Reagire, o non reagire?

La biochimica descrive le molecole caratteristiche dei materiali biologici e ne enumera le reazioni. Da questa definizione si è portati a concludere che le molecole biologiche siano reattive. Ma è davvero così? Una risposta breve e inaccurata è: no. Una risposta meno breve ma (ragionevolmente) accurata la scrivo in questo post.

In chimica sintetica, per produrre una determinata sostanza, si opera quasi senza eccezioni in condizioni drastiche per temperatura, pressione, pH –situazioni ben lontane da quelle prevalenti nel mondo biologico, anzi incompatibili con la stessa sopravvivenza cellulare. Se le reazioni di interesse biologico hanno luogo, come realmente avviene, in condizioni tutt’altro che drastiche, è solo attraverso il coinvolgimento di catalizzatori, gli enzimi, che aumentano di molti ordini di grandezza la velocità con cui ciascuno dei processi si svolge.

Vale per tutte le molecole, senza eccezioni? O qualcuna è reattiva e procede senza bisogno di aiutini? Qualcuna lo fa, ma una reazione non catalizzata costituisce un evento problematico e l’evoluzione ha operato per ridurre al minimo questa eventualità o per bloccarne le conseguenze. Un esempio: gli zuccheri possono modificare irreversibilmente le proteine proprio attraverso una reazione chimica spontanea, che non necessita di catalisi. Il glucosio, che è il monosaccaride più abbondante, è anche quello in cui il gruppo carbonilico è meno propenso a reagire: e questo perché ha già reagito con un gruppo presente nella stessa molecola, chiudendosi su se stesso (ecco il senso dell’immagine di copertina!).

Altro esempio: la formazione di radicali liberi – derivati dall’ossigeno ed estremamente aggressivi – durante i processi ossidoriduttivi all’interno dei mitocondri non può essere completamente evitato, ma una molteplicità di sostanze antiossidanti e di processi enzimatici ne previene gli effetti avversi.

Insomma, alle molecole biologiche non è permesso di fare da sé e c’è un motivo: la catalisi enzimatica è il momento del controllo. Di un enzima possono essere presenti in una cellula più o meno copie e ciascuna può essere resa più o meno attiva dall’interazione con svariati metaboliti, la cui concentrazione dà segnali sullo stato metabolico del momento. Siamo costruiti dalle possibilità, non dalle necessità. Se gli eli enzimi ne danno un esempio a livello molecolare, il fatto che il nostro comportamento non sia guidato da schemi innati ma da nozioni apprese in vita lo conferma ad un grado di integrazione superiore.

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