Riassunti per esame Biochimica agraria

Il processo di transizione di una reazione

FACILMENTE AD ARRIVARE ALLO STATO DI TRANSIZIONE DI UNA REAZIONE EQUINDI A SUPERARE LA BARRIERA ENERGETICA FINO A QUANDO TUTTO ILSUBSTRATO SI E’ TRASFORMATO IN PRODOTTO.

UNA VOLTA CHE E’ AVVENUTA LA REAZIONE, IL PRODOTTO FORMATO VIENEALLONTANATO MENTRE L’ENZIMA RIMANE LIBERO PER FORMARE UNA NUOVAREAZIONE E QUINDI NON VIENE CONSUMATO.

PER FAR SÌ CHE LA REAZIONE AVVENGA IL SUBSTRATO DEVE ESSERECORRETTAMENTE ORIENTATO IN UNA ZONA PARTICOLARE DEL “SITO ATTIVO”PERMETTENDO AD ALCUNI GRUPPI DI INTERAGIRE IN MODO SPECIFICO CON ILSUBSTRATO.

INFATTI ALL’INTERNO DEL SITO ATTIVO ESISTONO DEI GRUPPI FUNZIONALISPECIFICI CHE CREANO UN MECCANISMO DI PRECISI REQUISITI CHIMICI ESTRUTTURALI POSSEDUTI DALL’ENZIMA E DAL SUBSTRATO. QUESTI GRUPPIFUNZIONALI DI SOLITO SONO COSTITUITI DA SEQUENZE AMMINOACIDICHECHE SI POSIZIONANO NEL SITO ATTIVO E RENDONO POSSIBILE INTERAZIONESUBSTRATO E ENZIMA.

CI SONO DUE MODELLI DI FUNZIONAMENTO DEGLI

ENZMI: CHIAVE- SERRATURA IN CUI L'ENZIMA SAREBBE LA SERRATURA E IL SUBSTRATO HA LA FORMA ESATTA DI QUELLA SPECIFICA DELLA SERRATURA E FUNGE DA CHIAVE- MODELLO ADATTAMENTO-INDOTTO DOVE L'ENZIMA E IL SUBSTRATO SI MODIFICANO STRUTTURALMENTE PER ADATTARSI L'UNO CON L'ALTRO. (ES. ESOCHINASI) CARATTERISTICHE DEGLI ENZIMI: 1. SPECIFICITÀ: OVVERO OGNI ENZIMA È SPECIFICO PER UNA REAZIONE 2. SELETTIVITÀ DI AZIONE E DI EFFICIENZA CON UN RENDIMENTO DEL 100% SENZA SOTTOPRODOTTI 3. CONTROLLO DELLA LORO ATTIVITÀ CATALITICA COME SI DIFFERENZIANO GLI ENZIMI: - GLI ENZIMI POSSONO ESSERE DIFFERENZIATI VOLENDO IN SEMPLICI, CIOÈ FORMATI SOLO DA UNA STRUTTURA PROTEICA, OPPURE IN COMPLESSI, OVVERO LA LORO ATTIVITÀ CATALITICA DIPENDE ANCHE DALLA PRESENZA DI UNO O DUE COMPONENTI DI NATURA DIVERSA. PER FAR SÌ CHE UNA REAZIONE ENZIMATICA AVVENGA, LE MOLECOLE DEVONO COLLIDERE TRA

DI LORO, FAVORENDO LA ROTTURA DEI LEGAMI CHIMICI PRESENTI NEI REAGENTI E LA FORMAZIONE DI PRODOTTI.

• LE MOLECOLE DEVONO ESSERE CORRETTAMENTE ORIENTATE AFFINCHE' AVVENGANO DEGLI URTI E QUESTO FATTORE LO SI PUO' FAVORIRE AUMENTANDO LA TEMPERATURA E CONCENTRAZIONE DEI REAGENTI.
• GLI URTI DEVONO AVERE SUFFICIENTE ENERGIA IN MODO TALE DA SUPERARE LA BARRIERA ENERGETICA E CREARE I PRODOTTI.

2. CINETICA ENZIMATICA

ALLORA PER QUANTO RIGUARDA LA CINETICA ENZIMATICA, SAPPIAMO CHE UN ENZIMA NON ALTERA L'EQUILIBRIO DI REAZIONE MA VA AD AGIRE SULLA VELOCITA' DI REAZIONE AUMENTANDOLA.

UNO DEI FATTORI CHIAVE CHE MODIFICA LA VELOCITA' DI REAZIONE CATALIZZATA DA UN ENZIMA E' LA CONCENTRAZIONE DEL SUBSTRATO CIOE' LA CONCENTRAZIONE DI [S].

LA CONCENTRAZIONE [S] NEL CORSO DI UNA REAZIONE VARIA NEL CORSO DI UNA REAZIONE MANO A MANO CHE IL SUBSTRATO E' CONVERTITO IN PRODOTTO.

E LA VARIAZIONE DI SUBSTRATO PRENDE IN CONSIDERAZIONE POSSIAMO 3 FASI SOSTANZIALI NELLA

CINETICA ENZIMATICA:

PRIMA FASE: INIZIALMENTE QUANDO L'ENZIMA INTERAGISCE CON UN ECCESSO DI SUBSTRATO VI È UN PERIODO INIZIALE DEFINITO "PRE-STAZIONARIO" E DURANTE QUESTO PERIODO AVVIENE LA FORMAZIONE DEL COMPLESSO ENZIMA-SUBSTRATO. QUESTO STADIO È DI DURATA MOLTO BREVE DI MICROSECONDI.

SECONDA FASE: LA REAZIONE RAGGIUNGE RAPIDAMENTE LO STATO STAZIONARIO IN CUI SI PUÒ ASSUMERE CHE LA CONCENTRAZIONE DI [ES] SIA COSTANTE NEL TEMPO E CHE ESISTA UNO STATO DINAMICO DI EQUILIBRIO IN CUI LA VELOCITÀ DEL COMPLESSO ES E LA VELOCITÀ DI DECOMPOSIZIONE SI EGUALIANO. QUESTA FASE DURA SECONDI-MINUTI-ORE.

TERZA FASE: ABBIAMO LA FASE FINALE IN CUI LA CONCENTRAZIONE DI ES DIMINUISCE E AUMENTA QUELLO DEL PRODOTTO E QUEST'ULTIMO VIENE RILASCIATO E L'ENZIMA RITORNA LIBERO.

TEORIA GENERALE SUGLI ENZIMI: QUESTE FASI SONO RAPPRESENTABILI ANCHE DA UNA TEORIA GENERALE DEGLI ENZIMI CHE PREVEDE UN' EQUAZIONE DA CUI POI È STATA STIPULATA.

L'equazione di Michaelis-Menten è:

L'enzima è presente in due forme come o come inizialmente -> quando [S] sono basse, la maggior parte di enzima sarà presente nella forma libera. La velocità della reazione sarà proporzionale a [S], mano a mano che questa aumenta è favorita la formazione di ES. Questa tappa è considerata reversibile se si considera la costante k-1 e si verifica in tempi rapidi.

Successivamente -> la velocità iniziale (Vo) della reazione è massima quando tutto l'enzima è presente come ES. La quantità di E libero è praticamente trascurabile. L'enzima sarà saturo con il suo substrato e ulteriori aggiunte di [S] non comportano aumento di V. Questo si verifica quando [S] è sufficientemente alta da mantenere tutta l'E nella forma di ES. Questa tappa è una tappa che limita la velocità della reazione complessiva. Anche questa reazione

E’ REVERSIBILE ED E’ CARATTERIZZATA DALLA SUACOSTANTE K-2 4DIMOSTRAZIONE EQUAZIONE MICHAELIS E MENTENL’EQUAZIONE DELLA VELOCITA’ DI UN SINGOLO SUBSTRATO CATALIZZATA• DALL’ENZIMA E’ STATA STUDIATA E PROPOSTA DA DUE SCIENZIATIMICHELIS E MENTENI QUALI DIMOSTRARONO CHE IL COMPLESSO ES SI FORMA• VELOCEMENTE E IN MODO REVERSIBILE MENTRE LA FORMAZIONE DELPRODOTTO PUO’ ESSERE CONSIDERATA IRREVERSIBILE, E’ LO STADIOLENTO CHE CONDIZIONA LA VELOCITA’ DELLA REAZIONE. QUESTOIMPLICA CHE LA COSTANTE K2 E’ MOLTO PICCOLA DI K1 E K-1 E QUINDITRASCURABILE RISPETTO AMBEDUE. ANCHE LA CONCENTRAZIONE DEIPRODOTTI E’ MOLTO PICCOLA IN QUANTO NELLE PRIME FASI NON C’E’LA FORMAZIONE DI PRODOTTOE QUINDI SEMPLICEMENTE SI VA SEMPLIFICARE L’EQUAZIONE,• SUPPONENDO CHE LA VELOCITA’ DELLA REAZIONE INVERSA E+P —> ES(K-2) SIA TRASCURABILE.• DA QUESTA EQUAZIONE SI DEDUCE CHE LA Vo DIPENDE DALLADEMOLIZIONE DI ES PER DARE ORIGINE AL PRODOTTO E QUINDI E' DIRETTAMENTE PROPORZIONALE A [ES] • ES PERÒ NON È FACILMENTE MISURABILE CIOÈ È NON FACILE SAPERE QUANTO SUBSTRATO È LEGATO ALL'ENZIMA. • ALLORA BISOGNA STIPULARE UN ESPRESSIONE ALTERNATIVA E DOPO UNA SERIE DI SEMPLIFICAZIONI E ASSUNZIONI PER OTTENERE [ES] CIOÈ ANDANDO A MOLTIPLICARE K2 PER L'ENZIMA TOTALE [Et] OTTENGO LA VMAX E QUINDI L'EQUAZIONE DI MICHEALIS-MENTEN OTTIENE L' • DA QUESTA EQUAZIONE SI RICAVA: VMAX: --> DIPENDE DALLA QUANTITÀ INIZIALE DI ENZIMA INIZIALE [Et], QUINDI ALL'AUMENTARE DI QUESTA QUANTITÀ AUMENTERÀ IL VALORE DI VMAX. QUESTO VALORE SI RAGGIUNGE QUANDO IN UN CERTO MOMENTO TUTTE LE MOLECOLE SONO LEGATE AL SUBSTRATO. KM: --> CHE È UGUALE ALLA CONCENTRAZIONE DI SUBSTRATO QUINDI IO HO CHE LA VELOCITÀ INIZIALE ASSUME UN VALORE UGUALE ALLA META' V0= 1/2 DELLAMOLTO BASSA, QUINDI L'ENZIMA HA UNA BASSA AFFINITÀ PER IL SUBSTRATO. AL CONTRARIO, UN VALORE BASSO DI KM INDICA CHE LA COSTANTE DI RIDISSOCIAZIONE K-1 È BASSA RISPETTO A QUELLA DI FORMAZIONE K1, QUINDI L'ENZIMA HA UNA ALTA AFFINITÀ PER IL SUBSTRATO.QUINDI IL SUBSTRATO SI LEGHERÀ DEBOLMENTE ALL'ENZIMA. UN VALORE BASSO DI KM INDICA UN'ELEVATA AFFINITÀ FRA ENZIMA E SUBSTRATO. Kcat è la costante della tappa limitante la velocità dell'intera reazione. È una costante di primo ordine e viene indicata con il numero di turnover dell'enzima, cioè il numero di molecole di substrato trasformate nell'unità di tempo da una molecola di enzima quando è saturata con substrato. Il rapporto Kcat/Km è definito efficienza catalitica di un enzima e può essere considerato come una misura della specificità del substrato. Se Kcat è molto elevata, il processo è molto veloce. FATTORI CHE INFLUENZANO LA CINETICA ENZIMATICA TEMPERATURA: la velocità di una reazione chimica e quindi una reazione enzimatica aumenta all'aumentare della temperatura. Essa circa raddoppia se la temperatura aumenta di.

10°C.

• La temperatura favorisce una reazione enzimatica fino a raggiungere un massimo, dopo di che vi è un decremento dell'attività enzimatica perché si hanno degli effetti negativi sulla struttura terziaria dell'enzima che va incontro a VMAX elevate degradandosi.

• L'effetto della temperatura può essere descritto con l'equazione di Arrhenius che va a descrivere l'effetto della temperatura sulla costante di velocità di una reazione: K = A * exp(-ΔG^I / RT) pH e forza ionica.

• Anche il pH, insieme alla temperatura, influenza la reazione.

• L'andamento della velocità di una reazione può avere un pH ottimale seguendo un andamento gaussiano.

• Ogni enzima ha dei pH ottimali diversi, anche se in linea di massima i pH ottimali si verificano a pH neutri.

• Altri enzimi funzionano in modo diverso, per esempio:

—> Pepsina: funziona a pH bassi nel vacuolo

—> Tripsina:

FUNZIONA A pH ALTI nel CITOSOL• UN ALTRO ESEMPIO PUO' ESSERE QUELLO CHE AVVIENE IN CALVIN:——> DURANTE LA FOTOSINTESI, LA CLOROFILLA VA A ASSORBIRE DEIFOTONI, I FOTORECETTORI LAVORANO APPORTANDO CLORO E PROTONI E 7CARICANDO I TILACOIDI DI PROTONI E il pH DELLO STRATO SI ALCALINIZZAE QUESTO PERMETTE DI ATTIVARE GLI ENZIMI DI CALVIN• UN ALTRO ESEMPIO AVVIENE NEL MITOCONDRIO, TRA LO SPAZIO DELLE 2MEMBRANE CI SONO CATENE DI