La cellula al lavoro
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Lezione 1 STRUTTURA E LE FUNZIONI DELLA MEMBRANA PLASMATICA 1 3.1 La membrana plasmatica è un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine La membrana plasmatica è organizzata secondo un modello a mosaico fluido – Mosaico perché composta da fosfolipidi e proteine disposti come le tessere di un mosaico – Fluido perché le “tessere” non sono fissate, ma possono scorrere le une sulle altre 2 3.1 La membrana plasmatica è un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine Molti fosfolipidi contengono acidi grassi insaturi – I doppi legami creano angoli nelle code – Ciò impedisce che i fosfolipidi si compattino solidificando – Nella membrana delle cellule animali è presente anche il colesterolo per stabilizzarla a temperature alte e mantenerla fluida a temperature più basse 3 3.1 La membrana plasmatica è un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine Le proteine incluse nella membrana hanno diverse funzioni – Le integrine danno maggior resistenza alla membrana perché la attraversano da una parte all’altra ancorandosi al citoscheletro e alla matrice extracellulare – Le glicoproteine sono implicate nel riconoscimento tra cellule – Le proteine-recettore permettono la comunicazione con altre cellule tramite la trasduzione del segnale – Le proteine di trasporto regolano la permeabilità selettiva 4 Carboidrato unito a una glicoproteina Glicoproteina Glicolipide Integrina Fosfolipide Microfilamenti del citoscheletro Colesterolo 5 3.1 La membrana plasmatica è un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine Una funzione importante svolta delle proteine di membrana è il trasporto di molecole – Grazie all’ambiente idrofobo all’interno del doppio strato, le molecole non polari attraversano facilmente la membrana, mentre le molecole polari vengono bloccate – Le proteine di trasporto permettono ingresso e fuoriuscita controllati di queste molecole – Questo fenomeno è chiamato permeabilità selettiva 6 3.1 La membrana plasmatica è un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine Check Elenca le sei principali funzioni svolte dalle proteine di membrana 7 3.2 L’organizzazione spontanea delle membrane rappresenta un passaggio cruciale nell’origine della vita alla luce dell’evoluzione I fosfolipidi, posti in soluzione acquosa, si aggregano spontaneamente formando un doppio strato simile a quello della membrane cellulari – L’isolamento di molecole organiche all’interno di queste strutture potrebbe essere stato un passaggio cruciale per la nascita della vita 8 Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 9 Acqua Acqua 10 3.2 L’organizzazione spontanea delle membrane rappresenta un passaggio cruciale nell’origine della vita alla luce dell’evoluzione Check Come descriveresti la struttura di una delle vescicole illustrata in sezione nella diapositiva precedente? 11 3.3 Nel trasporto passivo le sostanze diffondono attraverso la membrana senza alcun consumo di energia Con il termine diffusione si indica il fenomeno per cui le particelle tendono a distribuirsi in modo uniforme nello spazio a disposizione – Le particelle si muovono da regioni in cui sono più concentrate verso zone in cui sono meno concentrate – Quindi le particelle diffondono seguendo il proprio gradiente di concentrazione – Le particelle finiscono per raggiungere un equilibrio dinamico con una concentrazione uguale in ogni zona 12 3.3 Nel trasporto passivo le sostanze diffondono attraverso la membrana senza alcun consumo di energia La diffusione attraverso le membrane plasmatiche non richiede energia: per questo viene chiamata trasporto passivo – Il gradiente di concentrazione rappresenta l’energia potenziale necessaria per questo tipo di trasporto 13 Molecole di colorante Membrana Equilibrio 14 Molecole di colorante Membrana (in sezione) Equilibrio 15 3.3 Nel trasporto passivo le sostanze diffondono attraverso la membrana senza alcun consumo di energia Check Che cosa si intende per trasporto passivo? 16 3.4 La diffusione dell’acqua attraverso una membrana semipermeabile avviene per osmosi La capacità dell’acqua di muoversi attraverso le membrane è fondamentale per la vita della cellula – Il flusso di acqua attraverso le membrane avviene per osmosi, in risposta alla concentrazione dei soluti all’esterno della cellula – L’osmosi sposta l’acqua secondo gradiente finché la concentrazione del soluto è uguale da entrambi i lati della membrana 17 Minore Maggiore concentrazione concentrazione di soluto di soluto Molecola di soluto Uguale concentrazione di soluto H2O Membrana selettivamente permeabile Molecola d’acqua Molecola di soluto circondata da molecole d’acqua Flusso netto di acqua 18 3.4 La diffusione dell’acqua attraverso una membrana semipermeabile avviene per osmosi Check Qual è la direzione del flusso netto di acqua tra due soluzioni di saccarosio (una allo 0,5% e l’altra al 2%) separate da una membrana non permeabile al saccarosio? 19 3.5 L’equilibrio idrico tra le cellule e l’ambiente circostante è fondamentale per la sopravvivenza degli organismi Quando due soluzioni hanno diversa concentrazione di soluti quella in cui il soluto è più concentrato si dice ipertonica quella in cui il soluto è meno concentrato si dice ipotonica Quando due soluzioni hanno la stessa concentrazione di soluti si dicono entrambe isotoniche 20 3.5 L’equilibrio idrico tra le cellule e l’ambiente circostante è fondamentale per la sopravvivenza degli organismi La maggior parte degli organismi è dotata di meccanismi di osmoregolazione per mantenere un equilibrio idrico con l’ambiente circostante – Ciò permette di evitare l’eccessivo accumulo di acqua in un ambiente ipotonico – E l’eccessiva perdita di acqua in un ambiente ipertonico – Le cellule animali e vegetali rispondono diversamente alla tonicità dell’ambiente circostante 21 Soluzione isotonica Soluzione ipotonica Soluzione ipertonica Cellula animale (A) Normale (B) Lisi (C) Raggrinzita Membrana plasmatica Cellula vegetale (D) Perdita di turgore (E) Turgida (F) Raggrinzita 22 3.5 L’equilibrio idrico tra le cellule e l’ambiente circostante è fondamentale per la sopravvivenza degli organismi Check Considerando quanto hai appena appreso sull’equilibrio idrico, come puoi spiegare la funzione dei vacuoli contrattili di protisti come Paramecium? 23 3.6 Le proteine di trasporto facilitano la diffusione di alcune molecole attraverso la membrana Molte molecole idrofile o di grandi dimensioni possono attraversare la membrana cellulare solo grazie alle proteine di trasporto – Questo tipo di trasporto passivo (non richiede energia) è chiamato diffusione facilitata – Le acquaporine sono proteine canale che permettono uno scambio più veloce delle molecole d’acqua con l’esterno 24 3.6 Le proteine di trasporto facilitano la diffusione di alcune molecole attraverso la membrana Le proteine di trasporto possono funzionare in diversi modi – Alcune si comportano come canali che sono si lasciano attraversare da molecole idrofile – Altre si legano a una specifica molecola, cambiano forma e la riversano dal lato opposto della membrana – In ogni caso le proteine di trasporto sono specifiche per i propri “passeggeri” 25 soluto proteina canale CITOPLASMA 26 27 3.6 Le proteine di trasporto facilitano la diffusione di alcune molecole attraverso la membrana Check In che modo le proteine di trasporto contribuiscono alla permeabilità selettiva di una membrana? 28 3.7 Le cellule consumano energia per trasportare un soluto contro il gradiente di concentrazione Le cellule sono dotate anche di meccanismi di trasporto attivo per trasferire soluti contro gradiente di concentrazione – Questi sistemi richiedono energia, solitamente sotto forma di ATP – L’ATP, fosforilando la proteina di trasporto, permette un cambiamento di forma necessario per il trasferimento del soluto dal lato opposto della membrana 29 30 31 32 3.7 Le cellule consumano energia per trasportare un soluto contro il gradiente di concentrazione Check Lo ione Ca2+ viene spostato fuori dalla cellula grazie al trasporto attivo La concentrazione di questo ione è maggiore dentro o fuori dalla cellula? Spiega la tua risposta 34 3.8 Le grandi molecole attraversano le membrane mediante esocitosi ed endocitosi esplorando La cellula sfrutta due processi per spostare materiali voluminosi attraverso la membrana – Esocitosi: vescicole di trasporto cariche di macromolecole si fondono con la membrana cellulare e liberano all’esterno il proprio contenuto – Endocitosi: la cellula ingloba materiale presente all’esterno in una vescicola che trasferisce al proprio interno In entrambi i casi il materiale trasportato si trova all’interno di vescicole 35 3.8 Le grandi molecole attraversano le membrane mediante esocitosi ed endocitosi esplorando Esistono tre tipi di endocitosi – Fagocitosi: la cellula avvolge una particella mediante estroflessioni della membrana chiamate pseudopodi e la ingloba all’interno di un vacuolo – Pinocitosi: la cellula “inghiotte” goccioline di liquido in minuscole vescicole – Endocitosi mediata da recettori: proteine-recettore si legano a molecole specifiche, poi la porzione di membrana contenente i recettori si introflette e si chiude in una vescicola che trasporta nel citoplasma le molecole inglobate 36 Fagocitosi FLUIDO CITOPLASMA EXTRACELLULARE Pseudopodio Pseudopodio dell’ameba Food being ingested Batterio “Cibo” o altre particelle Vacuolo alimentare Vacuolo alimentare Pinocitosi Membrana plasmatica Vescicola Endocitosi mediata da recettori Recettore Membrana plasmatica Proteina di rivestimento Vescicola rivestita Fossetta rivestita Fossetta rivestita Molecola specifica Materiale legato ai recettori 37 LA FAGOCITOSI FLUIDO EXTRACELLULARE Pseudopodio dell’ameba CITOPLASMA Pseudopodio Batterio “Cibo” o altre particelle Vacuolo alimentare Vacuolo alimentare 38 LA PINOCITOSI Membrana plasamtica Vescicola Membrana plasmatica 39 L’ENDOCITOSI MEDIATA DA RECETTORI Recettore Membrana plasmatica Proteina di rivestimento Vescicola rivestita Fossetta rivestita Fossetta rivestita Molecola specifica Materiale legato ai recettori 40 3.8 Le grandi molecole attraversano le membrane mediante esocitosi ed endocitosi esplorando Check Quale processo fa aumentare le dimensioni della membrana plasmatica: l’esocitosi o l’endocitosi? 41 Lezione 2 LA CELLULA E L’ENERGIA 42 3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma l’energia La cellula agisce come una fabbrica chimica in miniatura, capace di compiere migliaia di reazioni – La cellula utilizza l’energia per fabbricare membrane e organuli cellulari, sintetizzare prodotti, trasportare le strutture al proprio interno o per spostarsi attivamente nell’ambiente 43 3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma l’energia L’energia è definita come la capacità di svolgere un lavoro – L’energia cinetica è l’energia dei corpi in movimento – L’energia potenziale è l’energia che un oggetto possiede in virtù della sua struttura o della posizione che occupa 44 3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma l’energia Un oggetto che si muove (dotato di energia cinetica) può compiere un lavoro trasferendo il proprio moto ad altri corpi materiali – Un giocatore di biliardo utilizza il movimento della stecca per spingere la palla, la quale a sua volta mette in moto altre palle – Il calore è una forma di energia cinetica associata al moto casuale degli atomi o delle molecole – Anche la luce è un tipo di energia cinetica che può essere catturata per compiere un lavoro 45 3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma l’energia Per compiere un lavoro, l’energia potenziale deve essere convertita in energia cinetica – Un tuffatore sul trampolino, possiede una certa quantità di energia potenziale derivante dalla sua posizione elevata – Quando salta, la sua energia potenziale è convertita in energia cinetica L’energia chimica è un tipo di energia potenziale che possiedono tutte le molecole in virtù della configurazione dei loro atomi – L’energia chimica è fondamentale per la vita perché è l’unica forma di energia potenziale disponibile per il lavoro cellulare 46 L’energia potenziale del tuffatore è maggiore sul trampolino Durante il tuffo, l’energia potenziale si trasforma in energia cinetica Risalendo sul trampolino, il tuffatore trasforma l’energia cinetica del movimento muscolare in energia potenziale L’energia cinetica del tuffatore è minore nell’acqua 47 3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma l’energia Check Quale forma di energia possiede un oggetto a riposo? 48 3.10 Le leggi della termodinamica regolano le trasformazioni di energia Lo studio delle trasformazioni di energia che interessano la materia è chiamato termodinamica – In termodinamica si indica come sistema l’insieme dei corpi materiali considerati – Come ambiente tutto ciò che circonda il sistema – Un sistema può essere una singola cellula o l’intero pianeta – Un organismo è considerato un sistema aperto perché può scambiare energia e materia con l’ambiente circostante 49 3.10 Le leggi della termodinamica regolano le trasformazioni di energia Esistono due leggi fondamentali che governano la trasformazione di energia negli organismi – Il primo principio della termodinamica: l’energia dell’Universo è costante – Il secondo principio della termodinamica: ogni trasformazione di energia comporta un aumento del disordine dell’Universo – L’entropia è una misura del grado di disordine di un sistema 50 Conversione di energia Carburante Prodotti di scarto Energia termica Diossido di carbonio Benzina Combustione Energia cinetica (del movimento) Acqua Ossigeno Conversione dell’energia in un’automobile Calore Glucosio Respirazione cellulare Ossigeno Diossido di carbonio Acqua Energia per il lavoro cellulare Conversione dell’energia in una cellula 51 Carburante Conversione dell’energia Prodotti di scarto Energia termica Diossido di carbonio Benzina Combustione Energia cinetica (del movimento) Acqua Ossigeno Conversione dell’energia in un’automobile 52 Carburante Conversione di energia Prodotti di scarto Calore Glucosio Respirazione cellulare Ossigeno Diossido di carbonio Acqua Energia per il lavoro cellulare Conversione dell’energia in una cellula 53 3.10 Le leggi della termodinamica regolano le trasformazioni di energia Check Come puoi spiegare la diffusione di un soluto attraverso una membrana utilizzando il secondo principio della termodinamica? 54 3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre la immagazzinano Una reazione esoergonica è una reazione chimica che libera energia – I reagenti hanno legami covalenti che contengono più energia rispetto ai legami dei prodotti – La reazione libera nell’ambiente esterno una quantità di energia pari alla differenza tra l’energia potenziale dei reagenti e quella dei prodotti – La respirazione cellulare è un processo esoergonico in cui l’ossigeno è utilizzato per convertire l’energia chimica dello zucchero in lavoro 55 Energia potenziale delle molecole Reagenti Quantità di energia libera Energia liberata Prodotti 56 3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre la immagazzinano Una reazione endoergonica è una reazione chimica che richiede un apporto netto di energia – In una reazione endoergonica l’energia viene assorbita dall’ambiente e impiegata per generare prodotti che contengono più energia dei reagenti – L’energia viene immagazzinata come energia potenziale nei legami covalenti delle molecole dei prodotti – La fotosintesi è un processo endoergonico: utilizzando reagenti a basso contenuto energetico e sfruttando l’energia solare, produce molecole ricche di energia 57 Energia potenziale delle molecole Prodotti Energia assorbita Quantità di energia assorbita Reagenti 58 3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre la immagazzinano In qualsiasi organismo le diverse cellule svolgono in modo coordinato migliaia di reazioni esoergoniche ed endoergoniche differenti – Il complesso delle reazioni chimiche svolte da un organismo è indicato come metabolismo cellulare – Una via metabolica è una serie di reazioni chimiche che determinano la sintesi o la demolizione di molecole complesse 59 3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre la immagazzinano L’accoppiamento energetico è la capacità fondamentale delle cellule di sfruttare l’energia prodotta da reazioni esoergoniche per alimentare reazioni endoergoniche La chiave di volta dell’accoppiamento energetico è l’ATP 60 3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre la immagazzinano Check Considerando il principio della conservazione dell’energia, qual è il destino dell’energia ricavata dal cibo durante la reazione esoergonica della respirazione cellulare? 61 3.12 L’ATP trasporta l’energia chimica dove è necessaria L’ATP (adenosinatrifosfato) è la “moneta” per gli scambi energetici della cellula – È formato da una base azotata (adenina), uno zucchero pentoso (ribosio) e tre gruppi fosfato – La repulsione dovuta alle tre cariche negative presenti sui gruppi fosfato rende questa molecola simile a una molla compressa pronta a scattare – I legami dei gruppi fosfato, infatti, sono molto instabili e possono essere facilmente idrolizzati (cioè spezzati aggiungendo H2O) 62 3.12 L’ATP trasporta l’energia chimica dove è necessaria L’idrolisi dell’ATP è una reazione esoergonica – La cellula abbina questa reazione a un processo endoergonico, di solito trasferendo il gruppo fosfato su un’altra molecola tramite una reazione di fosforilazione – In questa reazione la molecola fosforilata riceve energia dall’ATP che si trasforma in ADP (adenosindifosfato) – L’idrolisi dell’ATP può alimentare tre tipi di lavoro cellulare – Lavoro chimico – Lavoro meccanico – Lavoro di trasporto 63 Adenosina Trifosfato (ATP) Gruppo fosfato Adenina Ribosio 64 Adenosina Trifosfato (ATP) Gruppo fosfato Adenina Ribosio Idrolisi + Adenosina Difosfato (ADP) 65 Lavoro chimico Lavoro meccanico Lavoro di trasporto Soluto Proteina motrice Proteina di membrana Reagenti Prodotti Molecola formata Movimento della proteina Trasporto del soluto 66 3.12 L’ATP trasporta l’energia chimica dove è necessaria L’ATP è una risorsa rinnovabile che le cellule sono in grado di rigenerare continuamente – Quando viene liberata energia da un processo esoergonico, come la glicolisi, l’energia viene utilizzata in una reazione endoergonica per generare ATP partendo da una molecola di ADP e un gruppo fosfato 67 Energia proveniente dalle reazioni esoergoniche Energia disponibile per le reazioni endoergoniche 68 3.12 L’ATP trasporta l’energia chimica dove è necessaria Check In che modo l’ATP trasferisce l’energia ricavata dai processi esoergonici ai reagenti che partecipano a processi endoergonici? 69 3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti esplorando La fotosintesi è un processo biochimico complesso che avviene in due fasi – La prima è chiamata fase luminosa, perché richiede la presenza di luce – Nella fase luminosa l’energia luminosa è convertita in energia chimica – La seconda è chiamata fase oscura, perché non richiede la presenza di luce – Nella fase oscura avviene la sintesi degli zuccheri 3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti esplorando Nella fase luminosa l’energia luminosa assorbita dalla clorofilla è impiegata per trasferire elettroni e ioni H+ dall’acqua al NADP+, riducendolo così a NADPH – Il NADP+ è un trasportatore di elettroni che raccoglie gli elettroni ricchi di energia per alimentare le fasi successive della fotosintesi – Alcune passaggi della fase luminosa generano ATP subito disponibile 3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti esplorando La fase oscura comprende una serie ciclica di reazioni chiamata ciclo di Calvin – Nel ciclo di Calvin vengono sintetizzate molecole di zuccheri a partire dal CO2 e dalle molecole a elevato contenuto energetico prodotte dalla fase luminosa – L’incorporazione del CO2 in molecole organiche è chiamata fissazione del carbonio CO2 H2O Cloroplasto Luce NADP+ ADP P REAZIONI LUMINOSE (nei tilacoidi) CICLO DI CALVIN (nello stroma) ATP NADPH O2 Zucchero 3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti esplorando La fotosintesi è costituita da numerose reazioni di ossidoriduzione – Le molecole di acqua si scindono liberando O2: in realtà si ossidano, cioè perdono elettroni e ioni idrogeno (H+) – Il CO2 acquista elettroni e ioni idrogeno, riducendosi a glucosio 3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti esplorando La respirazione cellulare, attraverso una serie di reazioni redox, libera l’energia chimica contenuta nel glucosio – Per farlo, lo zucchero viene ossidato a CO2 e l’O2 ridotto ad H2O – Gli elettroni perdono energia potenziale durante questa serie di ossidoriduzioni – Al contrario, nella fotosintesi, l’ H2O si ossida, il CO2 si riduce e gli elettroni acquistano energia 3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti esplorando Nella fotosintesi gli elettroni vengono spinti a un livello energetico superiore grazie all’energia luminosa catturata dalle molecole di clorofilla – In questo modo la fotosintesi trasforma l’energia luminosa in energia chimica – L’energia chimica è immagazzinata nei legami chimici delle molecole di zucchero Lezione 3 COME FUNZIONANO GLI ENZIMI 78 3.14 Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche abbassando le richieste energetiche La cellula ha un continuo rifornimento di energia sotto forma di ATP, ma questa non è direttamente disponibile – Per dare il via a una qualsiasi reazione bisogna superare una barriera energetica chiamata energia di attivazione (EA) – Questa energia serve per spezzare i legami dei reagenti e permettere la formazione di nuovi 79 3.14 Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche abbassando le richieste energetiche Molte reazioni sono accelerate da un aumento di temperatura: in questo modo però la cellula non può decidere su quali agire Gli enzimi sono catalizzatori biologici in grado di aumentare la velocità delle reazioni in modo selettivo – Gli enzimi accelerano le reazioni abbassando la barriera della EA e non vengono consumati nel processo 80 Reazione senza l’enzima EA senza l’enzima EA con l’enzima Reagenti Differenza netta di energia (non cambia) Reazione con l’enzima Prodotti Andamento della reazione 81 3.14 Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche abbassando le richieste energetiche Check In una reazione esoergonica i reagenti possiedono più energia dei prodotti Perché, secondo te, un enzima non può trasformare una reazione esoergonica in una reazione endoergonica (in cui i reagenti hanno meno energia dei prodotti)? 82 3.15 Ogni reazione cellulare è catalizzata da un enzima specifico Ogni enzima ha una particolare forma che gli permette di interagire con uno specifico substrato e catalizzare una determinata reazione – Il substrato si lega a una regione dell’enzima chiamata sito attivo mediante legami deboli – Il legame determina un cambiamento della conformazione del sito attivo che a sua volta induce un cambiamento nei legami del substrato – Il cambiamento indotto nel substrato favorisce la reazione catalizzata dall’enzima 83 1 Enzima disponibile con il sito attivo libero Sito attivo Enzima (saccarasi) 84 1 Enzima disponibile con il sito attivo libero Sito attivo Substrato (saccarosio) 2 Il substrato si lega all’enzima (adattamento indotto) Enzima (saccarasi) 85 1 Enzima disponibile con il sito attivo libero Sito attivo Substrato (saccarosio) 2 Il substrato si lega all’enzima (adattamento indotto) Enzima (saccarasi) 3 Conversione del substrato nei prodotti 86 1 Enzima disponibile con il sito attivo libero Sito attivo Glucosio Substrato (saccarosio) 2 Il substrato si lega all’enzima (adattamento indotto) Enzima (saccarasi) Fruttosio 4 I prodotti sono liberati 3 Conversione del substrato nei prodotti 87 3.15 Ogni reazione cellulare è catalizzata da un enzima specifico La forma di un enzima è influenzata dall’ambiente: per questo esistono condizioni ottimali di attività per ogni enzima – La temperatura è molto importante – Se troppo bassa non ci saranno abbastanza collisioni tra il sito attivo dell’enzima e i reagenti – Se troppo alta l’enzima sarà denaturato perdendo ogni funzione – Anche il pH e la concentrazione di sali sono in grado di influire sull’attività degli enzimi 88 3.15 Ogni reazione cellulare è catalizzata da un enzima specifico Per funzionare molti enzimi hanno bisogno di molecole non proteiche chiamate cofattori – I cofattori possono essere di natura organica come ioni metallici – Altri sono molecole organiche chiamate coenzimi, come per esempio moltissime vitamine 89 3.15 Ogni reazione cellulare è catalizzata da un enzima specifico Check Perché ogni enzima agisce su un determinato substrato e non esistono invece enzimi in grado di accelerare più tipi di reazioni chimiche? 90 3.16 L’attività enzimatica può essere bloccata o regolata da molecole speciali Un composto in grado di interferire con l’attività di un enzima è chiamato inibitore – Se si unisce a un enzima con un legame covalente, l’inibizione è generalmente irreversibile – Se si unisce a un enzima con un legame debole, l’inibizione è reversibile 91 3.16 L’attività enzimatica può essere bloccata o regolata da molecole speciali Gli inibitori competitivi hanno una struttura simile al normale substrato dell’enzima e competono con esso per occupare il sito attivo Substrato Sito attivo Inibitore competitivo Enzima Legame normale del substrato Inibizione competitiva Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 92 3.16 L’attività enzimatica può essere bloccata o regolata da molecole speciali Gli inibitori non competitivi si legano all’enzima modificandone la forma in modo che il sito attivo non riesce più ad accogliere il substrato Substrato Sito attivo Enzima Legame normale del substrato Inibitore non competitivo Inibizione non competitiva Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 93 3.16 L’attività enzimatica può essere bloccata o regolata da molecole speciali La cellula usa gli inbitori per regolare il proprio metabolismo – Feedback negativo: il prodotto finale di una via metabolica è un inibitore di uno dei primi passaggi della via stessa – In questo modo più prodotto è disponibile, più è forte l’inibizione e viceversa – Il feedback negativo è uno dei più importanti meccanismi di regolazione del metabolismo cellulare 94 3.16 L’attività enzimatica può essere bloccata o regolata da molecole speciali Check Perché i meccanismi a feedback negativo permettono alla cellula di evitare sprechi? 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