Appunti Biochimica

IL VALORE DI K AUMENTA ALL’AUMENTARE DELLA TEMPERATURA E AL DIMINUIRE

DELL’ENERGIA DI ATTIVAZIONE.

Gli enzimi sono i catalizzatori delle reazione chimiche negli organismi viventi

Gli Enzimi sono per la maggior parte proteine. Caratteristiche comuni a tutti gli altri catalizzatori

chimici:

1.Non fanno avvenire reazioni che non siano termodinamicamente possibili

2. Non alterano l'equilibrio della reazione

3. Si ritrovano inalterati alla fine del processo di catalisi

Come funziona un enzima ?

Gli enzimi si combinano in modo specifico con il substrato e abbassano l’energia di attivazione

della reazione generando vie di stadi alternativi ciascuno caratterizzato da energie di attivazione

molto inferiori rispetto all'energia di attivazione globale della reazione non catalizzata

L’enzima interagisce con il substrato e promuove un meccanismo di reazione diverso

Nella prima tappa di una reazione enzimatica i substrati si legano all'enzima in un sito specifico

dell’enzima stesso.

Tale legame Enzima -Substrato avviene mediante legami deboli (legami ad idrogeno, di Van Der

Walls, ionici) a bassa energia ma altamente stereospecifici.

L'azione catalitica degli enzimi avviene grazie ad una interazione altamente specifica tra l'enzima ed

e substrato che porta a facilitare la rottura di vecchi legami delle molecole e ne favorisce la

formazione di nuovi.

Le reazioni enzimatiche avvengono in una cavit dell’enzima detta sito attivo formata da un

numero relativamente piccolo di aa.

L’attivit enzimatica viene regolata :

-Variando la concentrazione del substrato

-Variando la concentrazione di enzima attivo

•Sintesi proteica

•Controllo della disponibilit della forma attiva dell’enzima (zimogeni)

•Degradazione degli enzimi

-Variando l’attivit di un enzima

7. Coenzimi

- Molecole organiche come NAD+, FAD, eme

- Sono trasportatori di gruppi.

- Possono essere legate transitoriamente all’enzima o permanentemente (gruppi prostetici) .

I coenzimi spesso partecipano direttamente alla reazione ritrovandosi alla fine chimicamente

modificati. Perch si completi un ciclo catalitico il coenzima deve essere rigenerato ossia ritornare

al suo stato iniziale. Questo pu avvenire anche grazie all’intervento di un altro enzima.

Alcuni importanti coenzimi sono dei derivati di vitamine idrosolubili, di cui rappresentano le forme

metabolicamente attive.

ll NAD (nicotinammide adenin dinucleotide) un coenzima presente in tutte le cellule. Il NAD+

la forma ossidata dell’enzima e NADH la sua forma ridotta. Il NAD+ il principale accettare di

elettroni nelle ossidazioni delle biomolecole; la sua parte reattiva data dall’anello nicotinamidico.

à é à à ò è à è è è

8. ATP

ATP adenosina trifosfato

Un organismo produce circa 40 Kg di ATP in un giorno.

È una molecola ad elevato contenuto energetico in quanto il gruppo trifosforico contiene due legami

fosfoanidrinici. L’ATP definita una “molecola ad alta energia di idrolisi”; la rottura di uno o due

legami fosfoanidridici in seguito al trasferimento di un gruppo fosforico o pirofosforico (due

fosfati) ad un altro substrato libera grandi quantit di energia.

Reazione di idrolisi di ATP : reazione fortemente esoergonica

ATP + H2O -> ADP + Pi + energia DG<0

ATP nelle cellule eucariotiche viene prodotto con due meccanismi diversi:

- fosforilazione a livello del substrato

Un intermedio metabolico fosforilato cede il fosfato all’ADP secondo lo schema generale:

XP + ADP X + ATP

- fosforilazione ossidativa

riossidazione dei composti che sono stati ridotti durante l’ossidazione dei nutrienti. Viene

consumato ossigeno e prodotta acqua. Nelle cellule la maggior parte dell’ATP viene prodotta per

fosforilazione ossidativa.

Fosforilazione a livello del substrato

Nella cellula esistono composti fosforilati o tioesteri ad alta energia: hanno una energia libera di

idrolisi molto elevata che viene utilizzata per sintetizzare ATP a partire da ADP

-Fosfoenolpiruvato: composto fosforilato -1,3 bifosfoglicerato: composto fosforilato

-fosfocreatina: composto fosforilato

9. Enzimi della glicolisi ( esochinasi reazione 1, fosfofruttochinasi reazione 3, privato chinasi

reazione 10)

10. Prodotti della glicolisi

Per ogni molecola di glucosio che viene ossidata, la cellula ottiene 2 molecole di ATP e 2 molecole

di NADH: è à

Glucosio + 2ATP + 4ADP + 2Pi + 2NAD+ -> 2piruvato + 2ADP + 4ATP + 2NADH + 2H+

Semplificando si ottiene :

Glucosio + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ -> 2piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+

11. Fermentazione lattica

Nei tessuti animali in condizione anaerobiche o in mancanza di mitocondri il NADH viene

riossidato a NAD+ sfruttando la riduzione del piruvato a lattato.

Nelle cellule muscolari durante sforzi fisici prolungati, nei tumori solidi, eritrociti.

Il lattato che si forma nel muscolo che si contrae o negli eritrociti pu essere riciclato

12. Ciclo di krebs ( come mai è definita una via anfibolica ?)

Il ciclo dell’acido citrico o ciclo di Krebs una via metabolica centrale in grado di recuperare

energia da carboidrati, acidi grassi e amminoacidi che vengono degradati ad acetil-CoA. Permette

infatti alla cellula di demolire l’acetil-CoA prodotto dalla glicolisi, dalla degradazione dei lipidi (b-

ossidazione) e dal catabolismo proteico (deaminazione ossidativa).

Il ciclo di Krebs, o ciclo dell'acido citrico, consiste in una serie di 8 reazioni enzimatiche che

avvengono nella matrice dei mitocondri. Il ciclo di Krebs ossida completamente i due atomi di

carbonio del gruppo acetilico dell'acetil-CoA (CH3CO-CoA), con la formazione di due molecole di

CO2, in modo per da conservare l'energia libera per la produzione di ATP.

Il ciclo ossida due unit carboniose producendo due molecole di CO2, una di GTP ed elettroni ad

alta energia sotto forma di NADH e FADH2.

Un composto a 4 atomi di C condensa con una unit bicarboniosa dando un composto a 6 atomi di

C (acido tricarbossilico).

Vengono poi rilasciate due molecole di CO2 mediante decarbossilazione ossidativa liberando

elettroni ad alta energia.

Il composto a 4 atomi di C viene poi metabolizzato rigenerando ossalacetato.

Il ciclo di Krebs una via anfibolica, pu essere cio catabolica o anabolica, rappresentando la

tappa terminale del catabolismo, oppure fornendo intermedi per la biosintesi di svariate biomolecole

(aminoacidi, acidi grassi, porfirine.....).

Gli intermedi sottratti possono essere rimpiazzati attraverso reazioni ANAPLEROTICA (di

riempimento).

Sono reazioni metaboliche che riforniscono una via di un intermedio particolarmente importante

quando questo pu essere utilizzato in maniera alternativa

Il ritmo del ciclo di Krebs dipende dalla concentrazione

dell’ossalacetato. Quando diminuisce la concentrazione di questa molecola (viene dirottata verso

altre vie metaboliche come ad es. gluconeogenesi), l’ acetil-CoA non viene metabolizzato in quanto

non pu formare acido citrico.

In questo caso l’ossalacetato viene prodotto attraverso una reazione ANAPLEROTICA catalizzata

dalla piruvato carbossilasi, un enzima mitocondriale attivato dalla presenza di acetil-CoA

13. Dove sono situati i complessi della catena respiratoria ?

ò è ò ò à ò è à è ò

a. Membrana mitocondriale esterna

b. Membrana mitocondriale interna

c. Nucleo

d. Citoplasma

14. Glicogenosintasi ( la glicogeno sintasi catalizza il trasferimento del glucosio a molecole di

glicogeno preesistenti , da quale substrato ? )

- Biosintesi del glicogeno

- UDP-Glucosio il donatore di Glucosio

glucosio-1-P + UTP -> UDP-glucosio + pirofosfato

La reazione spostata verso destra per l’idrolisi del pirofosfato.

La glicogeno sintasi catalizza il trasferimento da l’UDP- glucosio a molecole di glicogeno pre-

esistenti (almeno 4 unit legate con legame a a1-4 glicosidico) liberando UDP.

La glicogeno sintasi catalizza solo la formazione dei legami a 1-4

Esiste un enzima ramificante che catalizza la formazione dei legami a 1- 6.

La sintesi e la degradazione del glicogeno sono regolate in modo complementare mediante vari

meccanismi fra i quali la fosforilazione reversibile. Queste fosforilazioni reversibile sono

controllate da ormoni.

Insulina: attiva la fosfosfatasi Glucagone: attiva la chinasi

15. Prodotti della via del pentosio fosfato

Via alternativa di utilizzo del glucosio, produce NADPH e zuccheri a 5 atomi di C come il ribosio.

Le cellule in rapida divisione (midollo osseo, pelle e mucosa intestinale; tumori) utilizzano molto

ribosio (DNA,RNA, ATP coenzima A....)

Tessuti che sintetizzano acidi grassi, colesterolo, o ormoni stereoidei necessitano di NADPH.

Eritrociti, cellule del cristallino e della cornea sono esposti all’ossigeno e quindi ai radicali liberi.

Si divide in due fasi:

- parte ossidativa avviene nel citoplasma irreversibile produce ribulosio 5-fosfato, 2NADPH e

CO2. Il ribulosio viene quindi convertito a ribosio 5 fosfato.

- parte non ossidativa di interconversione reversibile in cui il ribulosio viene convertito a

glucosio-6-fosfato completando il ciclo e consentendo di continuare a ossidare glucosio-6-fosfato

e produrre NADPH.

16. Nomenclatura acidi grassi

Gli atomi di C della catena laterale di un acido grasso, vengono indicati: -con i numeri: inizio dal C

carbossilico (metile terminale n)

-con le lettere dell’alfabeto greco: Inizio dall’atomo di C vicino al gruppo carbossilico (metile

terminale w)

17. Transaminazione

Trasferimento del gruppo aminico a da un alfa-aminoacido ad un alfa-chetoacido.

è è à è

Quasi sempre il chetoacido accettore l’a- chetoglutarato con formazione di glutammato.

Il glutammato prodotto o subisce una deamminazione ossidativa o viene utilizzato per la sintesi di

nuovi aa.

Le reazioni di transaminazione sono catalizzate da transaminasi o aminotransferasi specifiche,

isoenzimi che si trovano nel citosol di tutte le cellule dell’organismo.

Le reazioni di transaminazione sono reversibili, hanno Keq prossime all’unit e quindi la loro

direzione si sposta dipendentemente dalle [reagenti].

Le transaminasi sono:

altamente specifiche

Per ogni aminoacido esiste una aminotransferasi

-ALT alanina aminotrasferasi

-AST aspartato aminotransferasi

utilizzano come coenzima il piridossal fosfato (PLP)

Il PLP un coenzima, permanentemente associato alle transaminasi derivato dalla vitamina B6.

Trasferisce gruppi amminici -NH2 mediante una reazione in due passaggi. Nel primo li accetta

modificandosi chimicamente, nel secondo li cede ricostituendo la sua struttura iniziale.

hanno elevato valore diagnostico

l’aumento dei livelli ematici di alcuni enzimi indica un danno tessutale e talvolta il tipo di enzima

consente di identificare il tessuto danneggiato.

18. Glicolisi

Via citoplasmatica di demolizione del glucosio, che conduce alla formazione di acido piruvico

(piruvato).

è è à