Appunti completi di Biochimica, prof. Vago, libro consigliato Appunti di Biochimica, Catani, Savini, Guerrieri, Avigliano

DIPEPTIDE—>POLIPEPTIDE

STRUTTURE PROTEINE

Primaria—>Linea di amminoacidi ,dipende dalle molecole di Dna. La proteina riflette una parte

della sequenza di basi del Dna.Il messaggere intermedio è l’RNA.Talvolta alcune mutazioni di

aminoacidi possono alterare la funzione di proteine ,se il messaggio non viene veicolato in

maniera corretta.La mutazione può essersi generata nel tempo e la proteina viene riprodotta

con l’errore intrinseco al DNA

Secondaria—>E’ il primo grado di ripiegamento,in cui è implicato il gruppo R Pagina 9 di 34

alfa- elica=Interazione dei ponti idrogeno

Beta-foglietto=interazione dei ponti idrogeno

-Se voglio una proteina SOLUBILE in acqua(come la MIOGLOBINA) devo avere struttura

alfa-elica

-Se voglio una proteina molto RESISTENTE (come il COLLAGENE) devo avere una struttura

beta-fogliettO

Terziaria—>Ulteriore grado di ripiegamenti tridimensionali

interazioni ioniche che permette alle due catene di avvicinarsi tramite gli ioni.

Interazioni idrogeno(legami tra molecole) + covalenti(a causa di residui di zolfo) + Interazione

tra sequenze idrofobiche(legami tra molecole)

Fino a qui arrivano tutte le proteine

Ma alcune sono formate da più di una catena polipeptidi e raggiungono la struttura quaternaria

Quaternaria—>Ad esempio l’emoglobina,formata da 4 catene in cui ognuna trasporta una

molecola di Ossigeno.E’ tipica delle proteine che lavorano in gruppo,formate da più catene

Non funzionano se non quando raggiungo tale struttura

Se non vengono piegate bene,le proteine funzionano male

Una proteina si piega facendo una piega per volta(nel reticolo endo-plasmatico ruvido)

Deve essere ripiegata in maniera corretta per almeno 3 motivi:

-la funzione è strettamente legata alla sua struttura(come negli enzimi,in cui il sito catalitico

è specifico )

-Determina la sua localizzazione;se la proteina è destinata al nucleo c’è una sequenza esposta

(segnali responsabili di localizzazione) che la trasporta dove deve andare

-Capacità di interagire con altre proteine

PATOLOGIE DA ERRATO RIPIEGAMENTO

La PrP —> prodotta dai neuroni del cervello;una volta ripiegata male rimane lì ed è resistente

alla degradazione.Se l’accumulo è eccessivo ,causa la morte dei neuroni.

Il morbo della mucca pazza (epidemia in Inghilterra)—> le mucca avevano scatti irrazionali a

causa dell’ENCEFALOPATIA SPONGIFORME BOVINA.Il cervello diventa una spugna con

cellule morte.La malattia si era propagata dai polli alle mucche poiché si alimentavano con le

carcasse di altri animali.

L’epidemia sui bovini si è trasferita sull’uomo (MALATTIA DI JACOB)

Il problema è che il Prione era ripiegato male ma il secondo ripiegamento era in grado di

convincere le altre proteine in forma normale a ripiegarsi nel modo scorretto.

ALZEIMER E PARKINSON:

Parkinson —>Si depone nei neuroni, DOPAMINERGICI ,una proteina che non funziona più e

induce tossicità

Le proteine possono funzionare anche insieme ad altre molecole—> Emoglobina(con il gruppo

Eme),Lipoproteine,Glicoproteine ENZIMI SLIDE VI

zimo=lievito

Enzima=“ nel lievito “ Pagina 10 di 34

Pasteur credeva che le trasformazioni chimiche avvenissero solo in presenza di questi

microrganismi,sostenendo che all’interno vi fossero fermenti.

Gli enzimi sono proteine che si trovano all’interno del lievito(cellula eucariotica)

La fermentaizone è ad opera di enzimi.

Gli enzimi = sono catalizzatori biologici che velocizzano,catalizzano le reazioni chimiche

per renderle compatibili con la vita.Sono proteine eterogenee

Caratteristiche degli enzimi

-Migliaia di enzimi diversi

-Attività catalitica dipende dall’integrità della loro STRUTTURA(struttura-funzione)

-alta efficenza ,specificità(ogni substrato ha un enzima specifico) e regolabilità

-Aumentano la velocità di reazione (non influiscono sull’equilibrio chimico che rimane costante)

-Efficaci anche in piccole quantità e funziona anche alla fine della reazione(non è modificato

in modo permanente quindi è riciclabile)

Ogni reazione chimica catalizzata da un enzima avviene tramite la preliminare formazione del

complesso ENZIMA-SUBSTRATO:

Ogni enzima ha un SITO ATTIVO che si lega al SUBSTRATO(molecola su cui l’enzima agisce)

—> Interazione specifica che crea il complesso enzima-substrato—> CATALISI—> complesso

ENZIMA-PRODOTTO—> il prodotto viene rilasciato e l’enzima può essere riutilizzato

All’interno della reazione si ha la trasformazione dei reagenti in prodotti e il catalizzatore

NON SI MODIFICA

L’enzima è specifico,ossia è SPECIFICO grazie ad una fessura della proteina(SITO ATTIVO)

che si può suddividere in SITO DI LEGAME (che permette il legame con il substrato) e SITO

CATALITICO(piccolissima zona in cui i gruppi R degli amminoacidi catalizzano la reazione)

MODELLI D’INTERAZIONE ENZIMA-SUBSTRATO

Modello di Hermann Emil Fisher:CHIAVE-SERRATURA

Fischer era famoso per le proiezioni ,in particolare del Glucosio.Fischer ha preso una molecola

e l’ha schiacciata su un foglio

Modello CHIAVE-SERRATURA=legato alla perfetta complementarietà del substrato con

l’enzima. Conseguentemente si ha la formazione del complesso,la catalisi e il rilascio del

prodotto .Questo modello ha retto più di 60 anni.

Modello di Daniel Koshland : ADATTAMENTO INDOTTO

E’ un modello del 1958 ancora valido sempre legato alla complementarietà .L’enzima si adatta

in seguito al legame,all’interazione con il substrato.

L’enzima è dotato di flessibilità e ciò permette ,in seguito all’interazione con il substrato ,di

attuare un CAMBIAMENTO CONFORMAZIONALE per rendere i legame più stabile.

L’Esochinasi —>enzima nella sua forma aperta non reagisce con il substrato,quando arriva il

glucosio l’enzima interagisce e il sito attivo si richiude sul substrato.

VELOCITÀ DI REAZIONE

REAZIONE ESOERGONICA—> Reagenti e prodotti hanno energia diversa.

I reagenti hanno energia MAGGIORE rispetto ai prodotti. Pagina 11 di 34

ENERGIA DI ATTIVAZIONE=Barriera energetica che i reagenti devono superare per

rompere i legami chimici e formarne dei nuovi.Maggiore è l’energia di attivazione ,minore sarà

il numero di molecole in grado di superarla e più lenta sarà la reazione

I reagenti devono superare l’energia di attivazione(data dalla collisione di atomi provocata

dalla loro energia cinetica),ma questo superamento può avvenire in tempi troppo lunghi quindi

l’enzima abbassa l’energia di attivazione—>i reagenti sono più pronti ad arrivare più in fretta

ai prodotti superando più facilmente la soglia energetica di attivazione

Esempio:ESOCHINASI(sposta un fosfato dall’ATP al Glucosio)

L’esochinasi presenta un sito attivo + Abbiamo il Glucosio e l’ATP—>avvicinamneto e

orientamento dei reagenti che aumenta la probabilità di formare complessi + esclusione

dell’acqua+ distorsione e stiramento dei legami

ATTIVITÀ ENZIMATICA SLIDE VI/VII

1-POTERE CATALITICO

Il substrato ha la conformazione adatta per alloggiare nel siti attivo dell’enzima;si forma un

LEGAME REVERSIBILE SUBSTRATO-ENZIMA

Il substrato viene riconosciuto quando è vicino e orientato correttamente aumentando la

probabilità di creare complessi.

La specificità della reazione consiste nella COMPLEMENTARIETÀ tra sito attivo e substrato

L’enzima non subisce modificazioni permanente ed è dunque riciclabile.

2-MECCANISMI REGOLATORI

La cellula è un sistema dinamico quindi ha necessità diverse in tempi diversi.Le attività

enzimatiche vengono regolate da meccanismi di:

-Regolazione lenta:(ore-giorni)

Controllo genico della concentrazione di enzimi

chiama in causa il dna,che è colui che produce le proteine dunque gli enzimi tramite la

traduzione e trascrizione.Al dna arriva lo stimolo di srotolare quella sequenza di Dna che

codifica per quella specifica proteina e interviene il messaggero.Ci vuole tempo però per

produrre e mandarlo nel sito.

-Regolazione veloce:(secondo-minuti)

Andare in contro alle richieste della cellula in tempi brevissimi,Tramite—>

-La variazione della concentrazione del substrato determina un cambiamento nella velocità di

reazione

-Temperatura

-Ph

-Inibitori/attivatori

-Ormoni REGOLAZIONE VELOCE

Concentrazione del substrato—>EQUAZIONE MICHAELS-MENTEN

Biochimici importanti:

Maud Menten(1879-1960)

Leonor Michaels(1875-1949) Pagina 12 di 34

Tra i due nasce un sodalizio scientifico;lavorano e determinano valori,schemi,grafici e

l’equazione Michaels-Menten —>la velocità di reazione dipende dalla concentrazione del

substrato e dell’enzima

]x[S]

v=[E

Quando l’aggiunta di substrato è tale da superare la quantità di enzima disponibile

—>fase di stagnazione (prevalenza del substrato)

La velocità massima viene a coincidere con la SATURAZIONE dell’enzima.

Temperatura e Ph—>

Temperatura—>La velocità di reazione più alta=37°—> temperatura ideale affinché gli

enzimi funzionino ottimalmente.

La velocità di reazione tende ad aumentare con l’aumento della temperatura

Le proteine sono sensibili alla temperatura ,se modifico la temperatura cambiamo la sua

struttura con conseguente DENATURAZIONE + riduzione velocità di reazione.

PH—>

Si può individuare un pH ottimale e un intervallo di valori di pH entro cui l’enzima mostra la

L’amilasi è un enzima della saliva che funziona bene a PH neutro;se mi

massima efficienza.

sposto da 7 a 5 o da 7 a 9 l’amilasi non funziona più;a PH acido funziona invece la

Pepsina (a pH 1,5 )nello stomaco.

L’amilasi se la sposto in un ambiente acido,si carica positivamente e cambia la sua

attività (si carica di ioni H+).Se la sposto in un ambiente basico,si carica

negativamente . Inibitori—>

Sono sostanze che possono ridurre o bloccare l’attività enzimatica

Alcuni sono farmaci,altri veleni utilizzati per le distruzioni di massa

1)Attività reversibile—>Sono quelli che inibiscono temporaneamente l’attività di un

enzima che è ripristinata dopo un certo tempo.Si suddividono in:

-competitivi—>competono con il substrato per lo STESSO SITO ATTIVO .L’ inibitore

ha anch’esso la possibilità di legarsi al sito attivo (50%) ;visto che il sito è specifico se

è riempito dall’inib