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16 settembre 2005
Catalisi enzimatica e
controllo metabolico
Umberto Mura
Dipartimento di Biologia
Università di Pisa
S.Miniato 2005
S.Miniato 2005
N2
CO2
H2 O
NO2
CO
CH
S.Miniato 2005
Una reazione chimica
+
+
A
A
equilibrio
zero
tempo
S.Miniato 2005
B
1° esperimento
Il tempo
passapartire
ma
Facciamo
il
apparentemente
cronometro !
nulla cambia !
Ci troviamo in una
condizione di equilibrio
S.Miniato 2005
2° esperimento
S.Miniato 2005
Facciamo partire il
Dopo
un po’ di !
cronometro
tempo !
2° esperimento
Ancora un po’ di
tempo e nulla
cambia piu’
Abbiamo raggiunto una
condizione di equilibrio
S.Miniato 2005
3° esperimento
S.Miniato 2005
Facciamo partire il
cronometro !
3° esperimento
S.Miniato 2005
Dopo un po’ di tempo si
raggiunge l’ equilibrio
S.Miniato 2005
Coraggio ragazzi vi
dò una mano
S.Miniato 2005
4° esperimento
S.Miniato 2005
Facciamo partire il
cronometro !
4° esperimento
S.Miniato 2005
Dopo un po’ di tempo si
raggiunge un equilibrio
……di sicuro un tempo più
breve di quello che abbiamo
dovuto aspettare
nell’esperimento precedente
S.Miniato 2005
Il catalizzatore interviene nel
processo aumentandone la velocità
S.Miniato 2005
Mappa metabolica
una via metabolica
la glicolisi
la glicolisi
Mappa metabolica
Tutte le reazioni che avvengono nelle
cellule sono reazioni catalizzate
I catalizzatori di tali reazioni
prendono il nome di enzimi
Gli enzimi sono grosse molecole
chiamate proteine
Le proteine vengono formate dentro la cellula unendo tra di
loro molecole più piccole, gli
amminoacidi
Anche le reazioni di sintesi e di degradazione
delle proteine richiedono la presenza di enzimi
enzimi
6 7
8
5
4
9
11
3
12
2 13
1
proteina
amminoacidi
enzimi
S.Miniato 2005
la catalisi enzimatica
+
enzima
enzima
enzima
enzima
Modello della serratura e della chiave
Modello dell’ adattamento indotto: enzima e substrato si modificano a vicenda.
in alcune in reazioni a due substrati solo il cambiamento conformazionale indotto
nell'enzima dal legame con il primo substrato permette al secondo substrato di legarsi.
gli enzimi sono catalizzatori modulabili
Sintesi e degradazione della proteina
Stimolazione o inibizione da parte di:
piccole molecole (metaboliti, ioni)
grosse molecole (proteine, acidi nucleici)
Stimolazione o inibizione mediante modifiche covalenti
reversibili
enzimi michaeliani
P
S
E
E
E
E
Vmax
Vmax [S]
Vo =
KM + [S]
vo
concentrazione di S
S. Miniato 2005
E
E
E
E
2Vmax 1
2 [E]
Vmax 1
[E]
vo
concentrazione di S
S. Miniato 2005
gli enzimi sono catalizzatori modulabili
Sintesi e degradazione della proteina
Stimolazione o inibizione da parte di:
piccole molecole (metaboliti, ioni)
grosse molecole (proteine, acidi nucleici)
Stimolazione o inibizione mediante modifiche covalenti
reversibili
S. Miniato 2005
le dimensioni
Gli enzimi possono essere inibiti
Vmax
- inibitore
vo
+ inibitore
concentrazione di S
S. Miniato 2005
S. Miniato 2005
Non tutti gli enzimi sono di tipo michaeliano
Vmax
vo
concentrazione di S
S. Miniato 2005
+
S. Miniato 2005
gli enzimi sono catalizzatori modulabili
Sintesi e degradazione della proteina
Stimolazione o inibizione da parte di:
piccole molecole (metaboliti, ioni)
grosse molecole (proteine, acidi nucleici)
Stimolazione o inibizione mediante modifiche covalenti
reversibili
S. Miniato 2005
enzima inattivo
substrato
+
+
prodotto
enzima attivo
Le cascate enzimatiche
P
OH
ATP
ADP
O
Ea
o-I
m-I
Ra
Pi
S. Miniato 2005
H2O
S
a
P6
b
h
c
d
e
i
f
P2
P1
S. Miniato 2005
P5
P3
g
P4
in conclusione
controllo metabolico = controllo cinetico
controllo cinetico = controllo enzimatico
gli enzimi = catalizzatori modulabili
gli enzimi = sensori molecolari
con attività catalitica
S.Miniato 2005
FINE