Appunti di Biochimica

INIBIZIONE ENZIMATICA

Gli enzimi possono essere inibiti da composti capaci di

combinarsi con la molecola enzimatica in modo reversibile o

irreversibile.

Nell’inibizione irreversibile l’inibitore si lega

covalentemente al sito attivo o distrugge un gruppo funzionale necessario per l’attività catalitica

dell’enzima. 13

Nell’inibizione reversibile l’inibitore si lega attraverso legami deboli all’enzima e può essere

rimosso.

- INIBIZIONE ENZIMATICA REVERSEBILE: INIBIZIONE COMPETITIVA si verifica

quando un enzima viene in contatto con un composto simile al substrato, capace di legarsi al

sito catalitico, ma che non può essere trasformato dall’enzima.

- INIBIZIONE ENZIMATICA REVERSIBILE: INIBIZIONE NON COMPETITIVA si

verifica quando l’inibitore non si lega al sito catalitico dell’enzima, ma ad un altro sito, il

legame modifica l’enzima impedendo la formazione del prodotto.

    

Processo metabolico: A – e1 B – e2 C – e3 D – e4 E – e5 prodotto finale

Di solito è sempre presente almeno un enzima di regolazione, cioè un enzima che può essere

    

regolato: A – e1 B – e2 C – e3 D – e4 E – e5 prodotto finale che ritorna all’ e2.

REGOLAZIONE DEGLI ENZIMI può avvenire con meccanismi differenti:



- Induzione/repressione genica della biosintesi dell’enzima posso variare il numero di

molecole di enzima presenti in cellula. Inoltre esistono enzimi: costitutivi (sempre presenti

nelle cellule), e induttivi/adattativi (vengono prodotti solo quando servono, ad esempio in

risposta a un determinato stimolo).



- Regolazione allosterica gli enzimi allosterici sono enzimi formati da più subunità e

presentano oltre al sito catalitico un sito regolatore o allosterico. Al sito regolatore può legarsi

un composto che modula l’attività enzimatica,chiamato effettore allosterico. Gli effettori

allosterici possono essere: positivi aumentano la velocità di trasformazione, aumentando

l’interazioneenzima-substrato; negativi diminuiscono la velocità di trasformazione, diminuendo

l’interazioneenzima-substrato

L’enzima allosterico interagisce con l’effettore positivo, il sito catalitico si modifica e aumenta

l’affinità per il substrato. L’enzima allosterico interagisce con l’effettore negativo, che fa

variare il sito catalitico diminuendo l’affinità per il substrato



- Modificazione covalente della molecola enzimatica Si può modificare l’attività di un enzima

mediante l’attacco o il distacco di un raggruppamento chimico a/da uno o più residui di

aminoacidi presenti nell’enzima. Un esempio è il processo di fosforilazione e defosforilazione:

un fosfato inorganico (P) viene attaccato a /staccato da un aminoacido che fa parte dell’enzima.

Si tratta di un processo reversibile.

Un caso particolare riguarda enzimi prodotti come precursori inattivi (proenzima o zimogeno):



proenzima o zimogeno enzima. L’attivazione comporta il distacco idrolitico di un frammento

peptidico, non è reversibile. Esempi: enzimi digestivi; enzimi della coagulazione del sangue



- Associazione/dissociazione di monomeri L’enzima è costituito da più monomeri

(oligomerico) e può esistere in due forme: dissociata inattiva e associata attiva. 14

BIOENERGETICA E METABOLISMO

Il METABOLISMO è la somma di tutte le trasformazioni chimiche che avvengono una cellula o in

organismo.

- CATABOLISMO comprende le reazioni di demolizione di substrati con produzione di energia

- ANABOLISMO comprende le reazioni che permettono di sintetizzare molecole complesse

partendo da precursori semplici, utilizzando energia

 0’

A + B X + C DELTA G > 0 + 5000 (Kcal/mole) REAZIONI

 0’

D + X E + F DELTA G < - 10000 (Kcal / mole) ACCOPPIATE

A + B + D -> C + E + F

0’ 0’

DELTA G = (+ 5000 – 10000) = - 5000 (Kcal/mole) DELTA G < 0

REAZIONI CATABOLICHE ENERGIA REAZIONI ANABOLICHE

Le reazioni cataboliche sono accoppiate a quelle metaboliche

ATP (adenosina trifosfato) L’ATP è considerata la moneta energetica delle

cellule, ed è un composto ad alta energia.

 

ATP energia ADP + Pi

 

ADP energia AMP + Pi

Si tratta di composti che hanno un’energia libera di idrolisi molto elevata, nella molecola sono

presenti legami ad alta energia cioè legami che quando vengono rotti danno luogo ad una

liberazione di almeno 7,5 Kcal/mole (30,5 KJ/mole).Tra i legami a più alta energia ci sono:

- I legami covalenti che si instaurano per reazione tra due residui acidi detti legami anidridici.

- I legami covalenti, che si instaurano tra un gruppo tiolico (SH) e un gruppo acido detti legami

tioesterei. COMPOSTO LEGAME

Fosfoenolpiruvato (PEP) Enol - fosforico

1,3 bisfosfoglicerato Anidridico

Fosfocreatina N - fosforico

Acetil - CoA Tioestereo

ATP Anidri dico

Succinil - CoA Tioestereo 15

 

SINTESI DI ATP: ADP + Pi energia ATP

I meccanismi che le cellule hanno a disposizione per sintetizzare l’ATP sono 2:

FOSFORILAZIONE A LIVELLO DI SUBSTRATO e FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA.

- FOSFORILAZIONE A LIVELLO DI SUBSTRATO sfrutta l’accoppiamento tra la reazione

di sintesi dell’ATP (endoergonica) e una reazione fortemente esoergonica (che libera energia)

rappresentata dalla rottura di un legame ad alta energia presente in un substrato.

- FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA è un processo mitocondriale in cui l’ossidazione dei

coenzimi ridotti sulla catena respiratoria viene accoppiata con il processo di fosforilazione

dell’ADP in ATP.

La riossidazione dei coenzimi ridotti avviene grazie alla catena di trasporto degli elettroni o

catena respiratoria.

I processi di ossidazione dei substrati a livello cellulare avvengono per deidrogenazione e

+

producono coenzimi in forma ridotta (NADH+H ;FADH ).

2

+ +

NAD / NADH + H è un coenzima di ossido-reduttasi (deidrogenasi), che accetta/cede un protone

e 2 elettroni da/a substrati.

FAD / FADH è un

2

coenzima di ossidoreduttasi

(deidrogenasi), che

trasferisce due protoni e

2elettroni da/a substrati.

Anche per la fosforilazione

ossidativa ho due processi

accoppiati: 16

1. riossidazione sulla catena respiratoria dei coenzimi, rilascia energia (processo esoergonico)

2. processo di sintesi ATP, assorbe energia (processo endoergonico)

La CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI (o catena respiratoria) è composta da 4

+

complessi proteici che agiscono come trasportatori di H e di elettroni. Inoltre sono coinvolti il

coenzima Q (ubichi none – un chinone liposolubile) e il citocromo C (una proteina associata alla

+

superficie esterna della MMI). I complessi I, III, IV sono pompe protoniche: portano H dalla

matrice allo spazio intermembrana -

L’accettore finale degli elettroni è l’ossigeno che viene ridotto ad H O (servono 4e per mole di O ):

2 2



+ -

½ O + 2H + 2e H O

2 2

Poiché la MMI è impermeabile ai protoni si crea un gradiente protonico che genera un potenziale

elettrochimico. I protoni sotto la spinta del gradiente elettrochimico tendono a fluire verso la

+

matrice. Gli H possono entrare nella matrice solo in corrispondenza del complesso enzimatico

dell’ATP – Sintasi +

L’ingresso degli H avviene a favore di gradiente e quindi è in grado di liberare energia (forza

motrice protonica) che serve all’ATP-sintasi per formare ATP (teoria chemio-osmotica). 17

+ +

Quando una molecola di NADH+H viene riossidata a NAD si ha una liberazione di energia che

permette di formare 3 ATP (2,5 ATP).

Dalla riossidazione di 1 molecola di FADH si ha una liberazione di energia tale da produrre 2 ATP

2

(1,5 ATP).

Gli agenti disaccoppianti provocano il disaccoppiamento della fosforilazione dell’ADP dal trasporto

degli elettroni, l’energia viene dissipata sotto forma di calore. Un disaccoppiante endogeno è la

termogenina o proteina disaccoppiante 1 (UCP1) che si trova nel tessuto adiposo bruno.

METABOLISMO DEI GLUCIDI

La disponibilità di glucosio è essenziale per il corretto funzionamento di alcuni tessuti come il

sistema nervoso, la midollare del surrene e gli eritrociti, che utilizzano il glucosio come fonte

energetica principale o esclusiva.

Inoltre i carboidrati sono necessari per il catabolismo dei lipidi.

La DIGESTIONE DEI GLUCIDI avviene:

- nella CAVITA’ ORALE con la ptialina (o a amilasi salivare) che scinde i legami glicosidici



a1 4 non terminali. Produce destrine, maltosio ecc.

- nell’INTESTINO TENUE può avvenire:

 INTRALUMINALE con a amilasi pancreatica che scinde i legami glicosidi a14,

producendo maltosio, lato triosio e destrine limite.

 MEMBRANA ENTEROCITI con i disaccaridi e oligosaccaridi (lattasi, saccarasi, maltasi,

isomaltasi) ASSORBIMENTO DEI MONOSACCARIDI

SGLT1 è un trasportatore di Na+ - glucosio (e galattosio) per

simporto (trasporto attivo secondario) 18

GLUT2 è un trasportatore del glucosio (trasporta anche galattosio e fruttosio) (trasporto facilitato)

GLUT5 è un trasportatore del fruttosio (trasporto facilitato)

Dopo un pasto ricco di carboidrati aumenta la glicemia cioè la concentrazione di glucosio nel

sangue. La glicemia lontano dai pasti è di 80-100mg/100ml di sangue; mentre dopo un pasto nel

giro di 40-60 minuti i valori passano a circa 120-130mg/100ml.

La regolazione della glicemia è legata a 2 ormoni: INSULINA e GLUCAGONE.

L’INSULINA è un ormone di natura proteica sintetizzato nel pancreas dalle cellule B delle isole

del Langerhans. L’insulina viene liberata quando la glicemia aumenta, ha il compito di riportarla

al valore normale, cioè abbassarla. È un ormone ipoglicemizzante e favorisce l’utilizzo del

glucosio. La sua funzione principale è stimolare le sintesi cioè la fase anabolica del metabolismo a

livello di metabolismo glucidico, lipidico e proteico.

Il GLUCAGONE è un polipeptide di 29 aminoacidi sintetizzato dalle cellule a delle isole di

Langerhans del pancreas, viene secreto in risposta ad ipoglicemia. Il glucagone agisce quando la

glicemia si abbassa, la riporta al valore normale, cioè la innalza. È un ormone iperglicemizzante.

Il principale tessuto bersaglio è il fegato, inoltre agisce anche sul tessuto adiposo. La sua principale

funzione è stimolare la fase catabolica del metabolismo.

L’INGRESSO DEL GLUCOSIO IN CELLULA è dovuto a dei trasportatori specifici: GLUT

TIPO TESSUTO CARATTERISTICHE

GLUT1 Ubiquitario, globuli rossi Insensibile all’insulina Ingresso d