Enzimi: Funzione, definizione ed esempi

Gli enzimi aiutano ad accelerare le reazioni chimiche nel corpo umano. Si legano alle molecole e le alterano in modi specifici. Sono essenziali per la respirazione, la digestione del cibo, la funzione muscolare e nervosa, tra migliaia di altri ruoli.

In questo articolo, spiegheremo cos’è un enzima, come funziona e daremo alcuni esempi comuni di enzimi nel corpo umano.

Le basi

Gli enzimi sono costituiti da proteine ripiegate in forme complicate; sono presenti in tutto il corpo.

Le reazioni chimiche che ci tengono in vita – il nostro metabolismo – si basano sul lavoro svolto dagli enzimi.

Gli enzimi accelerano (catalizzare) reazioni chimiche; in alcuni casi, gli enzimi possono rendere una reazione chimica milioni di volte più veloce di quanto sarebbe stata senza di essi.

A substrato si lega al sito attivo di un enzima e viene convertito in prodotti. Una volta che i prodotti lasciano il sito attivo, l’enzima è pronto ad attaccarsi a un nuovo substrato e a ripetere il processo.

Cosa fanno gli enzimi?

Il sistema digestivo – gli enzimi aiutano il corpo a scomporre molecole complesse più grandi in molecole più piccole, come il glucosio, in modo che il corpo possa usarle come carburante.

Replicazione del DNA – ogni cellula del tuo corpo contiene DNA. Ogni volta che una cellula si divide, il DNA deve essere copiato. Gli enzimi aiutano in questo processo svolgendo le bobine di DNA e copiando le informazioni.

Enzimi del fegato – il fegato scompone le tossine nel corpo. Per fare questo, utilizza una serie di enzimi.

Come funzionano gli enzimi

Il modello “serratura e chiave” è stato proposto per la prima volta nel 1894. In questo modello, il sito attivo di un enzima ha una forma specifica e solo il substrato vi si inserisce, come una serratura e una chiave.

Questo modello è stato aggiornato ed è chiamato il modello modello di adattamento indotto.

In questo modello, il sito attivo cambia forma quando interagisce con il substrato. Una volta che il substrato è completamente bloccato e nella posizione esatta, la catalisi può iniziare.

Le condizioni perfette

Gli enzimi possono funzionare solo in certe condizioni. La maggior parte degli enzimi nel corpo umano funziona meglio a circa 37°C – la temperatura corporea. A temperature più basse, funzionano ancora, ma molto più lentamente.

Allo stesso modo, gli enzimi possono funzionare solo in un certo intervallo di pH (acido/alcalino). La loro preferenza dipende da dove si trovano nel corpo. Per esempio, gli enzimi nell’intestino lavorano meglio a 7.5 pH, mentre gli enzimi nello stomaco lavorano meglio a pH 2 perché lo stomaco è molto più acido.

Se la temperatura è troppo alta o se l’ambiente è troppo acido o alcalino, l’enzima cambia forma; questo altera la forma del sito attivo in modo che i substrati non possano legarsi ad esso – l’enzima è diventato denaturato.

Cofattori

Alcuni enzimi non possono funzionare se non hanno una specifica molecola non proteica attaccata a loro. Questi sono chiamati cofattori. Per esempio, l’anidrasi carbonica, un enzima che aiuta a mantenere il pH del corpo, non può funzionare se non è attaccato a uno ione di zinco.

Inibizione

Per garantire che i sistemi del corpo funzionino correttamente, a volte gli enzimi devono essere rallentati. Per esempio, se un enzima sta producendo troppo di un prodotto, ci deve essere un modo per ridurre o fermare la produzione.

L’attività degli enzimi può essere inibita in diversi modi:

Inibitori competitivi – una molecola blocca il sito attivo in modo che il substrato debba competere con l’inibitore per attaccarsi all’enzima.

Inibitori non competitivi – una molecola si lega a un enzima in un punto diverso dal sito attivo e riduce l’efficacia del suo funzionamento.

Inibitori non competitivi – l’inibitore si lega all’enzima e al substrato dopo che si sono legati tra loro. I prodotti lasciano il sito attivo meno facilmente, e la reazione è rallentata.

Inibitori irreversibili – un inibitore irreversibile si lega a un enzima e lo inattiva in modo permanente.

Esempi di enzimi specifici

Ci sono migliaia di enzimi nel corpo umano, ecco solo alcuni esempi:

    In poche parole

    Gli enzimi giocano un ruolo enorme nel funzionamento quotidiano del corpo umano. legandosi ai composti e alterandoli, sono vitali per il corretto funzionamento del sistema digestivo, del sistema nervoso, dei muscoli e molto, molto altro.
    Quanto è lungo il tuo intestino? Lunghezza dell’intestino tenue e crasso

    L’intestino tenue e quello crasso sono una parte vitale del sistema digestivo umano. La lunghezza dell’intestino tenue è di circa 9-16 piedi (ft), mentre l’intestino crasso è più corto, misurando circa 5 ft di lunghezza.

    Il intestino si trova nell’addome e assorbe nutrienti, vitamine e acqua. Fanno parte del tratto gastrointestinale (GI) e l’ultima sezione del sistema digestivo. Insieme, gli intestini vanno dalla fine dello stomaco all’ano.

    Mentre l’intestino può stare all’interno dell’addome, è molto più lungo di quanto molte persone possano realizzare. La lunghezza esatta dell’intestino può anche variare da persona a persona.

    Ricerche più vecchie indagare la lunghezza dell’intestino in persone che hanno donato il loro corpo alla scienza suggerisce una lunghezza intestinale totale media di circa 26 piedi, con una gamma di 21.Da 9 piedi a 30.3 piedi.

    Gli autori dello studio sottolineano che le misurazioni della lunghezza dell’intestino sono rare. Per questo motivo, non ci sono prove scientifiche che le dimensioni o la lunghezza dell’intestino siano correlate con la salute o influenzino il buon funzionamento della digestione.

    In questo articolo, discutiamo cosa dice la ricerca sulla lunghezza dell’intestino tenue e crasso.

    Cos’è l’intestino tenue? 

    Il intestino tenue è in realtà più lungo rispetto all’intestino crasso, ma prende il nome dal suo diametro minore. Si trova verso il fondo dell’addome e collega lo stomaco all’intestino crasso.

    L’intestino tenue produce il succo digestivo per completare la scomposizione del cibo. Inoltre assorbe acqua e nutrienti. Se l’intestino tenue non è in grado di assorbire abbastanza acqua, una persona può avere diarrea.

    L’intestino tenue è composto da tre parti distinte:

      Quanto è lungo l’intestino tenue? 

      È difficile misurare la lunghezza dell’intestino tenue in una persona vivente sana, ma i ricercatori stimano che varia da circa 9.da 8 piedi a 16.4 ft.

      Le tre sezioni dell’intestino tenue differiscono significativamente in lunghezza:

        Vecchie ricerche ha scoperto che la lunghezza totale dell’intestino è correlata al peso, per cui le persone che pesano di più hanno l’intestino più lungo. Le persone più giovani e i maschi hanno anche, in media, un intestino più lungo.

        L’intestino tenue è abbastanza lungo che una persona può sottoporsi resezione dell’intestino tenue un intervento chirurgico per rimuoverne una parte se una malattia o una condizione sottostante fa sì che smetta di funzionare.

        Cos’è l’intestino crasso? 

        Il intestino crasso, che i medici chiamano anche colon, ha un diametro maggiore dell’intestino tenue. Il funzione primaria dell’intestino crasso è quello di riassorbire liquidi, elettroliti e vitamine e poi formare e spingere le feci verso il retto per l’eliminazione.

        Contiene quattro distinti parti:

          Quanto è lungo l’intestino crasso? 

          Come per l’intestino tenue, la lunghezza totale dell’intestino crasso varia da persona a persona. Le persone più pesanti, i giovani e i maschi hanno generalmente un intestino più lungo. Nella maggior parte delle persone, è circa 5 piedi di lunghezza.

          Il colon è la parte più lunga dell’intestino crasso, mentre il cieco misura circa 2.4 in lungo. Il retto è circa 7.5 in lungo, e l’ano, la parte più piccola dell’intestino crasso, è circa 1 in lungo.

          Alcune persone con certe condizioni di salute possono avere bisogno di sottoporsi a un resezione del colon, o colectomia, per rimuovere parte o tutto l’intestino crasso.

          Confronti

          Le persone che hanno difficoltà a visualizzare la lunghezza dell’intestino possono trovare utili questi confronti:

            Riassunto

            La lunghezza dell’intestino può variare notevolmente tra gli individui. La ricerca suggerisce che la lunghezza combinata dell’intestino tenue e dell’intestino crasso è di almeno 15 piedi. L’intestino tenue può misurare circa 9-16 piedi, mentre l’intestino crasso è lungo circa 5 piedi.

            L’intestino ha l’importante ruolo di aiutare a scomporre e assorbire i nutrienti dal cibo e dalle bevande. In generale, la lunghezza dell’intestino non dovrebbe influenzare la vita di una persona.
            Digestione: Anatomia, fisiologia e chimica

            Per sopravvivere, abbiamo bisogno di prendere i nutrienti dal cibo che mangiamo. Questo si ottiene attraverso la digestione, un processo complicato che si svolge nel nostro intestino.

            Sebbene il cibo contenga tutti i nutrienti di cui abbiamo bisogno per una buona salute, essi sono rinchiusi in composti grandi e complessi. Affinché possano essere utilizzati dal corpo, devono prima essere spezzati in parti più piccole dal processo di digestione.

            In questo articolo, spieghiamo come il cibo viene convertito negli elementi costitutivi della vita e, naturalmente, nella cacca.

            Cos’è la digestione?

            In poche parole, la digestione comporta la scomposizione di grandi molecole di cibo in molecole solubili in acqua che possono essere passate nel sangue e trasportate agli organi del corpo.

            Per esempio, carboidrati vengono scomposti in glucosio, le proteine in aminoacidi e i grassi in acidi grassi e glicerolo.

            L’apparato digerente comprende organi “cavi” e organi “solidi.

            Il cibo viaggia attraverso gli organi cavi – bocca, esofago, stomaco, intestino tenue, intestino crasso e ano.

            Gli organi solidi – pancreas, fegato e cistifellea – aggiungono vari prodotti al mix.

            Oltre agli organi solidi e cavi, anche i sistemi nervoso e circolatorio sono importanti nella digestione, così come i batteri che vivono nell’intestino.

            La digestione è spesso suddivisa in due tipi:

            Il viaggio della digestione

            Negli esseri umani, il tratto gastrointestinale (chiamato anche canale alimentare) è circa 8 metri di lunghezza. Uno scrittore lo descrive come “la via d’acqua più importante e meno bella della Terra.” Di seguito, descriviamo il viaggio di un boccone di cibo:

            La bocca

            La digestione inizia ancora prima che il cibo entri in bocca. L’odore, o anche il pensiero del cibo, avvia la produzione di saliva da parte delle ghiandole salivari. Una volta che il cibo è all’interno della bocca, viene inumidito dalla saliva e i denti e la lingua iniziano il processo di digestione meccanica.

            La saliva contiene un enzima chiamato amilasi salivare, che scompone l’amido. La saliva contiene anche del muco che aiuta a facilitare il passaggio del cibo attraverso il sistema digestivo.

            Una volta che la masticazione (masticazione) e la digestione con amilasi sono completate, il cibo sarà diventato un piccolo blob rotondo, che è conosciuto come un bolo. Dopo la deglutizione, il bolo entra nell’esofago e viene spostato giù nello stomaco attraverso un processo chiamato peristalsi.

            Peristalsi

            La peristalsi è la lenta contrazione dei muscoli lisci attorno ai tubi dell’apparato digerente. Lente onde di contrazione corrono lungo l’intestino, spingendo il bolo nella giusta direzione – lontano dalla bocca e verso l’ano.

            Lo stomaco

            Il bolo entra nello stomaco attraverso una valvola muscolare nella parte superiore chiamata sfintere cardiaco. Questo sfintere controlla quanto cibo entra nello stomaco e quando.

            Lo stomaco contiene succo gastrico, che contiene soprattutto:

              Entrambe queste sostanze chimiche potrebbero potenzialmente danneggiare il rivestimento dello stomaco, che quindi produce uno strato viscido per proteggersi dai danni.

              Nello stomaco continua la peristalsi, che aiuta a mescolare il cibo con i succhi gastrici. Non molti composti vengono assorbiti nel sangue dallo stomaco; le eccezioni sono l’acqua, l’alcool e il glucosio farmaci antinfiammatori non steroidei (FANS).

              Dopo 1-2 ore nello stomaco, il cibo è una pasta densa, chiamata chimo. Lascia lo stomaco attraverso lo sfintere pilorico in fondo allo stomaco.

              L’intestino tenue

              Il duodeno è la prima sezione dell’intestino tenue. Qui, il chimo si mescola con gli enzimi del pancreas, la bile del fegato e il succo intestinale:

              Bile – prodotto dal fegato, aiuta a scomporre i grassi e viene immagazzinato nella cistifellea.

              Succo pancreatico – contiene un cocktail di enzimi, tra cui tripsinogeno, elastasi e amilasi.

              Succo intestinale – questo fluido attiva alcuni degli enzimi del succo pancreatico. Contiene anche altri enzimi, muco e ormoni.

              Il cibo continua il suo viaggio attraverso le restanti parti dell’intestino tenue – il digiuno e ileo – che viene gradualmente digerito mentre va. Una volta che è completamente scomposto, viene assorbito nel sangue.

              Negli esseri umani, la maggior parte dei nutrienti viene assorbita nell’intestino tenue.

              Minuscole proiezioni simili a dita chiamate villi sporge dalle pareti del duodeno e aumenta la sua superficie. I villi massimizzano la quantità di nutrienti che possono essere assorbiti. La superficie è ulteriormente aumentata da microvilli, che sono proiezioni ancora più piccole che provengono dalle cellule dell’epitelio dell’intestino (rivestimento).

              L’intestino crasso

              Chiamato anche colon e intestino crasso, l’intestino crasso è 1.5 metri (5 piedi) in lunghezza. Anche se è più corto dell’intestino tenue, è più spesso in diametro.

              Nell’intestino crasso, l’acqua e i minerali vengono assorbiti nel sangue.

              Il cibo viaggia attraverso questa regione molto più lentamente per permettere la fermentazione da parte dei batteri intestinali.

              L’intestino crasso assorbe tutti i prodotti prodotti dall’attività batterica, come vitamina K, vitamina B12, tiamina e riboflavina.

              L’intestino crasso è diviso in sezioni:

              Il colon ascendente – questo include il cieco (una sacca che si unisce all’ileo) e l’appendice (un’altra piccola sacca. La sua funzione non è chiara, ma potrebbe avere un ruolo nel mantenimento dei batteri intestinali).

              Il colon trasverso – questa sezione attraversa l’addome.

              Il colon discendente – questa sezione ha una densa popolazione di batteri intestinali ed è usata per immagazzinare le feci.

              Il colon sigmoide (a forma di S) – ha pareti muscolari che aiutano a spingere le feci nel retto.

              Il retto

              Tutti i rifiuti rimasti che l’organismo non può utilizzare vengono spostati nel retto ed espulsi attraverso l’intestino ano durante defecazione. Questo può avvenire più volte in un solo giorno, o una volta ogni pochi giorni.

              I recettori di tensione nella parete del retto rilevano quando la camera è piena e stimolano il desiderio di defecare. Se la defecazione è ritardata, le feci possono essere spostate indietro nel colon dove l’acqua viene assorbita nuovamente nel corpo. Se la defecazione è rimandata per un lungo periodo, viene rimossa più acqua, le feci diventano dure e l’individuo può diventare stitico.

              Come vengono scomposti i nutrienti

              I diversi componenti della dieta vengono scomposti in vari modi:

              Proteina – digerita da tre enzimi chiamati pepsina (nello stomaco), tripsina e chimotripsina (nel duodeno, secreta dal pancreas).

              Grasso – la lipasi linguale inizia la digestione dei grassi nella bocca. Tuttavia, la maggior parte dei grassi viene scomposta nell’intestino tenue dalla lipasi pancreatica. La bile aiuta anche nel processo di scomposizione dei grassi.

              Carboidrati – L’amilasi salivare e pancreatica scompongono gli amidi in singole unità di glucosio. La lattasi scompone il lattosio, lo zucchero del latte. La sucrasi scompone il saccarosio (zucchero da tavola o di canna).

              DNA e RNA – scomposta dalla desossiribonucleasi (DNasi) e dalla ribonucleasi (RNasi) prodotte dal pancreas.

              Digestione non distruttiva

              Alcune molecole essenziali e complesse verrebbero rovinate se si mescolassero con i succhi digestivi nello stomaco.

              Per esempio, la vitamina B12 è molto sensibile all’acido e, se fosse scomposta nelle sue parti, non potrebbe svolgere il suo ruolo nel corpo.

              In questi casi, la digestione non distruttiva ha luogo. Per la vitamina B12, una sostanza chimica nella saliva chiamata aptocorrina si lega alla molecola e la protegge.

              Nel duodeno, il legame si divide e la B12 si attacca al fattore intrinseco. Poi, una volta nell’ileo, speciali recettori portano le due molecole legate nel sangue.

              Controllo ormonale della digestione

              La digestione è un processo complesso che richiede che diversi organi si muovano al momento giusto. Per esempio, gli enzimi giusti devono essere spruzzati nel posto giusto al momento giusto e nelle giuste quantità. Per aiutare ad organizzare questo sistema, una serie di ormoni sono coinvolti, questi includono

              Gastrina – rilasciato nello stomaco, questo ormone stimola la produzione di acido cloridrico e di pepsinogeno (una forma inattiva di pepsina). La gastrina viene prodotta in risposta all’arrivo del cibo nello stomaco. I livelli di pH acido riducono i livelli di gastrina.

              Secretina – stimola la secrezione di bicarbonato per neutralizzare l’acido nel duodeno.

              Colecistochinina (CCK) – che si trova anche nel duodeno, questo ormone stimola il pancreas a rilasciare enzimi e la cistifellea a rilasciare bile.

              Il peptide inibitorio gastrico – diminuisce il movimento dello stomaco e riduce la velocità con cui il cibo si svuota dallo stomaco. Innesca anche la secrezione di insulina.

              Motilina – stimola la produzione di pepsina e accelera la peristalsi.

              Cos’è la cacca?

              A seconda dell’individuo e del tipo di cibo che ha mangiato, la digestione – dalla bocca al bagno – richiede 24-72 ore.

              Cacca o feci sono i resti di cibo che non potevano essere assorbiti dall’intestino tenue e che sono stati decomposti dai batteri nell’intestino crasso. Contiene batteri e alcune piccole quantità di prodotti di scarto del metabolismo, come la bile e la bilirubina (dalla scomposizione del sangue).

              Le feci possono variare ampiamente di colore (leggi di più su cosa significano i vari colori delle feci qui) e possono avere diverse consistenze, da acquose a solide.

              In breve

              La digestione è tanto complessa quanto importante. Trasferire il cibo in componenti utili coinvolge più organi e sistemi, una serie di sostanze chimiche e una coordinazione impressionante. La strada dall’hamburger alla cacca è lunga e tortuosa.

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