Classificazione degli enzimi

La classificazione degli enzimi si basa sul tipo di reazione che essi catalizzano e pertanto si hanno sei classi di enzimi. Gli enzimi sono prodotti dalle cellule viventi, che sono altamente specifici e altamente catalitici per i suoi substrati.

Grazie all’azione degli enzimi, le reazioni chimiche negli organismi possono essere eseguite in modo efficiente e mirato anche in condizioni blande.
Un enzima è una molecola proteica specificatamente destinata ad accelerare la velocità di reazione di un particolare substrato: gli enzimi sono infatti denominati catalizzatori biologici. Hanno la funzione di aumentare la velocità di una reazione agendo solo sull’aspetto cinetico della stessa in quanto ne abbassano l’energia di attivazione.

La classificazione degli enzimi si basa sul tipo di reazione che sono in grado di catalizzare. La classificazione degli enzimi rappresenta uno strumento fondamentale per organizzare e comprendere l’enorme varietà di reazioni biochimiche che avvengono negli organismi viventi. Tale classificazione permette non solo di distinguere le diverse tipologie di attività catalitiche, ma anche di facilitare lo studio e l’applicazione degli enzimi in biologia, medicina e biotecnologia.

Classificazione degli enzimi

Ossidoreduttasi

Appartengono a questa classe tutti gli enzimi che catalizzano reazioni di ossidoriduzione ovvero reazioni che avvengono con trasferimento di elettroni da un riducente ovvero una specie donatore di elettroni o di idrogeno a un’altra detta ossidante ovvero un accettore di elettroni.

Un esempio di reazione catalizzata dalle ossidoreduttasi è:

A^– + B → A + B^–

In particolare le deidrogenasi catalizzano il distacco di una coppia di atomi di idrogeno da un substrato specifico e il loro trasferimento a un composto accettore mentre le ossidasi esercitano un’azione ossidante.

Transferasi

Appartengono a questa classe tutti gli enzimi che catalizzano il trasferimento di un gruppo come il gruppo

• metilico
• fosfato acile
• acetile
• amminico
• glicosidico

da un substrato detto donatore a un altro detto accettore.

Un esempio di reazione catalizzata dalle transferasi è:

A–X + B → A + B–X

In cui il gruppo X viene trasferito da A a B con rottura del legame A-X e formazione del legame B-X. Le transaminasi o aminotransferasi catalizzano la reazione di trasferimento del gruppo amminico da un amminoacido ad un α-chetoacido. Le chinasi catalizzano il trasferimento del gruppo fosfato da molecole donatrici ad alta energia come l’ATP a specifici substrati in un processo definito fosforilazione.

Idrolasi

Appartengono a questa classe tutti gli enzimi che catalizzano l’idrolisi di un legame chimico.

Un esempio di reazione catalizzata dalle idrolasi è quindi:

A-B + H₂O → A-OH + B-H

A seconda del substrato sul quale agiscono le idrolasi sono suddivise in base al substrato sul quale agiscono come ad esempio:

• le proteasi che catalizzano il legame peptidico
• ammidoidrolasi che catalizzano la scissione delle ammidi.

Le esterasi catalizzano quindi la reazione di idrolisi del legame estereo;

R-CO-O-R’ + H₂O ⇄ R-COOH + R’-OH

I principali enzimi digestivi sono amilasi, lipasi, fosfolipasi, e proteasi.

Isomerasi

Sono enzimi che catalizzano reazioni di trasformazione di una molecola in un suo isomero per trasferimento di gruppi all’interno della molecola stessa.

Le isomerasi catalizzano dunque reazioni come la seguente:

A → B

Alle isomerasi appartengono gli enzimi che in alcune specie batteriche che catalizzano la trasformazione dei D-α-amminoacidi nei corrispondenti L-α-amminoacidi e viceversa.

La fosfoesosoisomerasi è un enzima che interviene nella glicolisi e catalizza l’isomerizzazione di esosofosfati come, ad esempio, la trasformazione del glucosio-6-fosfato in fruttosio-6-fosfato o viceversa.

La xilosio isomerasi è un enzima inizialmente identificato come glucosio isomerasi per la sua capacità di catalizzare l’isomerizzazione del glucosio in fruttosio.

Liasi

Sono enzimi che catalizzano reazioni in cui vi è la rottura di diversi legami chimici in processi diversi rispetto all’idrolisi e all’ossidazione spesso con formazione di un nuovo doppio legame.

Le liasi catalizzano pertanto reazioni come la seguente:

ATP → cAMP + PP

Essendo l’adenosintrifosfato e ilcAMP l’adenosina monofosfato ciclico.

Le liasi possono quindi agire sui legami carbonio-carbonio, carbonio-azoto, carbonio-zolfo, carbonio-alogeno.

Le decarbossilasi catalizzano la reazione di decarbossilazione con rimozione dalla molecola di un acido organico di un gruppo carbossilico, reazione tipica nel metabolismo degli organismi viventi.

L’aldolasi è un enzima che catalizza la scissione del fruttosio-1,6-difosfato in fosfodiossiacetone e 3-fosfogliceraldeide nel corso della glicolisi.

Ligasi

Sono enzimi che catalizzano reazioni che comportano la formazione del legame tra due molecole in modo da formarne una nuova.

Così le ligasi catalizzano  reazioni come la seguente:

A + B → A-B

A questa categoria di enzimi appartiene infatti la DNA ligasi che catalizza la reazione di unione di due frammenti di DNA che hanno subito una rottura a doppio filamento