Fisioterapia e professioni sanitarie - Appunti di biochimica

L'AZIONE DEGLI ENZIMI

1) L'enzima si lega col substrato per formare il complesso enzima-substrato. La reazione è ancora reversibile e relativamente veloce.

2) Il complesso ES subisce il cambiamento conformazionale che forma PE. È una reazione lenta e limitante (nel senso che limita la velocità della reazione) e soprattutto non reversibile.

3) L'enzima rilascia il prodotto. È una reazione veloce. La velocità globale di una reazione enzimatica è dunque regolata dalla formazione del complesso enzima-substrato.

EQUAZIONE DI MICHAELIS-MENTEN: La procedura matematica non verrà trattata. Leggere dal libro. L'equazione deve invece essere conosciuta a memoria!!!

Alla luce di quanto detto vediamo ora di rappresentare nuovamente l'andamento di una reazione enzimatica, osservando i dati presenti nell'equazione di Michaelis-Menten.

Km esprime la capacità dell'enzima di "pescare" i reagenti dal gruppo. Se Km

La capacità catalitica totale dipende da due fattori:

• quantità di enzima presente
• efficienza catalitica dell'enzima

Quantità di enzima presente

Si tratta di una regolazione lenta, in quanto dipende dalla presenza di altri fattori che regolano la quantità di enzimi disponibili. Tutte le strutture cellulari ed extracellulari (ad eccezione dell'eritrocita umano) sono sottoposte a un continuo ricambio e ad un equilibrio dinamico. Quindi la concentrazione di un enzima dipende da almeno quattro fattori:

1. velocità di sintesi del pro-enzima
2. velocità di attivazione trasformazione da precursore a enzima attivo
3. compartimentalizzazione intracellulare
4. velocità di degradazione

Velocità di attivazione

Il chimotripsinogeno è la forma inattiva dell'enzima chimotripsina. Questo enzima deve essere attivato solo nello stomaco quando arriva il cibo. A far perdere i pezzi necessari per

L'attivazione alchimotripsinogeno è un altro enzima, detto tripsina. La tripsina è attivata da un ormone, indicativo della quantità di cibo presente nello stomaco.

Compartimentalizzazione

Dentro la cellula ci sono tantissimi compartimenti ciascuno con un suo compito. Se un enzima è presente in un compartimento può essere inattivo mentre può essere attivo in un altro. L'esempio più importante di compartimentalizzazione è quello degli enzimi GLUT. Sono responsabili dell'ingresso di glucosio nella cellula. La velocità con la quale il glucosio entra nella cellula ha una grande importanza.

Ci sono degli enzimi che prendono il glucosio ematico e lo portano dentro la cellula. Quando la quantità di glucosio è alta molti di questi enzimi sono presenti. Se la quantità di trasporto deve diminuire le porzioni di membrana in cui sono presenti gli enzimi si invaginano e si vengono a creare delle vescicole. Gli

enzimi vengono così conservati all'interno di queste vescicole, pronte per essere fuse con la membrana quando necessario.

Velocità di degradazione

La degradazione è controllata da lisosomi, che hanno bisogno di ubiquitina (the kiss of death) per riconoscere l'enzima.

L'ubiquitina è una proteina molto piccola, altamente conservata (nel senso che si trova in una forma molto simile in diverse specie animali). Si tratta per cui di una proteina molto importante, capace di svolgere efficientemente la sua funzione. L'ubiquitina è attivata dall'ATP, a differenza degli enzimi proteolitici che non dipendono dall'ATP.

L'ubiquitina si lega alla proteina bersaglio ed il complesso proteina-ubiquitina è marcato per la distruzione.

Regolazione veloce

Tutti i processi precedentemente analizzati sono processi di regolazione lente.

Il primo processo di regolazione veloce affrontato è il pH.

Ogni enzima ha il suo pH ottimale

alla quale la sua attività è massima. Il pH ottimale può non corrispondere col pH in cui si trova l'enzima. Per ogni enzima esiste inoltre una temperatura ottimale alla quale la sua attività è massima. Analogamente al pH, la temperatura ottimale può non corrispondere con la temperatura in cui si trova l'enzima. A una temperatura inferiore la velocità diminuisce allo stesso modo che per tutte le reazioni chimiche. A una temperatura elevata rispetto alla temperatura ottimale la velocità diminuisce per via dell'effetto di denaturazione delle proteine.

Inibizione competitiva e non-competitiva: L'inibizione competitiva è caratterizzata dalla complementarietà di un inibitore competitivo per il sito attivo. Nell'inibizione non-competitiva l'inibitore non competitivo si lega all'enzima in un sito diverso dal sito attivo, producendo cambiamenti conformazionali che determinano il

Le caratteristiche delle membrane cellulari sono le seguenti:

• Asimmetria
• Impermeabilità a molte sostanze
• Strutture dinamiche e in movimento
• Sistemi di trasporto selettivi

Composizione delle membrane:

• Lipidi: elementi strutturali
• Proteine: si occupano del trasporto, ma anche di innumerevoli altre funzioni
• Carboidrati: svolgono principalmente una funzione di riconoscimento

Nell'immagine a lato possiamo osservare il rapporto tra lipidi e proteine in vari elementi cellulari. La mielina permette all'impulso nervoso di non venire disperso.

LIPIDI

I lipidi, apolari e insolubili in ambienti acquosi, possono essere suddivisi in quattro categorie:

• Acidi grassi
• Trigliceridi
• Fosfolipidi
• Colesterolo

I lipidi solubili sono invece rappresentati dal gruppo dei corpi chetonici.

Acidi grassi (o acili, o FFA)

Formula di base degli acidi grassi: CH₃-(CH₂)_n-COOH

Struttura simile agli alcani.

• Numero di C: da 2 a 22 (quasi sempre pari)
• Spesso lineari senza

ramificazioni– Catena corta (n≤6)– Catena media (6<n<12)– Catena lunga (≥12)

Gli acidi grassi saturi non presentano doppi legami. Sono caratterizzati solitamente da un alto punto di fusione e, per tale motivo, si trovano solidi a temperature ambiente.

Esistono poi gli acidi grassi mono-insaturi, che possiedono un doppio legame (cis, forma ad angolo o trans, forma lineare).

Gli acidi grassi polinsaturi sono caratterizzati da più doppi legami (in generale da 2 a 6).

Hanno un basso punto di fusione e si trovano liquidi a temperatura ambiente. I doppi legami degli acidi grassi polinsaturi sono solitamente di tipo cis.

es.

I grassi artificiali (margarina) sono composti per il 50% da legami cis e per il 50% da legami trans. La forte presenza di acidi grassi trans può portare a problemi cardiovascolari, come l'aterosclerosi.

à

Trigliceridi (o triacilgliceroli o TG) Glicerolo + 3FFA

I trigliceridi sono formati da una molecola di glicerolo in cui i tre

Atomi di carbonio si legano a tre molecole di acidi grassi. I trigliceridi sono tra i composti più idrofobici che esistano. Hanno inoltre la maggior concentrazione di materiale grasso in rapporto al volume.

Fosfolipidi (o fosfogliceridi o PL)

Hanno una struttura simile ai trigliceridi. Il glicerolo si lega però qui solo a due catene di acidi grassi e forma il terzo legame con il fosforo. A questo gruppo fosforico è legata un'altra molecola, chiamata base del fosfogliceride.

I fosfolipidi hanno una parte idrofobica e una parte idrofilica. Si tratta per cui di molecole anfifiliche. Grazie a questa loro proprietà fanno da tramite tra la materia grassa e l'acqua.

I fosfolipidi hanno la seguente configurazione, riportata anche nell'immagine a lato:

C1: FFA C16, spesso saturo