Enzimologia, primo modulo Biochimica

Deficit di vitamina B9 e anemia

La carenza di vitamina B9 può indurre una ridotta produzione di globuli rossi nel sangue, con conseguente insorgenza di anemia. Le cause possono essere malnutrizione, malassorbimento o aumento del fabbisogno.

Vitamina B12 o Cobalammina

La vitamina B12 o cobalamina è il precursore dei coenzimi cobalaminici. I coenzimi cobalamminici consentono alle metiltransferasi il trasferimento di gruppi alchilici. In assenza di vitamina B12, l'organismo va incontro ad una carenza alimentare, detta anemia perniciosa, in cui si hanno lesioni neurologiche, danni all'epitelio gastroenterico, una riduzione dei globuli rossi. Tra le cause di questa carenza troviamo la dieta vegetariana, perché la cobalamina si trova negli alimenti di origine animale. Altre cause potrebbero essere: carenze di proteine necessarie per il riconoscimento, per l'assorbimento o per il trasporto dal fegato ai tessuti periferici della cobalamina.

Vitamina B3 o niacina o acido

La forma ossidata del NADP è NADP+, mentre la forma ridotta è NADPH.

Il NAD e il NADP sono coenzimi coinvolti nelle reazioni di ossido riduzione. Le ossido-riduzioni sono reazioni importantissime dal punto di vista biologico, perché le cellule ricavano il 90% del loro fabbisogno energetico attraverso queste reazioni. Il trasferimento di elettroni da un substrato all'altro avviene mediante ioni idruro (H-).

Il NAD (in particolare NAD+) viene utilizzato principalmente nei processi catabolici (reazioni di ossidazione -> il NAD+ è in grado di ossidare i composti ricchi di energia per ricavare energia deidrogenandoli), mentre il NADP (in particolare NADPH) viene utilizzato nei processi anabolici (reazioni di riduzione -> il NADPH è in grado di ridurre i composti idrogenandoli).

All'interno della cellula la concentrazione del NAD+ > NADH e NADP+ < NADPH

Ossidazione -> perdita di elettroni

Riduzione -> acquisto di elettroni

La carenza di vitamina

B3 porta ad una condizione patologica che prende il nome dipellagra, che determina demenza (questi coenzimi sono necessari per il metabolismo energetico e i neuroni sono le prime cellule del corpo a risentire dei problemi a carico di quest'ultimo) e dermatite. La vitamina B3 è particolarmente scarsa nel mais, per cui le popolazioni del Nord che anni fasi nutrivano prevalentemente di mais avevano una carenza di tale vitamina.

17> Vitamina B5 o pantotenato o acido pantotenico- La vitamina B5 è il precursore del coenzima A (CoA). Quella cerchiata è la funzione acida dell'acido pantotenico.- L'adenosin 3',5' bisfosfato è un nucleotide che ha come base azotata l'adenina e come zucchero il ribosio. Un nucleotide per essere definito tale deve contenere uno zucchero, una base azotata e un gruppo fosfato.

18- Gli zuccheri presentano funzioni alcoliche e funzioni aldeidiche o chetoniche. Il gruppo carbonilico (C=O) della funzione

aldeidica o chetonica può reagire con il gruppo alcolico(OH) andando a formare un legame emiacetalico -> si forma un emiacetale, zuccherociclico. Il legame emiacetalico può aprirsi in presenza di acqua. Il ribosio e il glucosio sono aldosi. È possibile vedere il gruppo aldeidico quando la molecola è aperta.

Il legame che unisce i due fosfati è il legame fosfoanidridico.

I legami indicati dalla freccia rossa tra gruppo fosfato (acido) e ossidrile alcolico sono legami fosfoestere.

Il legame che unisce il carbonio anomerico dello zucchero (atomo di C aldeidico o chetonico che, in seguito a ciclizzazione del carboidrato, va a costituire un nuovo centro chirale) all'azoto dell'adenina è un legame glicosidico (legame tra OH anomerico di un glucide e composti con funzioni alcoliche/fenoliche o composti azotati).

Il legame che unisce il gruppo carbossilico (-COOH) del pantotenato al gruppo amminico (-NH2) del beta marcapto etilammina.

è il legame ammidico (gruppo amminico + gruppo carbossilico = gruppo ammidico). Se ci riferiamo al legame tra due amminoacidi (gruppo amminico di un amminoacido + gruppo carbossilico di un altro aminoacido) non dobbiamoparlare di legame ammidico, ma di legame peptidico. Dal punto di vista chimico, un legame ammidico e un legame peptidico sono identici.

Questo enzima è importantissimo nei processi in cui si ha il trasferimento di un gruppo acilico, quindi un derivato di un acido grasso (acile = acido carbossilico privato del suo gruppo OH).

La parte più importante di questa molecola è quella reattiva, cioè l’SH (il gruppo tiolico o sulfidrilico o mercaptoetanolo).

Un enzima molto importante per quanto riguarda il coenzima A è l’acil-CoA-sintetasi, che vedremo quando parleremo del metabolismo degli acidi grassi.

La carenza del pantotenato è piuttosto rara nell’uomo.

Fattori che influenzano l’attività

enzimatica• pHOgni enzima ha un valore di pH ottimale in cui riesce ad esplicare al meglio le sue funzioni: ogni variazionedi pH ne influenza notevolmente l'attività in quanto provoca una alterazione della struttura sia dell'enzimache del substrato. Il valore ottimale di pH dipende dalla particolare composizione amminoacidica e dallaparticolare funzione per cui l'enzima è stato prodotto.

La pepsina, ad esempio, è un enzima proteolitico che provvede alla digestione parziale delle proteinetrasformandole in peptidi ed è molto attiva nell'ambiente acido dello stomaco mentre la tripsina, che è unenzima che catalizza il taglio proteolitico con specificità per l'arginina e la lisina, è più attiva in ambientedebolmente basico.

La fosfatasi alcalina (ALP) è un enzima presente in diversi tessuti dell'organismo che catalizza la rimozionedi gruppi fosfato. Viene chiamata così poiché

velocità di reazione. Ogni enzima funziona in modo ottimale ad un determinato intervallo di temperatura. Se la temperatura raggiunge valori troppo elevati l'enzima, come tutte le proteine, si denatura e la reazione smette di avvenire. Quando aumentiamo la temperatura dell'ambiente in cui l'enzima si trova, aumentiamo la velocità con cui le varie parti della molecola oscillano. Queste vibrazioni possono andare a rompere i legami secondari che si stabiliscono tra le varie parti dell'enzima, determinando un'alterazione della struttura della molecola e quindi la perdita di funzione. La temperatura ottimale per la maggior parte degli enzimi è di circa 37°C. Ad una temperatura di 45-50 °C gli enzimi si denaturano e le reazioni smettono di avvenire. Ecco perché la temperatura di un organismo non deve superare un certo valore soglia. Se questo valore viene superato gli enzimi vitali vengono denaturati determinando uno stato incompatibile.

1. Gli inibitori irreversibili, detti anche inattivatori, si legano all'enzima attraverso legami covalenti forti, per cui non possono essere rimossi. Sia gli inibitori reversibili che quelli irreversibili vanno ad alterare la struttura e il funzionamento dell'enzima, compromettendone l'attività. Come abbiamo già visto, l'enzima è in grado, con il suo potere catalitico, di accelerare di miliardi di volte la velocità di una reazione, però se noi modifichiamo una regione importante per il meccanismo stesso dell'enzima, ecco che esso non è più attivo e la reazione smette di avvenire. È questo il principio con cui si va ad intervenire sui parassiti, sui batteri e sui virus.
2. Inibizione reversibile
   • Inibizione competitiva: nell'inibizione competitiva, l'inibitore è strutturalmente simile al substrato e compete con esso per il sito di legame dell'enzima (I compete con S per E perché...)