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Gli Enzimi I Catalizzatori delle reazioni biologiche.

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Presentazione sul tema: "Gli Enzimi I Catalizzatori delle reazioni biologiche."— Transcript della presentazione:

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2 Gli Enzimi I Catalizzatori delle reazioni biologiche

3 S.Miniato 2005

4 NO 2 CO CH N2N2 CO 2 H2OH2O S.Miniato 2005

5 Le cellule compiono migliaia di reazioni chimiche (esoergoniche ed endoergoniche). Linsieme di queste reazioni costituisce il metabolismo cellulare. Laccoppiamento energetico utilizza le reazioni esoergoniche per far avvenire le reazioni endoergoniche. Il metabolismo

6 Le reazioni chimiche consentono di immagazzinare o di liberare energia Le reazioni endoergoniche assorbono energia e danno origine a prodotti ricchi in energia potenziale (con un livello di energia chimica superiore a quella delle sostanze di partenza). Energia potenziale delle molecole Reagenti Energia assorbita Prodotti Quantità di energia assorbita

7 Le reazioni esoergoniche liberano energia e danno origine a prodotti che contengono meno energia potenziale dei loro reagenti. Reagenti Energia liberata Prodotti Quantità di energia liberata Energia potenziale delle molecole

8 Mappa metabolica Tutte le reazioni che avvengono nelle cellule sono reazioni catalizzate I catalizzatori di tali reazioni prendono il nome di enzimi Gli enzimi sono grosse molecole chiamate proteine Le proteine vengono formate dentro la cellula unendo tra di loro molecole più piccole, gli amminoacidi

9 Mappa metabolica La glicolisi la glicolisi una via metabolica

10 Caratteristiche degli enzimi Sono in grado di agire a concentrazioni molto basse Non subiscono trasformazioni Favoriscono il procedere della reazione fino al raggiungimento dello stato di equilibrio

11 Anche le reazioni di sintesi e di degradazione delle proteine richiedono la presenza di enzimi

12 Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche della cellula abbassando la richiesta energetica Perchè una reazione chimica inizi, i reagenti devono assorbire una quantità di energia chiamata energia di attivazione (E A ). Barriera E A Reagenti Prodotti Enzima Contenitore 1Contenitore 2 Gli enzimi abbassano lenergia di attivazione

13 I substrati normalmente necessitano di una notevole quantità di energia (picco rosso) per giungere allo stato di transizione, e reagire per formare il prodotto. Diagramma di una reazione catalitica che mostra l'energia richiesta a vari stadi lungo l'asse del tempo (coordinate di reazione). L'enzima crea un microambiente nel quale i substrati possono raggiungere lo stato di transizione (picco blu) più basso, riducendo così la quantità d'energia richiesta. Essendo più facile arrivare a uno stato energetico minore la reazione può avere luogo più frequentemente e la velocità di reazione sarà maggiore.

14 Analogie

15 Enzima e Substrato Termini: Substrato : il reagente che si lega al sito attivo di un enzima Sito attivo: la parte di enzima a cui si lega il substrato ed in cui avvengono le reazioni il sito attivo è altamente specifico per un solo tipo di substrato substrato Sito attivo

16 Complesso enzima-substrato substrato enzima Complesso enzima- substrato Enzima & prodotti

17 + enzima la catalisi enzimatica Ingresso del substrato nel siti attivo Complesso enzima- substrato Complesso enzima-prodotti prodotti A + B CD

18 Enzima (saccarasi) Glucosio Fruttosio Sito attivo Substrato (saccarosio) H2OH2O 1 Enzima disponibile con il sito attivo vuoto 2 Il substrato si lega allenzima che subisce un adattamento indotto 4 I prodotti vengono liberati 3 Il substrato si scinde nei prodotti Esempio di reazione catalizzata da un enzima

19 Modello chiave-serratura L'enzima ed il substrato possiedono una forma esattamente complementare che ne permette un incastro perfetto. Tale modello è spesso definito come : chiave-serratura

20 Modello dell adattamento indotto Enzima e substrato si modificano a vicenda. Si ritiene che la struttura del sito attivo non sia rigida ma flessibile, e presenti una conformazione capace di adattarsi alla forma del substrato Come risultato, il substrato non si lega semplicemente ad un sito attivo rigido, ma genera un rimodellamento del sito stesso, che lo porta ad un legame più stabile in modo da portare correttamente a termine la sua attività catalitica.

21 L'enzima esochinasi è un buon esempio del modello ad adattamento indotto: quando il glucosio si avvicina al sito attivo l'enzima cambia conformazione, avvolgendosi attorno al substratoesochinasiglucosio Modello dell adattamento indotto

22 La temperatura, la concentrazione dei sali e il pH influenzano lattività enzimatica. Per funzionare, alcuni enzimi richiedono molecole non proteiche chiamate cofattori. I cofattori possono essere: –sostanze inorganiche, come gli ioni metallo, –molecole organiche (in questo caso si chiamano coenzimi). Lambiente cellulare influenza lattività degli enzimi

23 Gli inibitori bloccano lazione degli enzimi Una sostanza chimica che interferisce con lattività di un enzima è detta inibitore. Lazione di un inibitore è irreversibile se si formano legami covalenti tra inibitore ed enzima. È reversibile quando si formano solo legami deboli (come il legame idrogeno). Inibizione enzimatica

24 Gli inibitori competitivi occupano il sito attivo di un substrato. Gli inibitori non competitivi cambiano la funzione dellenzima modificando la sua forma. Figura 5.8 Substrato Enzima Sito attivo Legame normale del substrato Inibitore enzimatico Inibitore non competitivo Inibitore competitivo Inibizione enzimatica

25 Utilizzi degli inibitori Gli inibitori sono spesso utilizzati come farmaci, ma possono agire anche come veri e propri veleni. Un esempio di inibitore utilizzato come farmaco è l'aspirina, che inibisce l'attività delle ciclossigenasi COX-1 e COX-2, che producono le prostaglandine, mediatori dell'infiammazione, riducendo dunque la sensazione di dolore. Il cianuro è invece un inibitore irreversibile che si combina con il rame ed il ferro presenti nel sito attivo dell'enzima citocromo c ossidasi, bloccando la catena di trasporto degli elettroni e, di conseguenza, la respirazione cellulare.

26 In conclusione controllo metabolico = controllo cinetico gli enzimi = catalizzatori modulabili gli enzimi = sensori molecolari con attività catalitica controllo cinetico = controllo enzimatico


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