LE PROTEINE SONO MACROMOLECOLE BIOLOGICHE ESSENZIALI CHE SVOLGONO UNA VARIETÀ DI FUNZIONI CRITICHE NEL CORPO, DALLA STRUTTURA E SOSTEGNO DELLE CELLULE E DEI TESSUTI, ALLA CATALISI DI REAZIONI CHIMICHE COME ENZIMI. GLI ENZIMI, UNA SOTTOSPECIE SPECIFICA DI PROTEINE, AGISCONO COME CATALIZZATORI, VELOCIZZANDO LE REAZIONI BIOLOGICHE SENZA ESSERE CONSUMATI NEL PROCESSO. LA STRUTTURA E LA FUNZIONE DI UNA PROTEINA SONO IN STRATTO COLLEGATE, E ANCHE PICCOLE MODIFICHE NELLA SUA STRUTTURA POSSONO AVERE CONSEGUENZE SIGNIFICATIVE SUL LORO RUOLO BIOLOGICO.
LE PROTEINE SONO COMPOSTE DA CATENE DI AMMINOACIDI CHE SONO COLLEGATI TRA LORO DA LEGAMI PEPTIDICI. QUESTE CATENE DI AMMINOACIDI FORMANO UNA STRUTTURA COMPLESSA E DIVERSIFICATA CHE DETERMINA LE PROPRIETÀ CHIMICHE E FISICHE DELLA PROTEINA. ESISTONO 20 AMMINOACIDI ESSENZIALI CHE POSSONO COMBINARSI IN DIVERSE SEQUENZE PER CREARE MILIONI DI PROTEINE UNICHE. OGNI AMMINOACIDO HA UN GRUPPO AMMINICO (-NH2) E UN GRUPPO CARBOSSILICO (-COOH) CHE LO RENDONO UNA MOLECOLA AMPHOTERICA (CAPACE DI COMPORTARSI DA ACIDO O DA BASE A SECONDA DELLE CONDIZIONI CHIMICHE). UN ESEMPIO DI PROTEINA IMPORTANTE È L'EMOGLOBINA, CHE TRASPORTA L'OSSIGENO NEL SANGUE.
LA STRUTTURA DI UNA PROTEINA È ORGANIZZATA IN QUATTRO LIVELLI PRINCIPALI:
LA STRUTTURA COMPLESSA DI UNA PROTEINA È ESSENZIALE PER LA SUA FUNZIONE. ANCHE PICCOLE ALTERAZIONI NELLA SEQUENZA DI AMMINOACIDI POSSONO PORTARE A MALATTIE O MALFUNZIONAMENTI, COME ACCADE NELL'ANEMIA FALCIFORME, DOVE UNA SINGOLA MODIFICA NELL'AMMINOACIDO GLUTAMMINO A VALINA MODIFICA L'EMOGLOBINA E CAUSA PROBLEMI NEL TRASPORTO DI OSSIGENO.
GLI ENZIMI SONO PROTEINE SPECIALIZZATE CHE FUNZIONANO COME CATALIZZATORI BIOLOGICI. CIÒ SIGNIFICA CHE AUMENTANO LA VELOCITÀ DI UNA REAZIONE CHIMICA SENZA ESSERE CONSUMATI O MODIFICATI DURANTE IL PROCESSO. GLI ENZIMI SONO CRUCIALI IN TUTTI I PROCESSI BIOLOGICI, COME LA DIGESTIONE, LA SINTESI DI DNA E L'ASSORBIMENTO DEI NUTRIENTI. OGNI ENZIMA È SPECIFICO PER UNA REAZIONE CHIMICA O UN SOTTOGRUPPO DI REAZIONI.
GLI ENZIMI LAVORANO RIDUCENDO L'ENERGIA DI ATTIVAZIONE NECESSARIA PER AVVIARE UNA REAZIONE. CIÒ SIGNIFICA CHE UNA REAZIONE PUÒ AVVENIRE A TEMPERATURE PIÙ BASSI E IN MODO PIÙ EFFICIENTE. IL SITO ATTIVO DELL'ENZIMA È LA PARTE DOVE IL SUBSTRATO (LA SOSTANZA SUI CUI AGISCE L'ENZIMA) SI LEGA. LA FORMULAZIONE DEL LEGAME TRA ENZIMA E SUBSTRATO FORMA UN COMPLESSO ENZIMA-SUBSTRATO, E LA REAZIONE CHIMICA AVVIENE AL SUO INTERNO. UN ESEMPIO DI ENZIMA È L'AMALASI, CHE CATALIZZA LA CONVERSIONE DELL'AMIDO IN ZUCCHERI SIMPLICI DURANTE LA DIGESTIONE.
DIVERSI FATTORI POSSONO INFLUENZARE L'ATTIVITÀ ENZIMATICA, INCLUSI:
LE ALTERAZIONI NELLA FUNZIONE ENZIMATICA POSSONO CAUSARE UNA VARIETÀ DI MALATTIE. AD ESEMPIO, L'ALZHEIMER È ASSOCIATO A DEPOSITI ANOMALI DI PROTEINE CHE INTERFERISCONO CON L'ATTIVITÀ ENZIMATICA NEL CERVELLO. ALTRI ESEMPI INCLUDONO MALATTIE METABOLICHE COME LA FENILCHETONURIA, DOVUTA A UN DEFICIT NELL'ENZIMA FENILALANINA IDROSSILASI, CHE IMPEDISCE LA DEGRADAZIONE DELLA FENILALANINA.
GLI ENZIMI HANNO UNA VASTA GAMMA DI APPLICAZIONI IN INDUSTRIA E MEDICINA. IN INDUSTRIA, SONO UTILIZZATI PER LA PRODUZIONE DI ALIMENTI E BEVANDE, COME LA PANIFICAZIONE E LA FERMENTAZIONE. IN MEDICINA, GLI ENZIMI SONO UTILIZZATI COME TRATTAMENTI, COME NELLA TERAPIA ENZIMATICA SOSTITUTIVA PER LE MALATTIE METABOLICHE. GLI ENZIMI SONO ANCHE FONDAMENTALI NELLA FABBRICAZIONE DI FARMACI E NELLA BIOTECNOLOGIA.