Biochimica, riassunti (prof.ssa Pazzagli)

B

abbassare  l’energia  di  attivazione  della  reazione .  Ricapitolando:  

1. Il   potere   catalitico   degli   enzimi   deriva   dall’energia   rilasciata   durante   la  

formazione  di  legami  ed  interazioni  deboli  tra  il  substrato  e  l’enzima. 7 | Page  

trasferimento temporaneo

La  catalisi  acida  è  un  processo  in  cui  il      di  un  protone  da  

un   acido   abbassa   l’energia   libera   dello   stato   di   transizione   di   una   reazione.   Si  

parla   di   catalisi   basica   se   la   velocità   di   reazione   viene   accelerata   dalla  

sottrazione  temporanea   di  un  protone  da  parte  di  una  base.  La  catalisi  covalente  

legame  covalente  transitorio

coinvolge  la  formazione  di  un    tra  l’enzima  e  il  substrato.  

Nella  catalisi  favorita  da  ioni  metallici,  gli  ioni  metallici  possono  :  

1. Legarsi  al  substrato  in  modo  da  orientarlo  correttamente;

2. Partecipare   a   reazioni   di   ossido-­‐riduzione   mediante   cambiamento   reversibile  

del  numero  di  ossidazione  del  metallo;

3. Stabilizzare  elettrostaticamente  cariche  negative.

Uno   dei   fattori   chiave   che   modificano   la   velocità   di   una   reazione   catalizzata   da   un  

enzima,   è   la     quantità   di   substrato   disponibile   [S].   Normalmente   la   [S]   varia  

man   mano   che   la   reazione   procede   e   il   substrato   viene   convertito   in   prodotto.   Si  

introduce  il  concetto  di  velocità  iniziale  V quando  la  [S]  è  in  generale  molto  più  

0  

grande  della  [E].    

Michaelis   ipotizzò   che   l’enzima   per   prima   cosa   si  

combinasse   con   il   substrato,   formando   il  

complesso   enzima-­‐substrato   in   una   tappa  

relativamente  veloce  e  reversibile.  Il  complesso  ES  si  decompone  poi  in  una  tappa  più  

lenta   che   produce   l’enzima   libero   e   il   prodotto   della   reazione   P.   La  

l'andamento   della   velocità   di  

cinetica   di   Michaelis-­‐Menten   descrive  

una   reazione  

catalizzata  da  enzimi ,  

al   variare   della  

concentrazione   di  

substrato. Quando  ES  

assume   un   valore   di  

concentrazione   che  

si   mantiene  

costante   nel  

tempo,  si  dice  che  è  

stato   raggiunto   lo  

stato   stazionario.  

K è  uguale  alla  [S]  a  

M   8 | Page  

cui  la  velocità  di  reazione  è  pari  alla  metà  di  quella  massima.  K  indica  anche  l’affinità  

M

tra  un  enzima  e  il  suo  substrato.  

Gli  enzimi  possono  essere  soggetti  ad  inibizione  reversibile  o  irreversibile.  Gli  

inibitori  enzimatici  sono  delle  molecole  che  interferiscono  con  la  catalisi  rallentando  

aspirina

o  bloccando  le  reazioni  catalizzate  da  enzimi.  Per  esempio,  l’  inibisce  l’enzima  

prostaglandine

che  catalizza  la  prima  reazione  della  via  di  sintesi  delle   ,  composti  che  

partecipano   a   numerosi   processi,   tra   cui   anche   l’insorgenza   del   dolore.   Un   tipo  

comune  di  inibizione  reversibile  viene  detta  competitiva  e  un  inibitore  competitivo  

compete   con   il   substrato   per   il   legame   al   sito   attivo   dell’enzima.   Sono   spesso  

composti   che   ricordano   il   substrato   e   si   combinano   con   l’enzima   formando   un  

EI

complesso   .   Un   inibitore   incompetitivo   a   differenza   di   quello   competitivo,   si  

lega  ad  un  sito  diverso  da  quello  del  substrato,  che  è  presente  soltanto  nel  complesso  

ES .  Un  inibitore  misto si  lega  ad  un  sito  distinto  da  quello  che  lega  il  substrato,  ma  

si   può   legare   sia   ad   E,   sia   a   ES.   Gli   inibitori   irreversibili   sono   quelli   che   si  

combinano   o   distruggono   un   gruppo   funzionale   dell’enzima   necessario   per   l’attività  

catalitica.   Una   classe   speciale   di   inibitori   irreversibili,   sono   gli   inibitori   suicidi.  

Questi  composti  si  legano  al  sito  attivo  dell’enzima  e  portano  avanti  le  prime  tappe  

normali   della   reazione   enzimatica,   ma,   invece   di   essere   trasformato   nel   prodotto  

naturale  della  reazione,  l’inattivatore  viene  convertito  in  un  composto  molto  reattivo  

che   si   combina   in   modo   irreversibile   con   l’enzima.   Gli   enzimi   regolatori   possono  

modulare   la   loro   attività   catalitica   in   relazione   a   determinati   segnali.   Modificazioni  

nella   velocità   delle   reazioni   catalizzate   da   questi   enzimi   e   quindi   nell’intera   via  

metabolica   consentono   alla   cellula   di   adeguarsi   a   modificazioni   nella   richiesta   di  

energia   e   di   biomolecole   necessarie   per   la   crescita   e   per   la   riparazione.   In   molto  

sistemi   multienzimatici,   il   primo   enzima   della   sequenza   metabolica   è   un   enzima  

regolatore.  Nelle  vie  metaboliche  vi  sono  due  classi  di  altri  regolatori:  

Enzimi   allosterici,   agiscono   mediante   interazioni   non   covalenti   e   reversibili  

• di  composti  regolatori  chiamati  effettori  o  modulatori;

Altri  enzimi  sono  regolati  da  modificazioni  covalenti  reversibili.  

•

La   regolazione   allosterica   non   covalente   permette   una   regolazione   fine   delle   vie  

metaboliche   che   devono   funzionare   continuamente   ma   a   velocità   diverse   per  

adattarsi   alle   necessità   della   cellula.   I   modulatori   possono   essere   inibitori   o  

stimolatori.   L’effetto   è   simile   a   quello   dell’ossigeno   con   l’emoglobina;   il   legame   del  

ligando   o   del   substrato,   causa   un   cambiamento   conformazionale   che   modifica  

l’attività  di  altri  siti  nella  proteina.  In  una  via  metabolica  la  produzione  del  prodotto  

finale  è  bilanciata  costantemente  dal  fabbisogno  della  cellula.  Tale  tipo  di  regolazione  

viene   detta   inibizione   a   feedback;   l’accumulo   del   prodotto   terminale   della   via  

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metabolica   rallenta   sostanzialmente   la   velocità   dell’intera   via   metabolica.   Un  

L-­‐isoleucina  

esempio   tipico   è   l’inibizione   a   feedback   esercitato   dalla   sulla   treonina  

L-­‐treonina   L-­‐

deidratasi   che   è   l’enzima   della   prima   tappa   di   conversione   della   in  

isoleucina .  I  gruppi  fosforici  modificano  la  struttura  e  l’attività  catalitica  degli  enzimi.  

L’attacco   di   gruppi   fosforici   è   catalizzato   da   proteina   chinasi;   la   rimozione   di  

gruppi   fosfati   da   proteina   fosfatasi.   Alcuni   tipi   di   regolazione   richiedono   la  

proteolisi  di  un  precursore  enzimatico.  In  questo  caso,  un  precursore  inattivo  detto  

zimogeno,  viene  scisso  in  modo  da  generare  la  forma  attiva  dell’enzima.  La  rottura  

di   specifici   legami &nb