în funcții mai exotice , cum ar fi generarea de lumină în licurici , posibilă de prezența luciferazei . [17]

Structura și funcția

Activitatea enzimelor este determinată de structura terțiară (adică conformația tridimensională) a enzimelor în sine. Majoritatea enzimelor sunt mult mai mari decât substraturile pe care acționează. De obicei, regiunea enzimei implicate în activitatea catalitică este foarte mică (de multe ori numără doar 3-4 aminoacizi ). [18] Regiunea care conține aceste reziduuri catalitice, cunoscută sub numele de situs activ , este responsabilă pentru contactul cu substratul și efectuarea reacției. Enzimele pot conține, de asemenea, regiuni care leagă cofactorii necesari pentru cataliză. Unele enzime au, de asemenea, site-uri de legare a moleculelor mici, adesea produse directe sau indirecte ale reacției catalizate. Această legătură poate crește sau reduce activitatea enzimei, prin reglarea feedback-ului negativ .

Specificitate

Schema modelului de adaptare indus

Majoritatea enzimelor au o specificitate foarte remarcabilă pentru reacția catalizată și pentru substraturile implicate. Această specificitate este legată de mai mulți factori care caracterizează asocierea dintre substrat și situl activ, cum ar fi complementaritatea din punct de vedere structural, sarcinile electrice , natura hidrofilă sau hidrofobă . Enzimele prezintă adesea niveluri foarte ridicate de stereospecificitate , regioselectivitate și chemoselectivitate . [19]

Unele enzime care prezintă cea mai mare specificitate sunt implicate în replicarea și exprimarea genomului . Aceste enzime au mecanisme de citire a probelor . De exemplu, enzimele precum ADN polimerazele sunt capabile să catalizeze inițial reacția de alungire a catenei ADN, apoi să evalueze eficiența și corectitudinea operației într-un moment ulterior. [20] Acest proces în două etape reduce semnificativ erorile ( mamifere ADN polimeraze sunt estimate a avea o rată de eroare de 1 la 100 de milioane de reacții catalizate. [21] ) mecanisme de citire proof similare sunt prezente. De asemenea , în ARN polimerazele , [22] în aminoacil-ARNt sintetaze [23] și în ribozomi . [24]

Cu toate acestea, există și mai multe enzime caracterizate printr-o specificitate relativ mai mică. Mai multe enzime sunt de fapt capabile să acționeze asupra unui număr mare de substraturi. O posibilă explicație a acestor dovezi este legată de faptul că, din punct de vedere evolutiv , ar permite stabilirea de noi căi metabolice. [25]

Model cu cheie

Primul model care a fost dezvoltat pentru a explica specificitatea enzimelor este cel sugerat de Hermann Emil Fischer în 1894 , conform căruia enzima și substratul au o formă exact complementară care le permite să se potrivească perfect. [26] Acest model este adesea denumit blocarea tastelor . În orice caz, acest model arată bine specificitatea enzimelor, dar este cu siguranță mai puțin fiabil în explicarea stabilizării stării de tranziție pe care enzima o atinge în timpul legării cu substratul.

Model de adaptare indus

În 1958, Daniel Koshland a propus o modificare a modelului de blocare a cheii : deoarece enzimele sunt structuri relativ flexibile, el a sugerat că situl activ ar putea să se modeleze continuu pe baza prezenței sau absenței substratului. [27] Ca urmare, substratul nu se leagă pur și simplu de un sit activ rigid , ci generează o remodelare a sitului în sine, ceea ce duce la o legare mai stabilă pentru a-și desfășura în mod corespunzător activitatea catalitică [28] , deoarece se întâmplă de exemplu pentru hexokinază [29] și alte enzime glicolitice . În unele cazuri, ca și în cazul glicozidazelor , substratul își poate schimba ușor forma la intrarea în situl activ. [30]

Operațiune

Legătura inițială dintre enzimă și substrat este, de asemenea, necesară din punct de vedere energetic. Energia legăturii derivă nu numai din legături covalente , ci și dintr-o rețea densă de interacțiuni slabe, ionice sau electrostatice . Numai substratul corect poate participa la toate interacțiunile așteptate. Acest lucru, pe lângă explicarea stabilității surprinzătoare a legăturii dintre enzimă și substrat, ne permite să înțelegem mecanismele care conferă o specificitate ridicată enzimei în sine.

Reducerea energiei de activare poate fi explicată în schimb prin faptul că toate interacțiunile dintre enzimă și substrat sunt posibile numai atunci când substratul se află în starea de tranziție. Prin urmare, această stare este stabilizată (într-un anumit sens este forțată ) de legătura dintre enzimă și substrat. Substratul în starea de tranziție poate fi considerat un nou substrat real al unei noi reacții, având o energie de activare mai mică decât cea inițială . Prin urmare, reducerea lui ‡ G ‡ poate fi înțeleasă ca o consecință a creării unui fel de reacție nouă , imposibilă fără prezența enzimei corecte.

Afinitatea enzimei pentru substrat este, prin urmare, condiția necesară funcționării sale; dar acest lucru nu înseamnă că, în general , forțele de interacțiune trebuie să fie foarte mari: dacă complexul enzimă-substrat ar fi excesiv de stabil, de exemplu, enzima nu ar tinde să formeze produsele. Dacă, pe de altă parte, afinitatea dintre enzimă și starea de tranziție (sau între enzimă și produs) ar fi prea mare, reacția s-ar opri, nepermițând complexului disocierea și eliberarea produselor.

Strategii catalitice

Unele dintre strategiile utilizate în mod obișnuit de enzime pentru a cataliza reacțiile sunt următoarele. [31]

  • Cataliză covalentă. Situl activ conține o grupare reactivă (de obicei nucleofilă ), care este legată temporar covalent în timpul reacției. Acesta este mecanismul exploatat de enzime precum chimotripsina .
  • Cataliză acido-bazică. În situl activ există un reziduu de aminoacizi care acționează ca un donator sau acceptor de electroni . În aceeași chimotripsină, de exemplu, există o histidină capabilă să mărească puterea nucleofilă a serinei , responsabilă de legarea cu substratul.
  • Cataliza mediată de ionul metalic. Ionii metalici pot îndeplini funcții catalitice în mai multe moduri. De exemplu, pot funcționa ca catalizatori electrofili , care stabilizează sarcina negativă a unui intermediar de reacție . În mod similar, un ion metalic poate genera un nucleofil prin creșterea acidității unei molecule din apropiere, așa cum se întâmplă pentru molecula de apă în timpul hidratării dioxidului de carbon catalizat de anhidrază carbonică . În unele cazuri, ionul metalic poate lega direct substratul, crescând astfel energia de legare. Aceasta este strategia urmată, de exemplu, de nucleozid monofosfat kinaze (numite și NMP kinaze).
  • Abordarea catalizei. În multe reacții care implică mai multe substraturi, factorul limitativ este șansa slabă ca substraturile să fie aranjate aproape împreună și în orientarea corectă. Enzimele cum ar fi NMP kinazele sunt de exemplu capabile să aranjeze două nucleotide una lângă alta, facilitând transferul unei grupări fosfat de la o nucleotidă la alta.

Analize recente au relevat corelații suplimentare între dinamica internă a enzimei și eficiența catalizării rezultată. [32] [33] [34] Regiunile interne ale unei enzime (de la aminoacizii unici până la helicele alfa ) pot schimba poziția și conformația în timpuri variind de la femtosecunde la secunde: aceste mișcări schimbă rețeaua posibilă interacțiuni cu substratul, cu consecințe importante în ceea ce privește creșterea sau scăderea eficienței catalitice. [35] [36] [37] [38] Acest lucru are consecințe fundamentale la nivelul studiului modulației alosterice, inhibării și activării enzimei.

Modulație alosterică

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: reglarea alosterică .
Enzima 6-fosfofructokinază , dotată cu situri de modulare alosterice

Unele enzime sunt prevăzute, pe lângă site-ul activ, și cu așa-numitele site-uri alosterice , care funcționează ca întrerupătoare, putând bloca sau activa enzima. Când o anumită moleculă acționează ca substrat pentru aceste situri, structura enzimei este complet modificată, până la punctul în care nu mai poate funcționa. În schimb, deformarea poate determina funcționarea enzimei. De foarte multe ori deformarea constă într-o reorientare a domeniilor care alcătuiesc enzima pentru a face site-ul activ mai accesibil (activatori) sau mai puțin accesibil (inhibitori). Aceste molecule care reglează activitatea enzimatică sunt numite efectori alosterici sau modulatori alosterici .

Situl alosteric poate fi, de asemenea, același sit activ ca enzima: în acest caz, în general, activatorii sunt aceiași reactivi, în timp ce inhibitorii alosterici vor fi produsele.

Mulți efectori au efecte similare asupra mai multor enzime diferite: în acest fel alosteria poate fi utilizată pentru a sincroniza diferite reacții care sunt de-a lungul aceleiași căi sau pe căi diferite. De exemplu, ATP este un inhibitor alosteric al multor enzime care acționează asupra reacțiilor catabolice (cum ar fi glicoliza și ciclul Krebs ), deci atunci când concentrația sa este mare (adică celula are multă energie disponibilă) același ATP încetinește căile care duc la producerea altor molecule cu energie ridicată.

Două mecanisme de reacție ale substratului

Cele două mecanisme de reacție ale substratului sunt:

  • Bi-Bi comandat : substraturile S1 și S2 sunt legate și produsele P1 și P2 sunt detașate în ordine (ca în multe oxidoreductaze dependente de NAD + (P)).
  • Bi-Bi Random : cele două substraturi sunt legate și cele două produse sunt detașate în diferite ordine (ca în multe kinaze și unele dehidrogenaze ).
  • Ping Pong (sau dublă deplasare ): substratul S1 este atașat și produsul P1 este detașat, apoi S2 este atașat și P2 este detașat (ca pentru aminotransferaze și serin proteaze ).

Cofactori

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Cofactor (biologie) .

Multe enzime conțin molecule neproteice care participă la funcția catalitică. Aceste molecule, care se leagă adesea de enzima din vecinătatea sitului activ, se numesc cofactori . Combinate cu forma inactivă a enzimei ( apoenzima ), formează o enzimă activă catalitic ( holoenzima ).

Aceste molecule sunt adesea împărțite în două categorii pe baza naturii lor chimice: metale și coenzime (molecule organice mici).

Cu toate acestea, pe baza legăturii cu enzima, se disting grupurile protetice și cosubstratele. Grupurile protetice sunt de obicei strâns legate de enzime, de obicei permanent. Cosubstratele, pe de altă parte, sunt mai slab legate de enzime (o singură moleculă de cosubstrat se poate asocia uneori ulterior cu diferite enzime) și servesc ca purtători de molecule mici de la o enzimă la alta. Majoritatea vitaminelor , compuși pe care oamenii și alte animale nu le pot sintetiza singuri, sunt cofactori (sau precursori ai cofactorilor).

Termodinamica

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Energie de activare , echilibru termodinamic și echilibru chimic .
Diagrama unei reacții catalitice care arată energia necesară în diferite etape de-a lungul axei timpului ( coordonatele reacției ). Substraturile necesită în mod normal o cantitate semnificativă de energie (vârf roșu) pentru a ajunge la starea de tranziție pentru a reacționa la formarea produsului. Enzima creează un microambient în care substraturile pot ajunge mai ușor la starea de tranziție (vârf albastru), reducând astfel cantitatea de energie necesară. Deoarece este mai ușor să ajungeți la o stare de energie mai mică, reacția poate avea loc mai frecvent și, prin urmare, viteza de reacție va fi mai mare.

La fel ca în cazul tuturor catalizatorilor , enzimele nu modifică echilibrul chimic al reacției. De obicei, în prezența unei enzime, reacția are loc în aceeași direcție pe care ar avea-o fără. Singura diferență este viteza de reacție. În consecință, enzimele pot cataliza atât reacțiile directe, cât și cele inverse într-un mod echivalent. De exemplu, anhidrază carbonică catalizează reacția în ambele direcții în funcție de concentrația reactanților.

(în țesături , cu o concentrație mare de CO 2 )
(în plămâni , cu concentrație scăzută de CO 2 )

În orice caz, dacă echilibrul este deplasat definitiv într-o direcție (în cazul unei reacții exergonice, de exemplu), reacția devine ireversibilă, iar enzima este de facto capabilă să catalizeze reacția numai în acea direcție.

Deși singura diferență între prezența și absența unei enzime este viteza de reacție, uneori absența enzimei poate declanșa dezvoltarea altor reacții necatalizate, ducând la formarea diferitelor substraturi. In assenza di catalizzatori, infatti, possono subentrare reazioni differenti, caratterizzate da una minore energia di attivazione .

La presenza degli enzimi, inoltre, può permettere l'accoppiamento di due o più reazioni, in modo che una reazione favorita dal punto di vista termodinamico possa essere sfruttata per portarne a termine una sfavorita. Questo è quello che avviene con l' idrolisi dell'ATP, utilizzata comunemente per avviare numerose reazioni biologiche.

Cinetica

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Cinetica di Michaelis-Menten .
Meccanismo di una reazione a substrato (S) singolo catalizzata da un enzima (E) a generare un prodotto (P)

La cinetica enzimatica si occupa in modo particolare degli aspetti cinetici (cioè legati al fattore tempo) del legame enzima-substrato e della conseguente generazione di un prodotto. I dati di velocità utilizzati nelle analisi cinetiche sono ottenuti da saggi enzimatici. Nel 1913 Leonor Michaelis e Maud Menten proposero una teoria quantitativa della cinetica enzimatica, che è tuttora nota come cinetica di Michaelis-Menten . [39] Il loro lavoro è stato ulteriormente ampliato nel 1925 da George Edward Briggs e John Burdon Sanderson Haldane , che hanno messo a punto le equazioni cinetiche utilizzate comunemente ancora oggi. [40]

Il maggior contributo di Michaelis e Menten fu quello di suddividere idealmente l'azione degli enzimi in due fasi. Nella prima fase, il substrato si lega reversibilmente all'enzima, formando il complesso enzima-substrato (ES), a volte chiamato complesso di Michaelis-Menten in loro onore. La fase successiva è la vera e propria conversione del substrato a prodotto.

Curva di saturazione per una reazione enzimatica: evidenziata la relazione tra la concentrazione di substrato (S) e la velocità di reazione ( v )

Gli enzimi sono in grado di catalizzare alcuni milioni di reazioni al secondo. Per esempio, la reazione catalizzata dalla orotidina-5-fosfato decarbossilasi impiega circa 25 millisecondi per processare la stessa quantità di substrato che, in assenza dell'enzima, verrebbe convertita in 78 milioni di anni. [41]

La velocità enzimatica dipende dalle condizioni della soluzione e dalla concentrazione del substrato. Condizioni denaturanti , come le alte temperature , pH lontani dalla neutralità o alte concentrazioni saline riducono l'attività enzimatica. Alte concentrazioni di substrato, invece, tendono a incrementare l'attività.

La velocità massima di una reazione enzimatica è individuabile incrementando la concentrazione di substrato fino a raggiungere un livello a cui la velocità stessa rimane costante (nella curva di saturazione, è il livello indicato in alto a destra). La saturazione ha luogo perché, all'aumentare della concentrazione di substrato, una quantità sempre maggiore di enzima libero è convertita nella forma ES. Alla velocità massima (definita V max ) dell'enzima, tutti i siti attivi dell'enzima sono saturi di substrato, e l'ammontare del complesso ES è pari a quello dell'enzima stesso.

Le costanti cinetiche degli enzimi

La V max è solo una delle costanti cinetiche che caratterizzano gli enzimi. Un'altra molto usata fornisce informazioni sulla quantità di substrato necessaria per raggiungere una determinata velocità di reazione. Si tratta della costante di Michaelis-Menten (abbreviata comunemente come K m ), che è un indice di affinità tra l'enzima e il substrato e coincide con la concentrazione di substrato a cui si realizza metà della V max . Ogni enzima presenta una K m caratteristica relativamente a ogni diverso substrato.

Altra costante molto utilizzata è la k cat (o numero di turnover ), definita come il numero di molecole di substrato convertite per secondo da una singola molecola di enzima quando è saturata con il substrato.

L'efficienza dell'enzima può essere espressa come rapporto tra k cat e K m . Tale rapporto è anche definito costante di specificità . Dal momento che tale costante incorpora sia l'affinità che l'abilità catalitica, spesso si utilizza per confrontare l'efficienza di diversi enzimi o quella di un unico enzima con differenti substrati. Il massimo teoretico per la costante di specificità è chiamato limite di diffusione ed è compreso tra 10 8 e 10 9 M −1 s −1 . In questo intervallo, ogni collisione tra enzima e substrato ha come effetto la produzione di un prodotto, e la velocità di formazione del prodotto è limitata solo dalla velocità di diffusione. Enzimi che presentano una tale proprietà sono detti enzimi cataliticamente perfetti o cineticamente perfetti . Esempi di enzimi di questo tipo sono la trioso fosfato isomerasi , l' anidrasi carbonica , l' acetilcolinesterasi , la catalasi , la fumarasi , la beta lattamasi e la superossido dismutasi .

Alcuni enzimi possono operare con velocità maggiori dei limiti di diffusione. Sebbene ciò possa sembrare impossibile, esistono alcuni modelli in grado di spiegare il fenomeno. [42] [43]

Inibizione enzimatica

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Inibitore enzimatico .
Gli inibitori competitivi legano l'enzima in modo reversibile, impedendo il legame con il substrato. Il legame con il substrato, viceversa, impedisce il legame dell'inibitore.
Gli inibitori non competitivi legano siti alternativi a quello che lega il susbstrato. Il legame di tali inibitori, tuttavia, genera cambiamenti conformazionali tali da impedire l'ingresso del substrato o generarne la sua espulsione.

Gli inibitori enzimatici sono sostanze in grado di diminuire o annullare l'azione catalitica di un enzima. Possono agire legandosi al sito attivo competitivamente al substrato (inibizione competitiva) o legandosi a un sito allosterico. L'inibizione può essere reversibile , rendendo possibile il ripristino della funzione catalitica dell'enzima tramite aumento della concentrazione del substrato rispetto all'inibitore; o irreversibile con l'impossibilità di potere ripristinare l'attività catalitica. Gli induttori , invece, sono sostanze in grado di interagire con i siti enzimatici in modo da aumentare la funzionalità dell'enzima.

Inibitori reversibili

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Inibitore reversibile .

Sono molecole che si legano non covalentemente all'enzima motivo per cui dopo la loro rimozione l'enzima torna a essere funzionante.

Inibizione competitiva

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Inibitore competitivo .

Gli inibitori competitivi occupano il sito di legame del substrato, impedendo al substrato di legarsi correttamente (formazione di un complesso EI al posto di uno ES). Se però si verifica prima il legame enzima-substrato, l'inibitore competitivo perde di efficacia. La consistenza dell'inibizione dipende dunque sia dalla concentrazione di inibitore che da quella di substrato. Spesso gli inibitori competitivi mimano in modo notevole la forma dei substrati di cui inibiscono il legame. Ad esempio il metotrexato è un inibitore competitivo della diidrofolato reduttasi , che catalizza la riduzione del diidrofolato a tetraidrofolato .

All'aumentare della concentrazione di inibitore la k m app aumenta la velocità della reazione. Asintoticamente però la velocità tende ancora a V max per cui l'effetto dell'inibitore può essere annullato aumentando la concentrazione di substrato.

Inibizione acompetitiva (e incompetitiva)

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Inibitore acompetitivo .

Un inibitore acompetitivo si lega a un sito diverso da quello del substrato, presente solamente nel complesso ES: interagisce solo con ES e non con E.

V max e k m diminuiscono di uno stesso fattore all'aumentare della concentrazione di inibitore: V max / k m è costante.

Inibizione mista

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Inibitore di tipo misto .

Variano sia V max che k m in modo diverso. È una generalizzazione dell'inibizione non competitiva, la quale è piuttosto rara sperimentalmente.

Inibizione non competitiva
Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Inibitore non competitivo .

Gli inibitori non competitivi sono in grado di legare siti differenti dal sito attivo. Essi sono dunque in grado di legare sia l'enzima libero, sia in configurazione ES. Il loro legame all'enzima genera un cambiamento conformazionale dell'enzima stesso, che può avere come conseguenza l'inibizione del legame tra enzima e substrato. Non essendoci dunque competizione tra inibitore e substrato, l'importanza dell'inibizione dipende esclusivamente dalla concentrazione dell'inibitore stesso. L'inibitore causa una diminuzione della V max ma non modifica la k m . In pratica l'inibizione acompetitiva e l'inibizione mista avvengono solo negli enzimi con due o più substrati.

Inibitori irreversibili

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Inibitore irreversibile .

Alcuni inibitori sono in grado di reagire con l'enzima e formare un legame covalente . L'inattivazione così indotta è irreversibile. Esistono diversi composti di questo tipo: una classe importante è quella dei cosiddetti inibitori suicidi , che contano al loro interno la eflornitina , un farmaco utilizzato per trattare la malattia del sonno . [44] Anche la penicillina ei suoi derivati agiscono in questo modo. Gli antibiotici di questa classe vengono legati dal sito attivo dell'enzima bersaglio (le transpeptidasi ) e vengono convertiti in un intermedio che reagisce in modo irreversibile con alcuni residui presenti nel sito attivo.

Utilizzi degli inibitori

Gli inibitori sono spesso utilizzati come farmaci, ma possono agire anche come veri e propri veleni. In realtà, la differenza tra farmaco e veleno è esclusivamente una questione di dose del composto: la maggior parte dei farmaci, infatti, se somministrati ad alte dosi può risultare tossica, come già Paracelso evidenziò nel XVI secolo : " In tutte le cose c'è un veleno, e senza un veleno non c'è nulla . [45] Il principio della dose è lo stesso per cui gli antibiotici e gli altri agenti anti- infezione sono veleni per il patogeno e non per l' organismo umano .

In molti organismi anche i prodotti degli enzimi possono agire come una sorta di inibitori, attraverso un meccanismo di feedback negativo . Se un enzima produce troppo prodotto, esso può infatti agire come inibitore dell'enzima stesso, riducendo o bloccando la produzione di ulteriore prodotto. Tale meccanismo è molto frequente negli enzimi coinvolti in pathway metabolici: la esochinasi, ad esempio, è inibita da alte quantità di glucosio-6-fosfato .

Regolazione dell'attività enzimatica

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Inibizione enzimatica retroattiva da prodotto finale .

La cellula è in grado di controllare l'attività degli enzimi in almeno cinque modalità principali.

  1. Produzione degli enzimi . La trascrizione e la sintesi proteica dei geni relativi agli enzimi sono controllati con i comuni meccanismi che regolano l' espressione genica . In particolare, tale regolazione spesso risponde a stimoli esterni alla cellula. Ad esempio, alcuni batteri possono diventare resistenti agli antibiotici attraverso l'induzione di enzimi ad hoc (ad esempio la resistenza alla penicillina è dovuta all'enzima beta-lattamasi , che genera l'idrolisi dell'anello beta-lattamico che caratterizza la molecola). Un altro esempio è l'induzione delle citocromo P450 ossidasi nel fegato , coinvolte nel metabolismo dei farmaci .
  2. Compartimentalizzazione degli enzimi . L'utilizzo di vescicole e organelli da parte della cellula è essenziale per permettere lo svolgimento di diversi pathway metabolici (anche partendo dagli stessi substrati di base). Ad esempio gli acidi grassi sono biosintetizzati da un set di enzimi presenti nel citosol , nel reticolo endoplasmatico e nell' apparato del Golgi , mentre gli stessi acidi grassi sono utilizzati nel mitocondrio , come fonte di energia attraverso la beta ossidazione . [47]
  3. Feedback negativo . I prodotti finali di un pathway metabolico sono spesso inibitori dei primi enzimi della stessa via metabolica (solitamente quelli che caratterizzano le reazioni irreversibili ), regolando così l'intero flusso della via metabolica. Un tale meccanismo di regolazione è definito a feedback negativo , perché la quantità di prodotto generato dipende dalla concentrazione del prodotto stesso. I meccanismi di feedback negativo sono in grado di regolare finemente l'attività degli enzimi in base alle necessità della cellula, permettendo una ottimizzazione della gestione dei metaboliti a disposizione e un corretto mantenimento dell' omeostasi .
  4. Modificazioni post traduzionali . La fosforilazione , la miristilazione e la glicosilazione sono solo alcune delle possibili modificazioni che i singoli amminoacidi di un enzima possono subire in seguito alla sua traduzione . Tali modificazioni sono molto utilizzate per la regolazione della trasduzione del segnale . Ad esempio la cellula epatica è in grado di rispondere al segnale ormonale dell' insulina attraverso la fosforilazione di numerosi enzimi, tra cui la glicogeno sintetasi , che così avvia la glicogenosintesi , riducendo la glicemia . [48] Un altro esempio di modificazione post traduzionale è il taglio di intere sezioni di proteina . La chimotripsina , ad esempio, è biosintetizzata in forma inattiva (come chimotripsinogeno ) nel pancreas e viene trasportata nell' intestino tenue , dove è attivata. Questo permette all'enzima di non avviare la sua attività proteolitica nel sito di produzione (nel pancreas, in questo caso), ma solo dove ce n'è davvero bisogno (nel tubo digerente). Questi tipi di precursori inattivi sono detti zimogeni .
  5. Attivazione in ambienti differenti da quelli di produzione . Un'ultima via di regolazione molto usata è la biosintesi di enzimi attivi solo in condizioni molto differenti. L' emoagglutinina del virus dell' influenza , ad esempio, viene attivata solo in seguito a un notevole cambiamento conformazionale indotto dal contatto con l'ambiente acido dell' endosoma della cellula infettata. [49] Simile processo subiscono gli enzimi lisosomiali , che vengono attivati solo in presenza del pH acido tipico dell'organello.

Cascate enzimatiche

Le cascate enzimatiche sono sistemi costituiti da più enzimi i quali agiscono tra loro causando delle modificazioni covalenti. Le cascate possono essere monocicliche, bicicliche o multicicliche.

Effetto del pH sull'attività degli enzimi

Gli enzimi, come le altre proteine , presentano attività massima a un pH ottimale. A pH diversi alcuni residui amminoacidici si protonano o deprotonano modificando la struttura del sito attivo e dell'enzima in generale. Questo ne diminuisce o inibisce l'attività catalitica.

Enzimi e patologie

Dal momento che il controllo dell'attività enzimatica è necessario per l'omeostasi cellulare, qualsiasi suo malfunzionamento può indurre risultati patologici. Mutazioni , sovrapproduzione o sottoproduzione del gene codificante per un enzima può indurre ad esempio una patologia genetica . L'importanza degli enzimi nei processi cellulari può essere ulteriormente dimostrata dal fatto che il malfunzionamento di un solo enzima (su migliaia) è in grado di indurre una patologia seria. Per ogni enzima esiste una patologia da malfunzionamento presente solitamente in percentuali di popolazione tale da renderle le tipiche patologie rare (tipicamente caratterizzate da ritardo mentale, qualora non sia possibile evitare l'assunzione alimentare dei substrati di quell'enzima o ciò sia stato fatto troppo tardi); eccezione per gli enzimi il cui malfunzionamento è incompatibile con la vita stessa che perciò nel caso di mutazione o affioramento del gene recessivo il concepimento è abortito sul nascere. [50]

Ad esempio la fenilchetonuria è dovuta alla mutazione di un solo amminoacido nel gene per la fenilalanina idrossilasi , che catalizza il primo step nella conversione della fenilalanina a tirosina , essenziale per evitare all' organismo gli effetti tossici dovuti all'accumulo ematico di fenilalanina. Tale mutazione genera la perdita di ogni attività enzimatica, con conseguenze neurologiche gravi, tra cui un importante ritardo mentale . [51]

Applicazioni industriali

Gli enzimi sono enormemente utilizzati nell' industria chimica e in altre applicazioni industriali che richiedono catalizzatori estremamente specifici. Le principali limitazioni al loro impiego sono la scarsa stabilità in solventi differenti da quello biologico e - ovviamente - il numero limitato di reazioni per cui l'evoluzione ha messo a punto enzimi efficaci. Di conseguenza, sta assumendo un'importanza sempre crescente una nuova area di ricerca che punta alla messa a punto di enzimi con determinate proprietà, sia attraverso la modifica di enzimi esistenti, sia attraverso una sorta di evoluzione in vitro . [52] [53] Sebbene le reazioni catalizzate da enzimi siano altamente efficienti, alcuni enzimi dipendono dai cofattori della nicotinamide ( NADH /NAD+, NADPH/ NADP+). A causa del prezzo elevato di tali cofattori, questi processi non sarebbero economicamente competitivi. Nel recente passato alcuni composti sintetici sono stati identificati come controparti biomimetiche economicamente e funzionalmente molto promettenti dei cofattori naturali [54] [55] .

Settore Applicazione Enzimi utilizzati Funzioni
Industria alimentare Panificazione α-amilasi fungine . Catalizzano la conversione dell' amido presente nella farina in zuccheri semplici. Utilizzate nella produzione di pane in genere, si inattivano intorno ai 50 °C e sono dunque distrutte durante il processo di cottura.
Proteasi I produttori di biscotti le utilizzando per ridurre la concentrazione di proteine nella farina.
Alimenti per neonati Tripsina Proteasi utilizzata per predigerire gli alimenti destinati ai neonati.
Birrificazione Enzimi contenuti nell' orzo . Degradano amido e proteine producendo zuccheri semplici, amminoacidi e brevi peptidi, utilizzati dai lieviti per la fermentazione.
Enzimi dell'orzo prodotti industrialmente. Largamente utilizzati per la birrificazione industriale come sostituto degli enzimi naturali dell'orzo.
Amilasi , glucanasi e proteasi Degradano i polisaccaridi e le proteine del malto .
Beta glucosidasi Ottimizza il processo di filtrazione.
Amiloglucosidasi Permette la produzione di birre a basso contenuto calorico .
Proteasi Rimuovono la torbidezza che si genera durante la conservazione delle birre.
Succhi di frutta Cellulasi , pectinasi Chiarificano i succhi di frutta
Industria casearia Rennina Derivata dallo stomaco di giovani ruminanti (come vitelli e agnelli ), è usata nella manifattura di formaggi per idrolizzare proteine.
Vari enzimi prodotti da microrganismi Il loro impiego è crescente nel settore.
Lipasi Utilizzata nella produzione di formaggi come il Roquefort .
Lattasi Degradano il lattosio a glucosio e galattosio .
Intenerimento della carne Papaina Con la sua azione proteolitica, ammorbidisce la carne per la cottura.
Trattamento dell' amido Amilasi , amiloglucosidasi e glucoamilasi Convertono l'amido in glucosio (molto utilizzati nella produzione di sciroppi ).
Glucosio isomerasi Converte il glucosio in fruttosio , per la produzione di sciroppi ad alta concentrazione di fruttosio (che, rispetto al saccarosio , presenta alte caratteristiche dolcificanti e basso contenuto calorico).
industria cartiera Amilasi , xilanasi , cellulasi e ligninasi Le amilasi favoriscono la degradazione dell'amido, al fine di ottenere una viscosità inferiore. Le xilanasi favoriscono lo sbiancamento della carta. Le cellulasi ammorbidiscolo le fibre. Le ligninasi rimuovono la lignina per rendere la carta più morbida.
Produzione di biocarburanti Cellulasi Utilizzate per degradare la cellulosa in zuccheri semplici utilizzabili per le fermentazioni .
Detersivi Soprattutto proteasi , in una specifica isoforma in grado di funzionare all'esterno delle cellule Utilizzate nelle fasi di prelavaggio, con applicazione diretta sulle macchie di natura proteica.
Amilasi Utilizzate per il lavaggio di stoviglie con macchie particolarmente resistenti di amido e derivati.
Lipasi Utilizzate per ottimizzare la rimozione di macchie di unto e grassi di vario tipo.
Pulizia delle lenti a contatto Proteasi Permettono la rimozione di varie proteine dalle lenti, per prevenire eventuali infezioni.
Produzione di gomma Catalasi Consente la produzione di ossigeno a partire dal perossido , per convertire il lattice in gomma schiumosa.
Fotografia Proteasi ( ficina ) Degradano la gelatina presente sulle pellicole di scarto per il recupero del contenuto di argento .
Biologia molecolare Enzimi di restrizione , DNA ligasi e polimerasi Utilizzate per la manipolazione del DNA nelle tecniche di ingegneria genetica . Ampi utilizzi in farmacologia , agricoltura e medicina (tra cui la medicina forense ).

Note

  1. ^ a b ( EN ) IUPAC Gold Book, "enzymes" Archiviato il 6 agosto 2013 in Internet Archive .
  2. ^ Lubert Stryer Biochimica Quarta Edizione
  3. ^ Fonte: ExplorEnz Archiviato il 22 febbraio 2007 in Internet Archive .
  4. ^ ( EN ) Lilley D, Structure, folding and mechanisms of ribozymes , in Curr Opin Struct Biol , vol. 15, n. 3, 2005, pp. 313-23, PMID 15919196 .
  5. ^ Leggende e fonti letterarie sull'uso del caglio nell'antichità , su taccuinistorici.it . URL consultato il 7 giugno 2007 ( archiviato il 28 settembre 2007) .
  6. ^ RAF de Réaumur , Observations sur la digestion des oiseaux , in Histoire de l'academie royale des sciences , vol. 1752, 1752, pp. 266, 461.
  7. ^ ( EN ) Williams, HS (1904) A History of Science: in Five Volumes. Volume IV: Modern Development of the Chemical and Biological Sciences Archiviato il 9 maggio 2012 in Internet Archive . Harper and Brothers (New York) Accessed 04 April 2007
  8. ^ ( EN ) Dubos J., Louis Pasteur: Free Lance of Science, Gollancz. Quoted in Manchester KL (1995) Louis Pasteur (1822-1895)--chance and the prepared mind. , in Trends Biotechnol , vol. 13, n. 12, 1951, pp. 511-515, PMID 8595136 .
  9. ^ ( EN ) Smith AD (Ed) et al. (1997) Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology Oxford University Press ISBN 0-19-854768-4
  10. ^ ( EN ) Biografia di Eduard Buchner presso http://nobelprize.org Archiviato il 24 luglio 2018 in Internet Archive .
  11. ^ ( EN ) Testo della lettura magistrale di Eduard Buchner in occasione della consegna del Premio Nobel del 1907 Archiviato il 13 agosto 2018 in Internet Archive .
  12. ^ ( EN ) I Premi Nobel 1946 Archiviato il 6 dicembre 2017 in Internet Archive .
  13. ^ ( EN ) Blake CC, Koenig DF, Mair GA, North AC, Phillips DC, Sarma VR., Structure of hen egg-white lysozyme. A three-dimensional Fourier synthesis at 2 Angstrom resolution. , in Nature , vol. 22, n. 206, 1965, pp. 757-761, PMID 5891407 .
  14. ^ Pasquale Ferorelli: una vita allo studio degli enzimi ( PDF ), su citozeatec.ch . URL consultato il 9 maggio 2021 .
  15. ^ ( EN ) Hunter T., Protein kinases and phosphatases: the yin and yang of protein phosphorylation and signaling. , in Cell. , 80(2), 1995, pp. 225-236, PMID 7834742 .
  16. ^ ( EN ) Berg JS, Powell BC, Cheney RE., A millennial myosin census. , in Mol Biol Cell. , 12(4), 2001, pp. 780-794, PMID 11294886 .
  17. ^ ( EN ) Meighen EA., Molecular biology of bacterial bioluminescence. , in Microbiol Rev. , 55(1), 1991, pp. 123-142, PMID 2030669 .
  18. ^ ( EN ) L'atlante dei siti catalitici Archiviato il 7 maggio 2019 in Internet Archive . dell' EBI
  19. ^ ( EN ) Jaeger KE, Eggert T., Enantioselective biocatalysis optimized by directed evolution. , in Curr Opin Biotechnol. , 15(4), 2004, pp. 305-313, PMID 15358000 .
  20. ^ ( EN ) Shevelev IV, Hubscher U., The 3' 5' exonucleases. , in Nat Rev Mol Cell Biol. , vol. 3, n. 5, 2002, pp. 364-376, PMID 11988770 .
  21. ^ ( EN ) Berg J., Tymoczko J. and Stryer L. (2002) Biochemistry. WH Freeman and Company ISBN 0-7167-4955-6
  22. ^ ( EN ) Zenkin N, Yuzenkova Y, Severinov K., Transcript-assisted transcriptional proofreading. , in Science. , vol. 313, 2006, pp. 518-520, PMID 16873663 .
  23. ^ ( EN ) Ibba M, Soll D., Aminoacyl-tRNA synthesis. , in Annu Rev Biochem. , vol. 69, 2000, pp. 617-650, PMID 10966471 .
  24. ^ ( EN ) Rodnina MV, Wintermeyer W., Fidelity of aminoacyl-tRNA selection on the ribosome: kinetic and structural mechanisms. , in Annu Rev Biochem. , vol. 70, 2001, pp. 415-435, PMID 11395413 .
  25. ^ ( EN ) Richard Firn, The Screening Hypothesis - a new explanation of secondary product diversity and function , su www-users.york.ac.uk . URL consultato l'11 ottobre 2006 (archiviato dall' url originale il 31 ottobre 2006) .
  26. ^ ( DE ) Fischer E., Einfluss der Configuration auf die Wirkung der Enzyme , in Ber. Dt.Chem. Ges. , vol. 27, 1894, pp. 2985-2993. URL consultato il 25 aprile 2007 ( archiviato l'11 maggio 2011) .
  27. ^ ( EN ) Koshland DE, Application of a Theory of Enzyme Specificity to Protein Synthesis , in Proc. Natl. Acad. Sci. , vol. 44, n. 2, 1958, pp. 98-104, PMID 16590179 . URL consultato il 25 aprile 2007 ( archiviato il 3 marzo 2007) .
  28. ^ ( EN ) ( EN ) Rodney Boyer,6 , in Concepts in Biochemistry , 2nd ed., New York, Chichester, Weinheim, Brisbane, Singapore, Toronto., John Wiley & Sons, Inc., 2002, pp. 137-138, ISBN 0-470-00379-0 . URL consultato il 21 aprile 2007 .
  29. ^ ( EN ) Immagine dell'adattamento indotto nella esochinasi Archiviato il 7 febbraio 2009 in Internet Archive .
  30. ^ ( EN ) Vasella A, Davies GJ, Bohm M., Glycosidase mechanisms. , in Curr Opin Chem Biol. , vol. 6, n. 5, 2002, pp. 619-629, PMID 12413546 .
  31. ^ ( EN ) Berg Jeremy M., Tymoczko John L. and Stryer Lubert Biochemistry - Fifth Edition - WH Freeman and Company Archiviato il 7 febbraio 2009 in Internet Archive .
  32. ^ ( EN ) Eisenmesser EZ, Bosco DA, Akke M, Kern D. Enzyme dynamics during catalysis. Science. 2002 February 22;295(5559):1520-3. PMID 11859194
  33. ^ ( EN ) Agarwal PK. Role of protein dynamics in reaction rate enhancement by enzymes. J Am Chem Soc. 2005 November 2;127(43):15248-56. PMID 16248667
  34. ^ ( EN ) Eisenmesser EZ, Millet O, Labeikovsky W, Korzhnev DM, Wolf-Watz M, Bosco DA, Skalicky JJ, Kay LE, Kern D. Intrinsic dynamics of an enzyme underlies catalysis. Nature. 2005 November 3;438(7064):117-21. PMID 16267559
  35. ^ ( EN ) Yang LW, Bahar I., Coupling between catalytic site and collective dynamics: A requirement for mechanochemical activity of enzymes. [ collegamento interrotto ] , in Structure. , vol. 13, 5 giugno 2005, pp. 893-904, PMID 15939021 .
  36. ^ ( EN ) Agarwal PK, Billeter SR, Rajagopalan PT, Benkovic SJ, Hammes-Schiffer S., Network of coupled promoting motions in enzyme catalysis. , in Proc. Natl. Acad. Sci. US A. , vol. 99, 5 marzo 2002, pp. 2794-9, PMID 11867722 . URL consultato il 25 aprile 2007 ( archiviato il 14 febbraio 2007) .
  37. ^ ( EN ) Agarwal PK, Geist A, Gorin A. Protein dynamics and enzymatic catalysis: investigating the peptidyl-prolyl cis-trans isomerization activity of cyclophilin A. Biochemistry. 2004 August 24;43(33):10605-18. PMID 15311922
  38. ^ ( EN ) Tousignant A, Pelletier JN., Protein motions promote catalysis. , in Chem Biol. , vol. 11, n. 8, agosto 2004, pp. 1037-42, PMID 15324804 .
  39. ^ ( EN ) Michaelis L., Menten M., Die Kinetik der Invertinwirkung , in Biochem. Z. , vol. 49, 1913, pp. 333-369. English translation Archiviato il 9 maggio 2008 in Internet Archive . Accessed 6 April 2007
  40. ^ ( EN ) Briggs GE, Haldane JBS, A note on the kinetics of enzyme action , in Biochem. J. , vol. 19, 1925, pp. 339-339, PMID 16743508 . URL consultato il 30 aprile 2007 ( archiviato il 19 marzo 2015) .
  41. ^ ( EN ) Radzicka A, Wolfenden R., A proficient enzyme. , in Science , vol. 6, n. 267, 1995, pp. 90-931, PMID 7809611 .
  42. ^ ( EN ) Garcia-Viloca M., Gao J., Karplus M., Truhlar DG, How enzymes work: analysis by modern rate theory and computer simulations. , in Science , vol. 303, n. 5655, 2004, pp. 186-195, PMID 14716003 .
  43. ^ ( EN ) Olsson MH, Siegbahn PE, Warshel A., Simulations of the large kinetic isotope effect and the temperature dependence of the hydrogen atom transfer in lipoxygenase , in J. Am. Chem. Soc. , vol. 126, n. 9, 2004, pp. 2820-1828, PMID 14995199 .
  44. ^ Poulin R, Lu L, Ackermann B, Bey P, Pegg AE. Mechanism of the irreversible inactivation of mouse ornithine decarboxylase by alpha-difluoromethylornithine. Characterization of sequences at the inhibitor and coenzyme binding sites. Archiviato il 24 gennaio 2009 in Internet Archive . J Biol Chem. 1992 Jan 5;267(1):150-8. PMID 1730582
  45. ^ ( EN ) Ball, Philip (2006) The Devil's Doctor: Paracelsus and the World of Renaissance Magic and Science. Farrar, Straus and Giroux ISBN 0-374-22979-1
  46. ^ ( EN ) Yoshikawa S and Caughey WS., Infrared evidence of cyanide binding to iron and copper sites in bovine heart cytochrome c oxidase. Implications regarding oxygen reduction. , in J Biol Chem. , vol. 265, n. 14, maggio 1990, pp. 7945-7958, PMID 2159465 . URL consultato il 29 aprile 2007 (archiviato dall' url originale il 25 settembre 2008) .
  47. ^ ( EN ) Faergeman N. J, Knudsen J., Role of long-chain fatty acyl-CoA esters in the regulation of metabolism and in cell signalling , in Biochem J , vol. 323, aprile 1997, pp. 1-12, PMID 9173866 .
  48. ^ ( EN ) Doble BW, Woodgett JR, GSK-3: tricks of the trade for a multi-tasking kinase , in J. Cell. Sci. , vol. 116, aprile 2003, pp. 1175-1186, PMID 12615961 . URL consultato l'8 maggio 2007 ( archiviato il 30 settembre 2007) .
  49. ^ ( EN ) Carr CM , Kim PS, A spring-loaded mechanism for the conformational change of influenza hemagglutinin , in Cell , vol. 73, aprile 2003, pp. 823-832, PMID 8500173 . URL consultato il 1º maggio 2019 ( archiviato il 24 aprile 2021) .
  50. ^ SOD e stress ossidativo ( PDF ), su citozeatec.it . URL consultato il 2 settembre 2019 ( archiviato il 2 settembre 2019) .
  51. ^ ( EN ) La fenilchetonuria presso NCBI Genes and Disease Archiviato il 27 settembre 2009 in Internet Archive .
  52. ^ ( EN ) Renugopalakrishnan V, Garduno-Juarez R, Narasimhan G, Verma CS, Wei X, Li P., Rational design of thermally stable proteins: relevance to bionanotechnology. , in J Nanosci Nanotechnol. , vol. 5, n. 11, 2005, pp. 1759-1767, PMID 16433409 .
  53. ^ ( EN ) Hult K, Berglund P., Engineered enzymes for improved organic synthesis. , in Curr Opin Biotechnol. , vol. 14, n. 4, 2003, pp. 395-400, PMID 12943848 .
  54. ^ ( EN ) Claudia Nowak, André Pick e Lénárd-István Csepei, Characterization of Biomimetic Cofactors According to Stability, Redox Potentials, and Enzymatic Conversion by NADH Oxidase from Lactobacillus pentosus , in ChemBioChem , vol. 18, n. 19, 2017, pp. 1944-1949, DOI : 10.1002/cbic.201700258 . URL consultato l'11 dicembre 2020 .
  55. ^ ( EN ) Marine Desage-El Murr, Nature is the Cure: Engineering Natural Redox Cofactors for Biomimetic and Bioinspired Catalysis , in ChemCatChem , vol. 12, n. 1, 2020, pp. 53-62, DOI : 10.1002/cctc.201901642 . URL consultato l'11 dicembre 2020 .

Bibliografia

  • Halvor Christensen, Cinetica enzimatica , Franco Angeli, 1971.
  • Hans Bergmeyer, Principi di analisi enzimatica , Piccin-Nuova Libraria, 1982.
  • Alan Fersht, Struttura e meccanismi d'azione degli enzimi , Bologna, città=Zanichelli , 1989.
  • Nicholas Price, Principi di enzimologia , Delfino Antonio Editore, 1996.
  • Lauro Galzigna, Elementi di enzimologia , Piccin-Nuova Libraria, 1996.
  • Riccardo Muzzarelli, Enzimologia , Università di Ancona , 1998.
  • David L. Nelson, Michael M. Cox, I Principi di Biochimica di Lehninger , 3ª ed., Bologna, città=Zanichelli , febbraio 2002, ISBN 88-08-09035-3 .
  • Umberto Mura, Antonella Del Corso; Marcella Camici, Sistemi enzimatici a cascata , a cura di L. Bolognani, collana: Quaderni di Biochimica (n°44), Piccin-Nuova Libraria, 1990, ISBN 88-299-0871-1 .

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Wikimedaglia
Questa è una voce in vetrina , identificata come una delle migliori voci prodotte dalla comunità .
È stata riconosciuta come tale il giorno 4 giugno 2007 —vai alla segnalazione .
Naturalmente sono ben accetti suggerimenti e modifiche che migliorino ulteriormente il lavoro svolto.

Segnalazioni · Criteri di ammissione · Voci in vetrina in altre lingue · Voci in vetrina in altre lingue senza equivalente su it.wiki

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 6688 · LCCN ( EN ) sh85044229 · GND ( DE ) 4014988-2 · BNF ( FR ) cb11935541n (data) · BNE ( ES ) XX525254 (data) · NDL ( EN , JA ) 00566733
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Enzima&oldid=122151613 "