Biochimica I - Enzimi - Riassunto esame, prof. Camici

Formattazione del testo

V V0 MAXV MAX2 K [S]MLe condizioni sperimentali non consentono di avere una curva che vavisibilmente a saturazione e bisogna approssimare l'asindoto. In questa curvanon è possibile aumentare [S] fino a quando la velocità raggiunge il maxperché ci può essere una sovraconcentrazione di reagenti.Calcolarci il V su questa curva è arbitrario per questo è necessariomaxricorrere ad un artificio matematico detto di Darkon su Darkon.Questo consiste nel fare il reciproco dell'equazione dell'iperbole ottenendol'equazione di una retta. 1 = K + [S]M 65V V [S]0 max1 = K + [S]MV V [S] V [S]0 max maxOtteniamo la relazione di Lineweaever- Burk1 = K 1 + 1MV V [S] V0 max maxQuesta è l'equazione di una retta del tipo y= ax + b dove a è la pendenza eb l'intercetta sull'asse delle ordinate.Costruiamo il nostro grafico secondo quest'equazione quindi avremo inascisse il reciproco delle concentrazioni e in

Ordiniamo il reciproco delle velocità iniziali:

1/V = 0,1 0 0,05 1 = 0,014

Vmax = 0,033 0,06 0,161 1

[S] = 0,1 0,2 0,052 0,1 0,043 0,067 0,034 0,05 0,031 0,04 0,022 0,02 66

Estrapoliamo la retta fino a quando non incontra l'asse delle ordinate e delle ascisse e le due intercette ci danno il valore di K e V.

L'intercetta dell'asse delle ordinate è il reciproco di V, 1/V = 0,014, quindi V = 71

Mmax

L'enzima ha una velocità di 71 MM/min e trasporta nell'unità di tempo 71 micromoli di substrato in condizioni di saturazione.

Il prodotto K / V 1/[S], quando siamo sull'intercetta delle ordinate, e 1/Mmax[S]=0 è zero e quindi 1/V = 1/Vmax

L'intercetta sulle ascisse è 0 quindi 1/V = 0, 0 = K 1 + 1/Mmax[S] Vmax

1 = - 1/Mmax[S] Vmax

1 = - 1 Vmax[S] V Kmax M

1 = - 1[S] K

K è la concentrazione di S a cui si dà la velocità massimale. L'enzima M comincia a trasformare il substrato solo

quando la concentrazione raggiunge valori nell'ordine di grandezza di K_M. La velocità semimassimale si ottiene quando il 50% dei siti è occupato dal substrato. La K_M è la concentrazione del substrato necessaria per occupare metà dei siti, se il K_M è basso c'è alta affinità tra enzima e substrato. MINIBIZIONE ENZIMATICA



































































































substrato, mentre il valore di K aumenta. Questo indica che la presenza della sostanza ha un effetto inibitorio sulla reazione catalitica. Inibizione non competitiva In questo caso, la sostanza inibitrice si lega all'enzima in un sito diverso rispetto al sito attivo. Questo tipo di inibizione non influisce sulla capacità dell'enzima di legare il substrato, ma ne riduce l'attività catalitica. La presenza della sostanza inibitrice comporta una diminuzione del valore di V, mentre il valore di K rimane invariato. Inibizione mista L'inibizione mista è una combinazione di inibizione competitiva e non competitiva. La sostanza inibitrice si lega sia all'enzima che al complesso enzima-substrato. Questo tipo di inibizione comporta una diminuzione sia del valore di V che del valore di K. Inibizione irreversibile L'inibizione irreversibile è caratterizzata dalla formazione di un legame covalente tra l'enzima e la sostanza inibitrice. Questo tipo di inibizione è generalmente permanente e non può essere invertito.

substrato;

 0la V non viene di molto modificata;

 modificatamax 68K aumenta quando è presente la sostanza.

 M 1/ V01/ K M 1/ [S]

Il segmento che intercetta l’asse delle ordinate nello stesso punto mentre intercetta l’asse delle ascisse sempre più vicino all’origine degli assi.

La nostra sostanza è dunque un inibitore perché inibisce la velocità iniziale.

L’INIBIZIONE CHE PROVOCA È DI TIPO COMPETITIVA:

Nella inibizione competitiva, l’inibitore possiede una struttura chimicamente molto vicina a quella del substrato.

La similitudine delle due strutture porta il substrato e l’inibitore a competere per gli stessi siti attivi dell’enzima.

dell’enzima 69

Se è l’inibitore che si lega con l’enzima, si forma un complesso EI che impegna l’enzima e non lo rende disponibile per il substrato. In questo caso la reazione catalizzata non può avvenire. L’esito della competizione

dell'acido citrico, in cui l'acido succinico e l'acido fumarico competono per il sito attivo dell'enzima. L'inibitore competitivo, l'acido fumarico, si lega al sito attivo dell'enzima e impedisce all'acido succinico di legarsi e reagire. Di conseguenza, la velocità della reazione diminuisce. La velocità della reazione dipende dalla concentrazione delle due molecole che si contendono il sito attivo. La velocità (V) diminuisce sempre, secondo il modello cinetico minimo, in base alla costante di equilibrio (K) e alla concentrazione enzima-substrato ([ES]). Quando è presente l'inibitore, la quota di ES sarà inferiore e quindi anche la V diminuirà. Tuttavia, la velocità massima (Vmax) tende a restare uguale perché si ottiene a concentrazioni infinite di substrato. La costante di equilibrio (K) aumenta perché, essendo la velocità semimassimale, quando c'è l'inibitore bisognerà aumentare la concentrazione del substrato per raggiungere lo stesso valore semimassimale. Di conseguenza, il K sarà aumentato. L'inibitore sposta la curva a destra e la retta vicino all'origine degli assi. Gli inibitori agiscono in maniera dose dipendente. Un esempio di inibizione competitiva è la reazione tra l'acido succinico e l'acido fumarico. In questa reazione, l'acido fumarico agisce come inibitore competitivo, legandosi al sito attivo dell'enzima e impedendo all'acido succinico di reagire.dell'acido citrico. L'ac. Succinico va incontro a ossidazione diventando ac. Fumario. Questa reazione è catalizzata dall'enzima succino deidrogenasi. Questa reazione può essere inibita da composti come: COOH, COOH, ICH, C=O2I, ICOOH, CH 2ICOOH, 70ACIDO MALONICO, ACIDO OSSALACETICO. Sull'inibizione competitiva degli enzimi si basa una parte della chemioterapia. È inoltre coinvolta nel metabolismo. Inibizione competitiva o incompetitiva Sempre con la nostra reazione e il nostro enzima analizziamo l'effetto di un'altra sostanza. La V diminuisce quando 0 < V < I0. La V diminuisce, all'infinito le curve non si incontreranno mai, quando maxK < V < I0. K sembra diminuisca quando V > I0. Nella inibizione non competitiva, l'inibitore si lega all'enzima in una zona diversa da quella del sito attivo dando luogo al complesso EI. L'inibitore si lega solo quando si forma il complesso enzima substrato formando il complesso EI.

enzima-substrato- inibitore che può solo tornare indietro. La V diminuirà perché diminuirà la [ES], a causa dell'inibitore.

La V diminuisce perché l'inibitore è in grado di sottrarre una quota del maxcomplesso ES anche quando tutto l'enzima è saturato e si sarebbe dovuta aggiungere la V max.

72K diminuisce perché essendo V molto bassa basteranno basse [S] per raggiungere la velocità semimassimale.

Inibizione non competitiva pura

Facciamo sempre la solita sperimentazione:

V 1/V0 0 1/ V max

[S] 1/K 1/ [S]M

V diminuisce;

V diminuisce;

K coincide, non varia.

L'inibitore ha accesso sia all'enzima libero sia complessato con il substrato. L'inibitore è ugualmente affine sia all'enzima libero sia al complesso ES, sottrae quindi uguali quantità dell'enzima libero sia dell'enzima complessato.

CLASSIFICAZIONE DEGLI ENZIMI

La nomenclatura e la

La classificazione degli enzimi si basa sul tipo di reazione catalizzata e sul nome del substrato specifico di ciascun enzima. Si raccolgono in sei classi, ognuna suddivisa in sottoclassi e queste, a loro volta, in sottosottoclassi.

CLASSE

• Ossidoreduttasi: catalizzano le reazioni di ossidoriduzioni
• Transferasi: catalizzano il trasferimento di gruppi
• Idrolasi: catalizzano la rottura dei legami con aggiunta di H2O
• Liasi: catalizzano l'addizione ai doppi legami
• Isomerasi: catalizzano le reazioni di isomerizzazione
• Ligasi: catalizzano la formazione di legami

LA REGOLAZIONE ENZIMATICA

Osserviamo con maggior attenzione la curva che ricaviamo dall'equazione di Michaelis e Menten:

V Dal punto di vista dell'ordine della reazione possiamo individuare tre fasi:

1. Nel primo tratto possiamo considerare la reazione come unadi I° ORDINE, in quanto c'è una quasi diretta proporzionalità tra velocità e [S].
2. Procedendo la curva si approssima ad ORDINE 0, dove...

La velocità è indipendente dalla [S].K [S]M Il tratto di connessione in cui c'è il transito tra pseudo-primo ordine e pseudo-ordine 0. La dipendenza della velocità dal substrato e quindi il controllo della reazione operato dal substrato avviene solo se la cinetica si approssima al primo ordine. Tutto sta nel vedere a quale concentrazione si trova il substrato, generalmente nelle cellule questo valore è prossimo al KM per cui ogni variazione influenzerà la velocità, operando un primo controllo. REGOLAZIONE DELL'ATTIVITÀ ENZIMATICA: ✰ A LUNGO TERMINE. INDUZIONE E REPRESSIONE ✰ A BREVE TERMINE. ✓ CONTROLLO A LIVELLO DEL SUBSTRATO:  Da concentrazione di S,  Da inibizione da prodotto. ✓ REGOLAZIONE A FEEDBACK (da inibizione da prodotto finale) ✓ ENZIMI REGOLATORI / ALLOSTERICI  Proteine oligomeriche,  Cooperatività di legame,  Modulazione allosterica. ✓ ASSOCIAZIONE – DISSOCIAZIONE