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Enzimi e Classificazione

La funzione degli enzimi è quella di abbassare l'energia di attivazione della reazione e quindi di aumentare la velocità della reazione stessa. L'energia utilizzata per aumentare la velocità delle reazioni enzimatiche deriva da interazioni che si formano tra il substrato e l'enzima. Per iniziare una reazione chimica i reagenti devono assorbire una quantità di energia chiamata energia di attivazione. L'enzima velocizza la reazione abbassando l'energia di attivazione. La regolazione enzimatica può essere di due tipi: Regolazione allosterica è una regolazione di un enzima o di una proteina mediata da una molecola detta effettore che si lega al sito allosterico e può modulare l'attività enzimatica. L'altro tipo di regolazione enzimatica è la modificazione covalente, in essa si aggiunge un gruppo fosfato all'enzima, rendendolo più attivo per poi.

rilasciarlo. Gli enzimi si classificano in:

• TRANSFERASI: catalizzano il trasferimento di gruppi funzionali, un esempio sono le chinasi (le chinasi sono presenti in numerose vie come ad esempio nella glicolisi dove troviamo l'esochinasi nella 1 tappa, in generale l'esochinasi trasferisce il gruppo fosfato a qualsiasi esoso)
• IDROLASI: catalizzano le reazioni di idrolisi, un esempio sono le fosfatasi
• LIGASI: catalizzano la formazione di un legame tra due molecole
• OSSIDOREDUTTASI: catalizzano reazioni di ossidoriduzione, ovvero reazioni in cui un riducente cede elettroni a una specie ossidante e l'esempio per eccellenza sono il NAD e il FAD
• ISOMERASI: catalizza la conversione di un isomero ad un altro, ad esempio la trioso fosfato isomerasi
• LIASI: catalizza la rottura di legami chimici

Le deidrogenasi sono una sottoclasse delle ossidoreduttasi, esse catalizzano reazioni di ossidoriduzione di due atomi di idrogeno da un substrato donatore ad uno accettore. Le deidrogenasi utilizzano

Come substrato un coenzima che a seconda delle condizioni metaboliche andrà incontro a riduzione o ad ossidazione; i coenzimi più comuni sono NAD+, FAD e NADP+. Il NAD e FAD sono dei coenzimi, essi sono trasportatori di elettroni e protoni. Essi si riducono a NADPH e FADH2. Una volta ridotti per poter proseguire devono essere ossidati e ciò avviene nella fosforilazione ossidativa, ma in mancanza di ossigeno si ossidano cedendo elettroni e protoni al piruvato che si riduce.

FERMENTAZIONE LATTICA

La fermentazione lattica è un processo metabolico nel quale il piruvato viene ridotto al lattato mediante l'enzima lattato deidrogenasi in presenza del coenzima NADH che viene ossidato a NAD+, indispensabile per continuare la glicolisi. In questa reazione il piruvato si riduce. Il lattato presente nei muscoli e nei tessuti verrà portato dal sangue fino al fegato dove verrà riossidato a piruvato.

Il ciclo di Cori è un ciclo metabolico che, tramite la

La circolazione sanguigna lega il fegato, che produce glucosio, ai muscoli, che producono lattato. Quando la richiesta di ATP è superiore al flusso ossidativo, come nei casi di sforzo muscolare, le fibre muscolari ricorrono alla produzione di lattato. Questo viene trasportato al di fuori della cellula muscolare per essere immesso nel circolo sanguigno e quindi inviato al fegato.

Nel fegato, il lattato viene riossidato dalla lattato deidrogenasi a piruvato che, a sua volta, viene convertito mediante gluconeogenesi in glucosio.

Il glucosio, prodotto dal fegato, sempre tramite il circolo sanguigno torna al muscolo, dove può essere sottoposto ad un ulteriore processo glicolitico oppure essere conservato nelle riserve di glicogeno.

In molti organismi, un processo centrale di conservazione dell'energia è la tappa di ossidazione del glucosio a CO2, in cui parte dell'energia dell'ossidazione viene conservata nell'ATP mentre gli elettroni vengono trasferiti.

all'O2. Le reazioni di ossidoriduzioni possono essere descritte come due semi reazioni; gli elettroni tendono a spostarsi verso la semi-reazione con il potenziale di riduzione più alto. METABOLISMO DEI LIPIDI I lipidi sono un'importante classe di complessi organici di origine vegetale o animale. I lipidi sono insolubili in acqua e solubili in soluzioni apolari, hanno una funzione energetica, ovvero un potere calorico doppio rispetto ai glucidi e alle proteine. Possono essere divisi in lipidi semplici formati principalmente da carbonio e idrogeno mentre l'ossigeno vi è contenuto in piccole quantità, i più diffusi sono i gliceridi. E i lipidi complessi che oltre al carbonio e all'idrogeno contendono anche una componente di diversa natura chimica come uno zucchero, una proteina ecc pertanto la quantità di ossigeno sarà maggiore. Di questo gruppo fanno parte i fosfolipidi, i glicolipidi e le lipoproteine. I lipidi però sidistinguono principalmente in: Lipidi idrolizzabili e lipidi non idrolizzabili. I lipidi svolgono all'interno della cellula diversi ruoli: Un ruolo di riserva energetica, infatti, il loro apporto energetico è più del doppio rispetto a quello di glucidi e/o proteine. Un ruolo strutturale come, ad esempio, i fosfolipidi che fanno parte delle membrane cellulari. Un ruolo funzionale, infatti, sono indispensabili alla cellula per il suo normale funzionamento. I trigliceridi sono formati da 3 acidi grassi legati ad una molecola di glicerolo. Il glicerolo è formato da 3 atomi di carbonio ognuno legato con un gruppo ossidrile, mentre un acido grasso è una lunga catena idrocarburica non ramificata alla cui estremità è presente un gruppo carbossilico. I lipidi iniziano ad essere digeriti nella bocca ad opera di lipasi linguali, poi la loro digestione prosegue nello stomaco sottoposti a lipasi gastrica ed infine si completa nell'intestino ad opera delle

lipasi pancreatiche. Poiché i trigliceridi sono sostanze idrofobe, devono essere trasformati in molecole più semplici per facilitare il compito agli enzimi digestivi. La prima tappa consiste nella conversione, ad opera dei Sali biliari, dei grassi alimentari in micelle (aggregato di molecole) miste formate da Sali biliari + trigliceridi. Successivamente vari enzimi come la lipasi pancreatica idrolizza i trigliceridi a 2-monogliceridi e acidi grassi, proseguendo la scissione del trigliceride che alla fine del processo di idrolisi enzimatica presenterà come prodotti glicerolo, acidi grassi, 2-monogliceridi, colesterolo. Questi prodotti arriveranno nelle cellule epiteliali per diffusione e riassemblati in chilomicroni (lipoproteine complesse) che viaggiano nel plasma sanguigno. Questi prodotti potranno essere utilizzati dalle varie cellule per scopi energetici o accumulate come riserva energetica nel tessuto adiposo. Il tessuto adiposo è formato da cellule denominate

Adipociti e contiene più del 95% dei trigliceridi presenti nel nostro organismo. Gli acidi grassi vengono mobilizzati dal tessuto adiposo attraverso 2 ormoni, glucagone ed adrenalina, che attivano il processo di mobilizzazione delle riserve dei trigliceridi attivando le lipasi (scissione del trigliceride). Adrenalina e glucagone stimolano la lipolisi, mentre l'insulina la impedisce quindi stimola la sintesi degli acidi grassi.

Una volta avvenuta la lipasi ormono sensibile del trigliceride che viene diviso in acido grasso e glicerolo. Il glicerolo verrà utilizzato come intermedio della glicolisi o della gluconeogenesi, mentre gli acidi grassi vengono trasportati all'interno del circolo sanguigno dalla proteina albumina fino alla cellula bersaglio.

Giunti all'interno del citoplasma della cellula bersaglio inizia la via di ossidazione degli acidi grassi ovvero il processo di beta ossidazione. L'acido grasso prima di entrare nel mitocondrio subisce diversi processi.

Inizialmente, un processo di attivazione che avviene nel citoplasma attraverso l'enzima Acil-Coasintetasi che lega il coenzima A al gruppo carbossilico dell'acido grasso consumando ATP. Gli acil-CoA formati nel citosol vengono legati transitoriamente al gruppo ossidrilico della carnitina, formando acil-carnitina. Questa transesterificazione è catalizzata dall'aciltransferasi 1 presente sulla membrana esterna dei mitocondri. Entrati nella matrice mitocondriale, inizia il processo vero e proprio di beta ossidazione. La beta ossidazione è una via metabolica a spirale che avviene all'interno della matrice mitocondriale, che consente di degradare gli acidi grassi con produzione di acetil CoA. Essa è formata da 4 reazioni. La sequenza delle reazioni della beta ossidazione è un efficace meccanismo per destabilizzare e rompere il legame singolo carbonio alfa-carbonio beta. Essendo un processo a spirale, ad ogni giro viene tagliato un frammento.BETA OSSIDAZIONE

L'ossidazione degli acidi grassi a catena lunga ad acetil CoA è una via essenziale per produrre energia. Gli elettroni liberati durante l'ossidazione di essi consentono la sintesi di ATP passando attraverso la catena respiratoria dei mitocondri, mentre l'acetil CoA prodotto viene ossidato completamente a CO2 nel ciclo di Krebs. La Beta ossidazione è un processo metabolico a 4 tappe in cui gli acidi grassi sono convertiti in Acetil CoA.

La β-ossidazione consiste nel separare dall'acido grasso, due atomi di carbonio alla volta sotto forma di acetil CoA ossidando sempre il terzo carbonio C3.

La β-ossidazione è un processo che ha luogo nella matrice mitocondriale ed è strettamente collegato al ciclo di Krebs per l'ulteriore ossidazione.

La β-ossidazione è un processo metabolico che avviene nel mitocondrio delle cellule eucariotiche, coinvolto nella degradazione degli acidi grassi a lunga catena. Questo processo è fondamentale per la produzione di energia, in quanto gli acidi grassi rappresentano una delle principali fonti energetiche del nostro organismo.

La β-ossidazione avviene in quattro reazioni principali, che coinvolgono l'acetato e la catena respiratoria per la riossidazione dei coenzimi NAD e FAD.

La prima reazione della β-ossidazione è la deidrogenazione dell'acido grasso ad opera di un enzima chiamato acilCoA deidrogenasi. Questo enzima permette la formazione di un doppio legame tra il C2 e il C3: gli atomi di idrogeno persi grazie alla deidrogenasi si legano al FAD che si riduce a FADH2.

La seconda reazione è una reazione di idratazione, ovvero si aggiunge una molecola d'acqua al doppio legame.

La terza reazione è un'altra deidrogenazione che trasforma il gruppo ossidrilico sul C3 in gruppo carbonilico.

Infine, la quarta reazione comporta la scissione del chetoacido da parte di una tiolasi: si forma un acetilCoA e un acilCoA con una catena più corta (2 C in meno).

L'acetilCoA prodotto con la β-ossidazione può entrare nel ciclo di Krebs, dove si lega all'ossalacetato per un'ulteriore ossidazione fino ad anidride carbonica ed acqua.

Per ogni acetilCoA ossidato nel ciclo di Krebs si producono i seguenti composti: - 3 molecole di NADH - 1 molecola di FADH2 - 1 molecola di ATP (mediante fosforilazione a livello di substrato) - 2 molecole di CO2 Inoltre, durante il ciclo di Krebs si rigenerano anche i seguenti composti: - 3 molecole di NAD+ - 1 molecola di FAD - 1 molecola di ADP