Cinetica Enzimatica, Mioglobina ed Emoglobina

CINETICA ENZIMATICA

La cinetica enzimatica è quella branca della biochimica che studia le caratteristiche degli enzimi da un punto di vista cinetico.

• La concentrazione del substrato modifica la velocità delle reazioni catalizzate dagli enzimi.

La relazione tra concentrazione del substrato e velocità della reazione enzimatica può essere espressa matematicamente

• La curva che esprime la relazione tra [S] e V₀ nella maggior parte degli enzimi è espressione dell'equazione di Michaelis-Menten.

(1) V₀ = _{Vmax [S]} / ^{Km + [S]} EQ. MICHAELIS-MENTEN

Da cosa arriviamo a questa equazione?

Si inizia con le due reazioni di base di formazione e dissociazione del complesso ES (enzima-substrato) messe insieme e zoppate:

(2) E + S _k1 → ES _k2 → E + P ← _k-1

Queste prima equazione può essere scomposta in 2 TAPPE:

1. E + S _k1 → ES ^k_-1

L'enzima si combina in modo veloce e reversibile con il substrato, formando il complesso enzima-substrato. TAPPA VELOCE

2. ES _k2 → P

Il complesso ES si decompone per produrre E (libero) e S, il suo tasso limite è limitato dalla velocità della ulteriore reazione. TAPPA LENTA (O TAPPA LIMITANTE)

N.B.: per semplicità abbiamo omesso che ES → k₂ → P perché la concentrazione di prodotto [P(t)] all'inizio è molto bassa e può essere al massimo trascurabile la reazione opposta ES → k^-1 → E quindi ES → k² non ES → k¹ + k².

Poiché la seconda tappa è lenta e limita la velocità di reazione/pomoveo oponmére l'intera velocità della reazione _{Convelociàdi di ducluzione di ES in E e P.} (la prima tappa è veloce). Quindi, la velocità della prima tappa:

ESP

(3)

come la velocità dell'intera reazione è oponromouvementi riguarda alle velocità di dresoluzione del complesso ES in Extaro e P.

Fino qui tutto bene se non fosse che [ES] è un valode difficile de misurare!!! Dobbiamo pertanto esprimare ES direttamente, in funzione di qualche altro valore più facilmente mezurabile.

DOBBIAMO PERTANTO SEGUIRE QUESTO PROCEDIMENTO:

Assumiamo che:

1. Abbiamo une velocità di funzucre del complesso enzime-substrato (ES)

1. Abbiamo une velocità di desoluzione del complesso ES; ES può essere dauno lito o rizomero E+Sl oppure e finire.

• Redzias dvn la prima tappa è AEVESIBLE ome Facciamo colonne, une assunczione importante: L'ASSUNZIONE DELLO STATO STAZIONARIO

Il coasideri ami che [ES] è costante, la velocità di funzuchete ES delle VF e la velocità di deisoluzione "Vb" si EGUALGIANO! Pertanto

L'inibizione reversibile

• Inibizione competitiva
• Inibizione incompetitiva
• Inibizione mista
• Inibizione non competitiva pura "a-competitiva"

1. L'inibizione competitiva

E + S ↔ ES → E + P

E + I _Ki ↔ EI

Eq. Michaelis-Menten:

V₀ = _{Vmax [S]}/^{dK_M + [S]}

d = 1 + _[I]/^K_i, K_r = _[E]/[E]

1. Abbiamo un aumento di K_m opposto di un fattore pari ad "d"
2. La velocità V_max rimane invariata

V₀ = _{Vmax [S]}/^{dK_M + [S]} (del competitivo)

_Km/^{V_max (T_A)} = uguale

1/V₀ = _dKm/^{V_max [S]} + 1/V_max (del competitivo)

Che ruolo svolge la globulina?

La globulina presente sul residuo di HIS detta "ISTIDINA PROSSIMALE" che coordina il 5° legame della ferro. In tal modo

(Fe²⁺)

Il ferro potrà allora accettare il 6° legame coordinativo dell' O₂!! In tal modo rimane Fe²⁺ (non si ossida e non si ossigena il legame con l'O₂ è REVERSIBILE (NON COVALENTE))

Si dice che il Fe²⁺

SI OSSIGENA e non si OSSIDA

Se non ci fosse l'His prossimale (E' LIBERO) il Fe²⁺ legherebbe covalentemente O o dell'H₂O!.

- molecolare con Pe³⁺

- NO REVERSIVILITA' legame O

ATTENZIONE: Anche nell' EUGLOBINA il Fe-EMA può ossidarsi a Fe e Fe³⁺

METAFEMOGLOBINA RIDUTTASI

Ripristinare il Fe²⁺ - EMA!

E si forma METEMOGLOB.

(ormai è legato al Fe³⁺).

Quindi:

• l'EMA lega il Fe²⁺
• La globulina stabilizza lo stato di ox. Fe²⁺

Il Fe²⁺ lega eventualmente con legame di coordinazione l'O₂ (compresi nucleofeni) e quindi:

• S.fioglobina
• Puo' legare l'O₂,immagazzinam.e cedere al muscolo questo Fe²⁴
• EIOGLOBINA
• Puo' legare l'O₂,trasporto e cedereai _tess P_o2

non si presenta EMOGLOBINA di tipo R, ma soltanto che prende la forma T.

N.B.: sollevabile la forma, RESP, prima di legare l'O2. Lo difendono sta nell'offrire T.

Torniamo al nostro legame dell'O2.

Una molecola di O2 si lega ad una subunità di EMOGLOBINA in forma T.₂

Nelle forme T la porfirina se neve forme e accreta 20 Å, infatti, nuclei a protendere dal lato dell'istidine prossimale (A).

Il legame dell'ossigeno O2 può solubilità dell'istidine distale costringe l'EME ad assumere una configurazione più planare, percenzo fine alla forme 'a cupola'.

Tutto ciò spinge l'His prossimale a modificare la propria posizione, tendendo adesso e protude le sue più 28 influerza (B).

Cosa provica tale cambiamento conformazionale dell'EME?

Questo cambiamento conformazionale generava uno aggiustamente delle coppie seriche dell'alfa-beta.

Laccio alpha₂ e beta₁.

Le 2 coppie alpha₁ e beta₂, infatti, muoversi scivolando l'una sull'altra e restringendo la teste ha le relustato beta.

I legami ionici Tipici dello stato T si rompere e se ne formiamo altri tipici dello stato REAL.

IL LEGAME DELL'O2 ALL'EMOGLOBINA È DETTO LEGAME COOPERATIVO.

Giuffrè, il legame di una molecola di O2 ad una subunità dell'emoglobina DNAA modifica l'affinità per l'O2 delle subunit nulli onoccenti.

Abbiamo visto in maniera guardia cosa avviene, da un punto di vista molecolare, questa cambiamento di stato per EMOGLOBINA T ed EMOGLOBINA R. Tuttavia 'real' de approdando CODE, valime le divenirione T ->REALI.

A livello del mare la [2,3 BPG] è di circa 5mM. A 4500 m sale a 8mM.

Come agisce il 2,3 BPG?

Il 2,3 BPG si lega nella cavità tra le due catene β dell'Hb. Il rapporto è 1 (d:23BPG e 1 Hb

Il nucleotìde di 23BPG ed ogni tetramero di Hb) [la cavità tra le catene β è la risultante di due carichi positivamente: che interagiscono con gruppi carichi (-) del 2,3 BPG. Così facendo è stabilizzato lo stato T all'equilibrio]

LA TRANSIZIONE ALLO STATO R restringe la fossa tra le catene β, quindi il 2,3 BPG non può più legare l'Hb.

N.B.: Poiché l'Hb fetale deve avere alta affinità per l'O2, le subunità β sono sostituite dalle subunità γ. Questo presentano un minor numero di cariche positive e quindi minor affinità per il 2,3 BPG!