Saltiamo ora un po’ la parte sugli organismi estremofili per discendere nel mondo della chimica, nello specifico nel fantastico regno degli enzimi e dei loro siti attivi.
Gli enzimi sono macromolecole biologiche con la peculiarità di svolgere funzioni specifiche di catalisi, in generale, aumentano o diminuiscono le velocità di alcune reazioni e permettono la sintesi di molecole specifiche. Sono per la maggior parte proteine con attività catalitica (tranne i ribozimi che sono formati da RNA). Come tutte le proteine, sono composti principalmente da amminoacidi. Tra questi alcuni formano la struttura dell’enzima e altri formano il sito attivo, ossia la parte della molecola che svolge la funzione specifica. Nei siti attivi sono spesso presenti alcuni metalli di transizione come ad esempio il ferro nell’anello porfirinico dell’emoglobina.
La monossido di carbonio deidrogenasi (CODH) è un enzima batterico particolare in cui il sito attivo è formato da un cubo composto da atomi di ferro e zolfo e in un vertice è presente un atomo di nichel.
Entriamo ora un po’ più nel dettaglio.
La reazione catalizzata da questo enzima è la seguente:
CO2 + 2 elettroni + 2 protoni ↔ CO + H2O.
Il monossido di carbonio prodotto viene utilizzato per formare l’acetil-coenzima-A per mezzo di un altro enzima denominato Acetil-coenzima-A-sintasi. È un enzima molto importante sia dal punto di vista biologico (evolutivo) che dal punto di vista industriale. In atmosfera è presente una grande quantità di CO2 a causa del forte inquinamento. Il biossido di carbonio (anidride carbonica) è abbastanza stabile, il monossido di carbonio (CO) è invece reattivo e può essere per cui utilizzato nell’industria per formare altri composti utili.
Vien da sé osservando la reazione, che questo enzima assume un ruolo molto importante come “rapitore” di anidride carbonica.
La struttura di questo enzima è stata risolta di recente. Nel sito attivo sono presenti numerosi ioni metallici pontati da ioni solfuro. La parte catalitica della molecola è praticamente un cristallo (pirite) formato da ioni Fe e ioni S.
Secondo molte teorie, tra cui quella dell’abiogenesi già trattata in precedenza, la vita si è formata nei camini solfurei sui fondali oceanici. Questi luoghi sono estremamente ricchi di ferro e di zolfo come nel sito attivo del nostro enzima in analisi.
Le CODH possono essere per cui viste come la traccia di un mondo in cui chimica e vita condividevano la stessa nicchia ecologica.
Testo: Luca Tonietti
Foto: researchgate.net
Fonte: researchgate.net
