Concetti Chiave
- Esistono diversi tipi di inibizioni reversibili che influenzano i parametri cinetici come Vmax e Km, a seconda di come l'inibitore si lega all'enzima.
- L'inibitore competitivo compete con il substrato per il sito attivo dell'enzima, aumentando la Km ma mantenendo invariata la Vmax.
- In presenza di inibitore competitivo, la reazione mostra curve di Michaelis-Menten diverse, dimostrando un'inefficienza crescente dell'enzima a catalizzare la reazione.
- Il trattamento con etanolo per l'ingestione di metanolo sfrutta l'inibizione competitiva, impedendo la formazione di sostanze tossiche legando l'enzima al posto del metanolo.
- Quando l'inibitore si lega al complesso enzima-substrato (ES), può ridurre sia la Vmax che la Km, aumentando apparentemente l'affinità dell'enzima per il substrato.
Indice
Tipi di inibizioni reversibili
Abbiamo diversi tipi di inibizioni reversibili, a seconda che l’inibitore si leghi sullo stesso sito attivo dell’enzima o meno oppure se si lega all’enzima già complessato ES o si lega all’enzima libero E. I vari tipi di inibizione reversibile modificano i parametri cinetici (Vmax, Km e Kcat). m1) Inibitore competitivo: l'inibitore (I) ha una struttura molto simile al substrato (S), per cui i due "competono" per il sito attivo dell'enzima. Se c'è l'inibitore (si forma complesso EI), il substrato non può entrare. Possiamo aggirare questo tipo di inibizione aumentando la concentrazione substrato. Visto che quindi dobbiamo aumentare la concentrazione su substrato significa che aumenterà anche la Km di un fattore α (sarebbe il potere dell’inibitore) e quindi in presenza dell’inibitore avremo un αKm. Questo α = 1 + / Ki. Il fattore α è sempre maggiore di 1, quindi andrà sempre ad aumentare la Km. La Vmax resterà invariata. Quindi l’equazione di Michelis per questo inibitore cambierà soltanto nel parametro della Km.
Effetti sull'equazione di Michaelis
Km aumenta, Vmax invariata. In questo grafico di Michaelis-Menten vediamo come con qualsiasi quantità di inibitore si tende sempre verso la stessa Vmax, ma le curve hanno pendenze diverse, a dimostrazione che quindi aumentando l’inibitore, l’enzima diventa “meno bravo” (Km più alta) a catalizzare la reazione. Questo invece è la rappresentazione spostata sul grafico di Lineweaver-Burk. Sull’asse delle Y viene riportata la Vmax e non a caso vediamo che con qualsiasi concentrazione di inibitore le rette hanno lo stesso valore sull’asse Y. Ovviamente la pendenza della retta varia poiché aumenta il rapporto Km/Vmax (non ti scordare che Km sarebbe la concentrazione del substrato), quindi le rette vanno a intersecare l’asse X sempre più verso lo 0. Inoltre la pendenza rappresenta anche la Ki perché abbiamo detto che più c’è pendenza -> più aumenta la Km -> quindi vuol dire che l’inibitore è più bravo a inibire. Valori alti di Ki, così come per Km, significano bassa affinità dell’enzima per l’inibitore.
Inibizione competitiva e trattamenti
L’inibizione competitiva si utilizza per trattare i pazienti che hanno ingerito metanolo poiché questo viene trasformato in una sostanza tossica, quindi si somministra dell’etanolo che è il suo inibitore competitivo, in modo che venga evitata la trasformazione del metanolo.
In questo caso l’inibitore si lega solo al complesso ES, cioè quando enzima e substrato si sono già uniti.
Quando l’inibitore lega il complesso (diventa ESI) parte dell’enzima che normalmente verrebbe riciclato resta intrappolato e quindi la Vmax della reazione si abbassa.
Anche Km diminuisce (come se aumentasse l affinità) perché la reazione sarebbe: E + S ES -> E + P Ma se parte di ES viene assorbita dall’inibitore, essendo una reazione all’equilibrio vuol dire che una quantità maggiore di enzima e substrato debbano associarsi per formare ES, quindi potremmo pensarla come un aumento di affinità (quindi diminuzione di Km).
Domande da interrogazione
- Quali sono i principali tipi di inibizione reversibile degli enzimi?
- Come influisce l'inibitore competitivo sui parametri cinetici dell'enzima?
- Qual è l'effetto dell'inibizione competitiva sull'equazione di Michaelis-Menten?
- In che modo l'inibizione competitiva viene utilizzata nel trattamento del metanolo?
I principali tipi di inibizione reversibile includono l'inibizione competitiva, dove l'inibitore compete con il substrato per il sito attivo dell'enzima, e altre forme che si legano all'enzima libero o al complesso enzima-substrato (ES). Questi tipi di inibizione influenzano i parametri cinetici come Vmax e Km.
L'inibitore competitivo aumenta il Km dell'enzima, rendendolo "meno bravo" a catalizzare la reazione, mentre la Vmax rimane invariata. Questo significa che, in presenza di inibitore, la concentrazione di substrato necessaria per raggiungere la metà della Vmax aumenta.
Nell'inibizione competitiva, l'equazione di Michaelis-Menten cambia solo nel parametro Km, che aumenta, mentre la Vmax rimane costante. Questo è visibile nei grafici di Michaelis-Menten e Lineweaver-Burk, dove le curve mostrano pendenze diverse ma convergono alla stessa Vmax.
L'inibizione competitiva viene utilizzata per trattare l'intossicazione da metanolo somministrando etanolo, che funge da inibitore competitivo. Questo impedisce la trasformazione del metanolo in sostanze tossiche, poiché l'etanolo si lega al sito attivo dell'enzima, evitando la formazione del complesso tossico.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
