BIOLOGIA
Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche della cellula abbassando la richiesta energetica.
Perchè una reazione chimica inizi, i reagenti devono assorbire una quantità di energia
chiamata energia di attivazione (EA).
Un enzima è una molecola proteica che si comporta come catalizzatore biologico. Un
enzima può abbassare l’energia di attivazione necessaria per avviare una reazione
chimica.
Ogni reazione cellulare è catalizzata da un enzima specifico. Gli enzimi hanno strutture
tridimensionali caratteristiche che determinano le reazioni chimiche che essi sono in grado
di catalizzare in una cellula. La sostanza su cui agisce l’enzima, ossia il reagente, si
chiama substrato.
Esempio di reazione catalizzata da un enzima:
L’ambiente cellulare influenza l’attività degli enzimi. La temperatura, la concentrazione dei
sali e il pH influenzano l’attività enzimatica. Per funzionare, alcuni enzimi richiedono
molecole non proteiche chiamate cofattori. I cofattori possono essere sostanze
inorganiche, come gli ioni metallo, o molecole organiche (in questo caso si chiamano
coenzimi).
Gli inibitori bloccano l’azione degli enzimi. Una sostanza chimica che interferisce con
l’attività di un enzima è detta inibitore. L’azione di un inibitore è irreversibile se si formano
legami covalenti tra inibitore ed enzima. È reversibile quando si formano solo legami
deboli (come il legame idrogeno).
Gli inibitori competitivi occupano il sito attivo di un substrato. Gli inibitori non
competitivi cambiano la funzione dell’enzima modificando la sua forma.
Le membrane organizzano l’attività chimica delle cellule. Le membrane offrono
la base strutturale per le sequenze metaboliche. Al loro interno si trovano,
infatti, numerosi enzimi. Le membrane cellulari possiedono una permeabilità
selettiva che permette ad alcune sostanze di attraversarle più facilmente di
altre e impedisce completamente il passaggio ad altre. Grazie alle proteine, la
membrana plasmatica svolge molteplici funzioni. Molte proteine della
membrana plasmatica sono enzimi appartenenti a squadre di catalizzatori che
agiscono nella catena di montaggio delle molecole.
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Altre proteine di membrana
funzionano da recettori
di messaggeri chimici
provenienti da altre cellule.
Alcune proteine di membrana hanno una funzione di trasporto e aiutano
le sostanze ad attraversare la membrana stessa.
Numerosi stimoli diretti alle cellule agiscono attraverso recettori proteici localizzati nella
membrana plasmatica. Un ormone che raggiunge la membrana plasmatica si lega a una
specifica proteina detta recettore. I recettori attraversano la membrana, sporgendo sia
verso l’interno sia verso l’esterno.
Le sostanze possono diffondere attraverso le membrane. Nel trasporto passivo
(diffusione), le sostanze diffondo attraverso le membrane senza che le cellule compiano
alcun lavoro: le particelle si spostano spontaneamente da una zona dove sono più
concentrate a una dove sono meno concentrate.
Piccole molecole non polari diffondono facilmente attraverso il doppio strato fosfolipidico
della membrana. Ne sono un esempio: l’ossigeno molecolare (O2, essenziale per il
metabolismo), il diossido di carbonio (CO2, un prodotto di rifiuto metabolico).
La diffusione di molte molecole è facilitata da proteine di trasporto. Molte tipi di molecole
non diffondono liberamente attraverso le membrane. Queste molecole attraversano le
membrane con l’aiuto di proteine di trasporto che forniscono un passaggio attraverso le
membrane in un processo chiamato diffusione facilitata.
La cellula spende energia per il trasporto attivo. Le proteine di trasporto possono spostare
i soluti contro un gradiente di concentrazione attraverso il trasporto attivo, un processo
che richiede ATP.
L’osmosi è una diffusione di acqua attraverso una
membrana semipermeabile. Nell’osmosi l’acqua si
sposta da una soluzione nella quale la concentrazione
di soluto è minore a una soluzione nella quale la
concentrazione di soluto è maggiore.
Le molecole di grandi dimensioni vengono trasportate per esocitosi ed endocitosi. Le
molecole e le particelle di grandi dimensioni attraversano la membrana mediante un
processo chiamato esocitosi: una vescicola, delimitata da una membrana e ripiena di
macromolecole, si fonde con la membrana plasmatica riversando fuori dalla cellula il
proprio contenuto.
Nel processo inverso all’esocitosi, l’endocitosi, la cellula ingloba le macromolecole o altre
particelle, formando con la propria membrana delle vescicole nel citoplasma.
L’endocitosi può avvenire in tre modi:
• fagocitosi;
• pinocitosi;
• endocitosi mediata da un recettore.
