Biochimica generale

CLASSIFICAZIONE NUTRIZIONALE

- Essenziali: devono necessariamente introdotti con l’alimentazione,

FENILANINA,

LISINA,

LEUCINA,

ISOLEUCINA,

METIONINA,

TREONINA,

TRIPTOFANO,

VALINA, FELIX LEVA TRE METRI

- Semi- essenziali: la loro sintesi ha origine da AA essenziali,

- Non essenziali: sintetizzati a livello endogeno,

- A condizionatamente essenziali: l’organismo deve assumere con la dieta

in particolari casi in cui la sintesi sia insufficiente.

IL LEGAME PEPTIDICO

Si stabilisce tra il C del gruppo COO- di un AA e l’N del gruppo N3 dell’AA

adiacente con liberazione di molecola di acqua e formazione di una unga

catena amminoacidica con estremità N- terminale e C- terminale.

I gruppi R sono coinvolti nella formazione di legami peptidici, bensì sporgono

lateralmente dalla catena principale della molecola, responsabili della sua

carica elettrica complessiva.

Il legame peptidico C-N non è un legame semplice, ma ha un parziale carattere

di doppio legame.

Il legame peptidico è un ibrido di risonanza tra 2 strutture limite grazie alla

delocalizzazione degli elettroni del doppio legame C=O e gli elettroni non ha

legame di N. fenomeno della risonanza: l’effetto elettronattrattore dell’O

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richiama il doppietto elettronico non condiviso presente sull’atomo di N,

generando una forma limite di risonanza in cui è presente un doppio legame

C=N, una carica positiva sull’N e una negativa sull’O

Il legame peptidico è rigido e planare: quattro atomi di CO-NH che lo definisce

e i due Ca che esso collega sono coplanari (piano immaginario ombreggiato,

che giace tra due carboni a degli AA successivi della catena peptidica). Tale

caratteristica impedisce rotazione intorno al legame peptidico C-N

Gli unici legami su ciò è possibile libera rotazione sono quelli che il Ca forma col

carbonio carbonilico e con l’azoto ammidico.

Il legame peptidico è un legame forte, la cui rottura può avvenire solo in

condizioni molto drastiche (alta temperatura o pH estremi) o in presenza di

specifici enzimi. LIVELLI STRUTTURALI DELLE PROTEINE

Il più importante è il livello di struttura primaria poiché da essa dipendono tutti

i livelli strutturali dipendono da lei.

primaria secondaria terziaria quaternaria

struttura tratti di catena struttura proteine formate da

amminoacidica polipeptidica che tridimensionale più subunità che

della proteina assumono un risultante dalle interagiscono tra loro,

ripiegamento regolare varie strutture ciascuna dotata di

e ripetitivo secondarie + tratti struttura terziaria

di raccordo

Le caratteristiche ripiegamento locale Tale struttura deriva Consiste

chimiche e della catena dalla combinazione nell’associazione,

funzionali di ogni polipeptidica a formare di più motivi mediante legami

proteina derivano strutture geometriche strutturali secondari chimici differenti, di

dalla composizione regolari e ripetute, uniti fra frammenti più catene

(numero di unità di stabilizzate da legami di raccordo, che nel polipeptidiche dette

ciascun idrogeno che si loro insieme subunità, ognuna con

amminoacido formano tra gruppi C-O formano dei domini. una specifica struttura

presenti nella e N-H di AA diversi. terziaria.

molecola) e dalla

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sequenza (ordine

in cui gli

amminoacidi sono

legati) degli

amminoacidi. DIGESTIONE E ASSORBIMENTO DELLE PROTEINE ALIMENTARI

La digestione delle proteine introdotte con la dieta ha inizio nello stomaco

che secerne il succo gastrico dove l’acido cloridrico converte il pepsinogeno

nella sua forma attiva di Pepsina -> enzima in grado di rammentare le proteine

e liberare pochi amminoacidi.

I prodotti di digestione della

Pepsina vengono ulteriormente

demoliti in Oligopeptidi e AA a

livello del duodeno.

GLI ENZIMI (manca la parte

iniziale degli enzimi)

Gli enzimi sono proteine che

svolgono un’attività catalitica nei

sistemi biologici, giocando un ruolo

fondamentale nella regolazione

delle varie vie metaboliche cellulari.

FUNZIONI CHE CARATTERIZZANO LE

REAZIONI CATALIZZATE DAGLI

ENZIMI

Attività di un enzima viene caratterizzata dalle condizioni in cui avviene la

reazione:

- Concentrazione del substrato ,

Per piccole concentrazioni di substrato, rimanendo costante la

concentrazione di enzima e tutti gli altri parametri, la velocità della

reazione è direttamente proporzionale alla concentrazione del substrato.

Aumento progressivamente la concentrazione di substrato ad un certo

punto la crescita lineare di prodotto si interromperà bruscamente, e la

velocità di trasformazione S in P si manterrà costante e la massima

possibile Vmax.

Il grafico mostra l’andamento della velocità di reazione enzimatica in

funzione della concentrazione di substrato:

la velocità di reazione, inizialmente proporzionale alla concentrazione di

substrato, raggiunge, per un eccesso di questo, una velocità massima (Vmax)

costante.

La velocità massima che si ha quando l’enzima è saturato dal substrato (cioè

quando in ogni istante, tutte le molecole enzimatiche si sono legate al

substrato e non sono più disponibili).

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Il modello cinetico che descrive l’andamento della velocità di una reazione

enzimatica, al variare della concentrazione del substrato fu proposto nel 1913

da Leonor Michaelis e Maud Mentene

Costante di MICHAELIS- MENTEN è una grandezza di ciascun enzima e

parametro fondamentale Per stabilire la l’attività di un enzima, al variare della

concentrazione del substrato

Km=1/2Vmax

La costante si definisce come concentrazione del substrato in grado di saturare

la metà dei siti attivi dell’enzima, in corrispondenza della quale V di reazione è

la metà di Vmax.

LA Km INDICA QUANTITATIVAMENTE TRA UN ENZIMA E IL SUO SUBSTRATO

Più basso sarà il valore di Km e più basso sarà la concentrazione di substrato

che permette di raggiungere la velocità di reazione pari alla metà della velocità

massima.

Effetto della Km sulla V di reazione di due enzimi che catalizzano la stessa

reazione di fosforilazione del glucosio:

- L’esochinasi ha una Km bassa rispetto alla Km della glucochinasi,

- L’affinità della esochinasi per il glucosio è quindi molto più elevata (100

volte) di quella della glicochinasi.

- Concentrazione dell’enzima ,

quando il substrato è in eccesso e quindi tutti gli altri parametri sono costanti,

la velocità della reazione è direttamente proporzionale alla

concentrazione dell’enzima.

Se si raddoppia la concentrazione dell’enzima, la velocità della reazione

raddoppia anch’essa.

Se si vuole dosare la quantità di enzima in un campione biologico, si può

risalire alla sua concentrazione mettendogli a disposizione un largo eccesso di

substrato e determinando il tempo stabilito quanto prodotto si è formato.

I valori di Km per la maggior parte degli enzimi sono compresi fra 10^3 e

10^5 mole/ litro.

Quindi per fare questi dosaggi, sono necessarie concentrazioni di substrato 50-

100 volte superiori a quella corrispondente alla Km, cioè concentrazioni di

substrato nel range di 10^-1 – 10^3 mole/ litro per essere sicuri di lavorare in

condizioni di velocità massima.

25 - pH,

Ogni enzima presenta un pH ottimale: pH col quale si ottiene la massima

attività enzimatica.

Il cambiamento del pH altera il grado di ionizzazione dei gruppi ionizzabili

presenti nell’enzima e nel substrato se è un composto ionico.

Al di fuori del pH ottimale, la velocità di reazione diminuisce per una delle

seguenti ragioni:

 c’è una diminuzione della capacità di legame enzima- substrato

dovuto alla repulsione delle molecole con la stessa carica o a causa della

perdita di carica sia sull’enzima che sul substrato,

 i gruppi funzionanti da catalizzatori nel sito attivo sono in uno stato

di ionizzazione adeguato.

- Attivatori e inibitori,

ATTIVATORI:

sostanze che, pur non essendo intimamente legate all’enzima, hanno la

proprietà di aumentare la velocità della reazione enzimatica, in quanto

permettono all’enzima di assumere una struttura adatta per potersi meglio

combinare con il substrato.

Sono attivatori numerosi cationi e alcuni anioni.

INIBITORI:

sostanze che diminuiscono l’attività di un enzima (inibitori reversibili) fino a

volte ad annullarla (competitori irreversibili).

- INIBIZIONE COMPETITIVA:

L’inibitore ha una forma (struttura molecolare) simile a quella del

substrato, quindi si lega all’enzima nel sito attivo occupandolo.

26 Il substrato non potendosi più legare, non si trasformerà in prodotto. Si

stabilisce quindi una COMPETIZIONE fra il substrato e l’inibitore nei

riguardi dell’enzima.

- INIBIZIONE NON COMPETITIVA:

L’inibitore si lega all’enzima in un punto diverso dal sito attivo.

Tale legame altera la struttura secondaria o terziaria dell’enzima

deformando indirettamente anche il sito attivo, che può ancora ricevere il

substrato ma ad una velocità molto rallentata

- Temperatura

La velocità di reazione aumenta con l’aumentare della temperatura fino a

raggiungere un picco.

Un eccessivo aumento (oltre i 60° C) può provocare la denaturalizzazione

dell’enzima con modifiche, spesso irreversibile, del sito attivo ed una

drastica riduzione dell’attività catalitica

DETERMINAZIONE DELL’ATTIVITA’ ENZIMATICA

Generalmente, al termine del prestabilito periodo di incubazione:

27 Si determina la concentrazione dei prodotti di reazione con comuni

 procedimenti colorimetrici o spettrofotometrici.

Solitamente il periodo di determinazione dell’attività enzimatica viene

 limitato alla fase iniziale, in quanto la velocità in questa fase è costante.

Prolungando il tempo di reazione, la velocità tende a diminuire o per

l’esaurirsi di substrato o per l’accumularsi dei prodotti di reazione.

La concentrazione degli enzimi , misurata come attività enzimatica, viene

espressa in U/ml (o U/L): unità enzimatiche contenute in un determinato

volume di campione.

Unità enzimatica U: nota che come unità internazionale di unità enzimatica UI

Quantità di enzima che, in condizioni ottimali, catalizza la trasformazione di 1

micromole di substrato in 1 minuto al una temperatura definita (37°)

GLI ISOENZIMI

In differenti cellule possono esistere enzimi che cat