enzimi

Biochimica
CLASSIFICAZIONE INTERNAZIONALE
DEGLI ENZIMI
6 classi, ciascuna divisa in sottoclassi
Nome raccomandato es. carbossipeptidasi
Nome sistematico es. peptidil-L-ammino-acido idrolasi
3.4.17.1 EC
3 classe principale
4 sottoclasse (legami peptidici)
17 sottosottoclasse (metallopeptidasi, Zn2+)
1 numero di serie
Biochimica
Biochimica
Classificazione degli enzimi
Biochimica
Nome d’uso raccomandato
(nome comunemente usato, spesso di origine “storica”)
Nome sistematico
(nome dei substrati + termine con suffisso –asi, che
definisce il tipo di reazione)
alcool deidrogenasi (nome raccomandato)
alcool:NAD+ ossidoriduttasi (nome sistematico)
EC 1.1.1.1 (numero di classificazione)
carbossipeptidasi A (nome raccomandato)
peptidil-L-amminoacido-idrolasi (nome sistematico)
EC 3.4.17.1 (numero di classificazione)
Biochimica
Ruolo degli enzimi
Un catalizzatore in genere aumenta la velocità di una reazione senza esserne
modificato
La molecola su cui l’enzima o il catalizzatore agiscono viene chiamato
substrato
L’enzima accelera la reazione di molti ordini di grandezza
Il catalizzatore non modifica l’equilibrio: non si può ottenere più
prodotto da una reazione catalizzata, si raggiunge lo stato di equilibrio
più velocemente
A <−> 2B
Keq = [B]2/[A]
Le velocità delle reazioni
catalizzate dagli enzimi sono elevate
Biochimica
Gli enzimi sono catalizzatori biologici che regolano e velocizzano le reazioni metaboliche
mantenendo così l’omeostasi cellulare.
Le velocità delle reazioni biochimiche catalizzate da enzimi sono normalmente da 106 a 1012
volte superiori rispetto a quelle delle corrispondenti trasformazioni chimiche non
sottoposte a catalisi e almeno diversi ordini di grandezza superiori a quelle delle
corrispondenti reazioni catalizzate per via chimica.
Biochimica
Sono caratteristiche degli enzimi:
1. Il potere catalitico
2. Specificità
3. Regolazione
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Cofattori
Ioni metallici (Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+…….)
Biochimica
Tiamina (vit. B1)
TPP
Enzima
Ciclo metabolico
Piruvato decarbossilasi
Fermentazione EtOH
Piruvato deidrogenasi
a-chetolutarato
deidrogenasi
Sintesi acetil-CoA Ciclo
acido citrico
Transchetolasi
Reazioni C-assimilazione
Cicli pentoso fosfato
Piridossina, piridossale, piridossalammina (vit. B6)
Enzima
Ciclo metabolico
Alanina
aminotransferasi
(ALT) Glutammico
Metabolismo delle
proteine
piruvato transaminasi (GPT)
piridossalfosfato
Aspartato
aminotransferasi
(AST) Glutammico
ossalacetico transaminasi
(GOT)
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NADP+
Niacina (vit. PP o vit. B3)
P
P
flavina
ribitolo
Riboflavina (vit. B2)
Biochimica
Acido pantotenico
vie metaboliche dei carboidrati, degli
aminoacidi, degli acidi grassi, dei
composti steroidei e dei corpi chetonici.
Biotina
Enzima
Via metabolica
Piruvato carbossilasi
gluconeogenesi
Acetil CoA carbossilasi
Sintesi degli acidi grassi
Propionil CoA carbossilasi
Catabolismo degli acidi grassi
Biochimica
Acido folico o folacina
Cobalamia (o vit. B12)
Nel metabolismo del propionil CoA (prodotto del
catabolismo di valina e isoleucina, metionina
,treonina, acidi grassi a catena dispari)
Una carenza di vitamina B12
provoca una particolare forma di
anemia chiamata anemia
perniciosa caratterizzata dalla
presenza di globuli rossi con
dimensioni maggiori del normale.
La carenza si manifesta nei casi
di diete vegetariane strette
(diete vegane)
Vitamina B6, folati e vitamina B12 sono vitamine correlate
Tutte partecipano alla trasformazione della metionina in
cisteina.
Biochimica
Acido ascorbico (o vit. C)
Nel metabolismo di sintesi del collagene:
idrossilazione di prolina e della lisina
Idrossilazione della dopamina in noradrenalina
Sintesi della carnitina: coinvolgimento nel
metabolismo lipidico
Idrossilazione di molecole steroidee: metabolismo di sintesi degli ormoni
Biochimica
In cinetica chimica
Biochimica
Allo stato di transizione i
reagenti possono diventare
prodotti o tornare reagenti
Energia di attivazione
Dal p.to di vista chimico potrei
statisticamene aumentare la
velocità di reazione, però:
1. la temperatura non può essere
innalzata
2. acidi o basi non possono essere
aggiunti
3. la pressione non può essere
aumentata
4. le concentrazioni non possono
essere variate che in minima
misura.
Come faccio ad ottenerla
nei sistemi biologici?
Devo abbassare l’energia di attivazione
Biochimica
Cinetica chimica: ordine di reazione primo: dip. dalla concentrazione di un reagente
ordine di secondo ordine: dip. dalla concentrazione di due reagenti
ordine zero: non dipende dalla concentrazione del substrato
Fondamentale per elaborare le teoria
cinetica enzimatica
Curva cinetica
Eq. Michaelis-Menten
Biochimica
Deve essere calcolata sperimentalmente
Biochimica
Biochimica
Grafico dei doppi reciproci: trasforma l’eq. dell’iperbole, come eq. di una retta
Diviene un valore finito
Il valore viene estrapolato
L’eq. Di Michaelis Menten è la cinetica di un caso limite, reale, ma nei sistemi
biologici sono più facilmente coinvolti più substrati
Biochimica
Quale è il meccanismo dei catalisi?
Esistono due modelli:
Chiave -serratura
Adattamento indotto
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Biochimica
Stabilità di un enzima:
Si va a studiare sperimentalmente
A livello del sito attivo
particolari residui
aminoacidi hanno uno
specifico grado di
protonazione che gli
permettono di
catalizzare attivamente
la reazione cui è preposto
Non è detto che il pH ottimale sia quello neutro
fisiologico
Si misura l’attività enzimatica
a diverse temperature:
l’aumento della temperatura in
questo caso prevale l’aumento
probabilistico di far avvenire
la reazione
Biochimica
MECCANISMI DI REGOLAZIONE enzimatica:
Stimolazione/inibizione della sintesi
Meccanismo allosterico
Modificazione covalente irreversibile
Modificazione covalente reversibile
Biochimica
Nei processi biologici le vie metaboliche sono modulate da una particolare classe di enzimi:
ENZIMI ALLOSTERICI che sono sempre con struttura quaternaria
Cosa è una via metabolica?
Come posso modulare l’intera via
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Effettore
Allosterico
MICROBIOLOGIA GENERALE C. Mazzoni 05/16
Biochimica
Modificazione covalente irreversibile
Biochimica
Modificazione covalente reveribile
Viene spesso utilizzata per attivare e inibire due vie metaboliche che hanno
effetto opposto:
Sintesi e degradazione del glicogeno
Modificazione che ha un effetto tipo on/off
Solitamente avviene attraverso una
modificazione temporanea a carico di uno o
più residui amminoacidici. (fosforilazione,
acetilazione, metilazione, adenilazione….)
Una modificazione di particolare importanza
è la fosforilazione a carico di residui –OH di
ser e thr, meno spesso d tyr
Biochimica
L’attività enzimatica, proporzionale alla concentrazione dell’enzima, si esprime
in UNITA’
Una Unità Internazionale (UI): quantità di enzima che catalizza la conversione di 1
μmole di substrato per minuto in condizioni definite di temperatura, pH, e
concentrazione del substrato
ATTIVITA’ ENZIMATICA U/L = ∆A 1000 V
εtdv
d → spessore cuvetta
t → tempo di reazione (min)
∆A → variazione di Abs
v → volume campione (mL)
1000 → conversione a L
V → volume di reazione (mL)