Biochimica - prima parte

GRAFICO DI LINEWEAVER-BURK

Questo grafico è detto dei doppi reciproci

per la determinazione di Vmax e Km

Man mano che aumenta la

concentrazione dell’inibitore, per

raggiungere una determinata velocità di

reazione, sono richieste concentrazioni

sempre più elevate del substrato.

L’inibitore non ha effetto sulla Vmax, ma aumenta il valore di Km, perché

è necessaria una maggiore concentrazione di substrato per raggiungere la Vmax.

Il metotressato è un analogo strutturale del diidrofolato, coenzima della diidrofolato reduttasi (biosintesi dei

nucleotidi) si lega all’enzima mille volte più saldamente del suo substrato naturale. Viene utilizzato come

farmaco antitumorale.

B) inibizione incompetitiva

Il sito di inibizione diventa accessibile all’inibitore solo dopo le

modifiche conformazionali indotte dal legame con il substrato. Il legame

enzima substrato comporta una modifica della conformazione

dell’enzima che permette all’inibitore di legarsi all’enzima.

Gli inibitori incompetitivi si legano in siti diversi da quelli del

substrato, ma solo al complesso ES.

Quando l’inibitore si lega al complesso ES si genera un nuovo complesso ternario ESI. Per la legge di Azione

di massa l’equilibrio della reazione si sposta verso dx.

In realtà, l’effetto dell’inibitore è quello di aumentare la quantità di S legato ad E e questo porta ad un apparente

aumento dell’affinità E-S ed una diminuzione della Km Poichè l’inibitore

necessita del legame del substrato con l’enzima, diventa attivo in presenta

di alte concentrazioni di substrato, quindi diminuisce la Vmax.

Un inibitore incompetitivo non ha effetto sulla pendenza del grafico,

mentre Vmax e Km diminuiscono in egual misura.

Vmax non può mai essere

raggiunta, anche a concentrazioni

di substrato elevate.

L’inibitore è inattivo a basse concentrazioni di substrato, in cui

l’enzima è presente prevalentemente in forma libera. Quando la

concentrazione del substrato è tale per cui è presente un’alta

concentrazione del complesso [ES], l’inibitore diventa efficace.

C) inibizione mista (NON competitiva)

L’inibitore non competitivo si lega ai siti dell’enzima che

partecipano sia al legame con il substrato che alla catalisi, ma

non interferisce con il legame del substrato con il sito attivo.

Si può legare solo successivamente alla formazione del legame

ES. È un caso particolare di quella mista. L’aumento della

concentrazione del substrato non può annullare l’inibizione

perché NON competono per lo stesso sito. La Km non cambia

ma cambia solo la Vmax.

L’inibitore misto, invece, si lega a siti diversi di quelli del

substrato, può legarsi sia a E sia a ES. Si può legare anche in assenza di substrato mentre quando è presente il

substrato si comporta da inibitore non competitivo.

Vmax e Km apparente sono modificate:

- Vmax sempre modifica (sia misto che non competitivo)

- Km costante se I è non competitivo (perché si deve sempre legare prima il substrato

Km=affinitàxsubstrato

- Km minore se I è misto (il substrato diventa più affine all’enzima e la reazione non procede perché

nonostante l’enzima cerchi di prendere sempre più substrato per trasformarlo in prodotti, questo non avviene

perché è occupato dall’inibitore)

La Km non fa avvenire la reazione ma è solo una misura di affinità.

CARBOIDRATI

La formula empirica dei carboidrati è (CH O) . Presentano una struttura monomerica o polimerica. Possono

2 n

essere divisi in classi:

- Monosaccaridi

- Oligosaccaridi (formati dall’unione di 2-11 monomeri)

- Polisaccaridi (formati da più di 11 monomeri)

Hanno diverse funzioni:

- Sono una fonte energetica (es. Glucosio e amido)

- Materiali strutturali (es. Cellulosa e lignina)

- Riconoscimento proteina-proteina e cellula-cellula (glicoproteine)

MONOSACCARIDI O ZUCCHERI SEMPLICI

Sono costituiti da una sola unità di poliidrossialdeide o poliidrossichetone. Lo scheletro dei monosaccaridi è

costituito da una catena di atomi di carbonio non ramificata in cui tutti gli atomi di carbonio sono legati da

legami singoli. Uno degli atomi di carbonio è legato con un doppio legame a un atomo di ossigeno, formando

un gruppo carbonilico .Tutti gli altri atomi di carbonio invece hanno come sostituente un gruppo ossidrilico.

Aldosio: se il gruppo carbonilico è ad una delle estremità della catena carboniosa

Chetosio: se il gruppo carbonilico è in qualunque altra posizione

In genere i monosaccaridi contengono uno o più atomi di carbonio asimmetrici (chirali) e quindi sono presenti

in natura in forme isomeriche otticamente attive.

La gliceraldeide contiene un centro chirale, quindi, ha due diversi isomeri ottici o enantiomeri (D o L)

La maggior parte degli esosi presenti negli organismi

appartiene alla serie degli isomeri D.

EPIMERI

Quando due zuccheri differiscono soltanto nella

configurazione intorno a un atomo di carbonio

ISOMERO: stessa formula chimica ma con struttura

differente

DIASTEROSIOMERI: I monosaccaridi costituiti da più

di tre atomi di carbonio possiedono più atomi di

carbonio asimmetrici e per questo motivo possono esistere non solo sotto forma di enantiomeri, ma anche di

diastereoisomeri, isomeri che non sono l’immagine speculare l’uno dell’altro.

(Ricordarci D-ribosio, D-glucosio, D-mannosio, D-fruttosio)

ANOMERI

In soluzione acquosa, gli zuccheri possono assumere una forma ciclica da anello. Il gruppo carbonilico forma

un legame covalente con l’atomo di ossigeno di un gruppo ossidrilico posto lungo la catena. La formazione di

queste strutture ad anello è il risultato di reazioni tra aldeidi o chetoni e alcoli, che producono emiacetali o

emichetali. Si originano due forme stereoisomeriche, alfa e beta.

Sono detti ANOMERI, perchè differiscono soltanto a livello della sterochimica dell’atomo di carbonio

Emiacetalico

Derivati degli esosi, monosaccaridi modificati

I carboidrati possono essere modificati mediante l’addizione di sostituenti diversi dai gruppi Ossidrilici. Negli

amminozuccheri, un gruppo -NH2 sostituisce uno dei gruppi ossidrilici dell’esosio corrispondente. Sono spesso

esposti sulle superfici cellulari, come parti di glicoproteine e glicolipidi.

La fosforilazione rende gli zuccheri anionici: rimangono intrappolati nella cellula. La fosforilazione crea

intermedi reattivi: formano facilmente legami con altre molecole

DISACCARIDI

I disaccaridi (come il maltosio, il

lattosio e il saccarosio) sono costituiti

da due molecole di monosaccaride

uniti da un legame O-glicosidico.

Questo legame si forma quando un

gruppo ossidrilico di uno zucchero

reagisce con l’atomo di carbonio anomerico dell’altro zucchero. Il composto generato è chiamato glicoside. Il

legame N-glicosidico unisce il carborio anomerico di uno zucchero con un atomo di azoto nelle glicoproteine

e nei nucleotidi

Il legame glicosidico

Un'aldeide o un chetone possono reagire con un alcol, formando

rispettivamente un emiacetale o un emichetale. L’aggiunta di una

seconda molecola di alcol produce un acetale o un chetale. Quando il secondo gruppo alcolico fa parte di

un’altra molecola di zucchero, si forma un legame glicosidico.

Un disaccaride si forma quando un gruppo alcolico (-OH) di una molecola condensa con un l’emiacetale

intermolecolare dell’altra. Si elimina una molecola d’acqua e si forma il legame glicosidico. L’inverso di questa

reazione è l’idrolisi, cioè l’atto dell’acqua sul legame glicosidico

Zucchero riducente

Uno zucchero riducente è un monosaccaride o disaccaride che possiede un gruppo carbonilico libero (aldeidico

o chetonico)

Lo zucchero riducente cede elettroni, ossidandosi da aldoso (-CHO) ad acido carbossilico (-COOH). Il rame

(II) Cu2+ (ione rameico, blu) si riduce a rame (I) Cu2O (ossido rameoso), formando uno precipitato rosso-

arancio (test di Fehling o Benedict)

LATTOSIO

Il lattosio è formato una molecola di glucosio e una molecola di

galattosio legati con un legame b-glicosidico tra il carbonio

anomerico (C1) del galattosio e d il C4 del glucosio. È uno zucchero

riducente (l’O legato al carbonio anomerico non è impegnato in

legami e può ossidarsi).

Viene idrolizzato dall’enzima b-gattosidasi o lattasi. Il galattosio

viene poi empimerizzato a glucosio e poi assorbito.

Intolleranza al lattosio:La beta-galattosidasi è un’enzima intestinale. In caso di carenza/assenza di questo

enzima, il disaccaride non scisso transita velocemente verso il colon. Nel colon, la fermentazione batterica

genera biossido di carbonio e acqua e acidi irritanti. È ora disponibile un tipo di latte in cui il lattosio è stato

già idrolizzato.

SACCAROSIO È il comune zucchero da tavola, è formato da una molecola di glucosio

e da una molecola di fruttosio legate con un legame glicosidico

(configurazione alfa nel glucosio e configurazione beta del fruttosio) che

unisce i due carboni anomerico (C1 nel glucosio e C2 nel fruttosio). Non

è uno zucchero riducente . Si ottiene per estrazione dalla barbabietola da

zucchero e dalla canna da zucchero. Viene scisso in due componenti

monosaccaridici dall’enzima saccarasi.

MALTOSIO

È formato da due molecole di glucosio unite da un legame alfa-1,4-glicosidico. È uno zucchero riducente. In

natura si trova in quantità discrete solamente nei semi germogliati. Si produce per idrolisi dall’acido che è

costituito da amilolsio e amilopectina, un polimero ramificato, legami alfa(1->4) e alfa(1->6) glucosidici. Viene

idrolizzato dalla maltasi, che possiede la stessa locazione della lattasi.

La birra viene prodotta dalla fermentazione alcolica dei carboidrati presenti nei cereali in forma di

polisaccaridi. Inizialmente si demoliscono i polisaccaridi con il processo di maltazione (germinazione dell’orlo

dino ad ottenere gli enzimi necessari all’idrolisi dei legami beta della cellulosa e altri enzimi quali maltasi e

la alfa-amilasi). Quindi si aggiunge il lievito che ossida il piruvato formato dalla glicolisi a CO2 e H2O.

Quando tutto l’ossigeno presente nel mosto è consumato, il lievito innesca il metabolismo anaerobico del

glucosio a etanolo e CO2. La schiuma dipende dalla quantità di proteine disciolte e non digerite dagli enzimi

proteolitici liberati dal processo di maltazione.

INDICE GLICEMICO E CARICO GLICEMICO

L'indice glicemico (IG) è un sistema di classificazione numerica utilizzato per misurare la velocità di digestione