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Cinetica enzimatica Prof. Giorgio Sartor Copyright © 2001-2011 by Giorgio Sartor. All rights reserved. Versione 1.9.1 – apr 2011.

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1 Cinetica enzimatica Prof. Giorgio Sartor Copyright © by Giorgio Sartor. All rights reserved. Versione – apr 2011

2 v © gsartor Cinetica enzimatica- 2 - Spontaneità Una qualunque reazione chimica avviene spontaneamente se e solo se la variazione di energia libera (G) è negativa: G T,p < 0 G T = H – TS A T e p costanti

3 v © gsartor Cinetica enzimatica- 3 - Spontaneità Quindi, data una qualunque reazione chimica A B Essa avviene spontaneamente se le energie libere molari G B < G A Più in generale qualunque trasformazione avviene se e solo se: G finale < G iniziale

4 v © gsartor Cinetica enzimatica- 4 - Spontaneità ed equilibrio Quando G B = G A Quindi G = 0 La reazione è allequilibrio

5 v © gsartor Cinetica enzimatica- 5 - Spontaneità e realtà Questo non significa che una reazione chimica (un processo) esoergonica (G < 0) avvenga con velocità apprezzabile. G° = -7.3 kcal·mole -1 (-30.6 kJ·mole -1 ) a pH 7 ATP + H 2 O ADP + Pi

6 v © gsartor Cinetica enzimatica- 6 - Energia di attivazione In soluzione lATP è stabile perché esiste lenergia di attivazione.

7 v © gsartor Cinetica enzimatica- 7 - Catalisi In assenza di catalizzatore: A + B C + D

8 v © gsartor Cinetica enzimatica- 8 - Catalisi

9 v © gsartor Cinetica enzimatica- 9 - Catalisi In presenza di catalizzatore: A + K AK AK + B ABK ABK C + D + K

10 v © gsartor Cinetica enzimatica Catalisi

11 v © gsartor Cinetica enzimatica Controllo termodinamica e controllo cinetico di una reazione Ogni reazione può avvenire se e solo se è termodinamicamente favorita (G < 0), Avviene se e solo se vi è abbastanza energia per superare lenergia di attivazione: H H 2 O + ½ O 2 Catalizzatore : –Nessuno H* = 18 kcal·mole -1 –PlatinoH* = 11.7 kcal·mole -1 –CatalasiH* = 5.5 kcal·mole -1 (H* = energia di attivazione)

12 v © gsartor Cinetica enzimatica In una reazione chimica A B v = k · [A]

13 v © gsartor Cinetica enzimatica Una reazione enzimatica

14 v © gsartor Cinetica enzimatica In una reazione enzimatica

15 v © gsartor Cinetica enzimatica Enzimi Gli enzimi sono sistemi catalitici, in genere… … proteine

16 v © gsartor Cinetica enzimatica Enzimi Gli enzimi sono sistemi catalitici, in genere… … proteine

17 v © gsartor Cinetica enzimatica Specificità degli enzimi Specificità –Stereochimica –Assoluta –Di gruppo –Di legame

18 v © gsartor Cinetica enzimatica Specificità degli enzimi Specificità stereochimica

19 v © gsartor Cinetica enzimatica Specificità degli enzimi Specificità assoluta

20 v © gsartor Cinetica enzimatica Specificità degli enzimi Specificità di gruppo –Proteasi …-Leu-Arg-Gly-Phe-… Taglia qui

21 v © gsartor Cinetica enzimatica Centro catalitico Asp102 His57 Ser195

22 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina E

23 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina ES

24 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina Intermedio tetraedrico

25 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina

26 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina Acilenzima

27 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina

28 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina

29 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina Intermedio tetraedrico

30 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina

31 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina

32 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina

33 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina

34 v © gsartor Cinetica enzimatica Proteasi a serina (1HAX)

35 v © gsartor Cinetica enzimatica Proteasi a serina (1HAX) Ser195 Gly193 His57

36 v © gsartor Cinetica enzimatica Specificità degli enzimi Specificità di legame –Esterasi Estere Acido + Alcool

37 v © gsartor Cinetica enzimatica Classificazione degli enzimi Singolo enzima –Ureasi Complesso enzimatico –Complesso piruvato deidrogenasi

38 v © gsartor Cinetica enzimatica Classificazione gerarchica degli enzimi Ogni enzima viene classificato a secondo della reazione che catalizza. Viene classificato con un numero: EC X.Y.Z.T X = classe Y = sottoclasse Z = sotto-sottoclasse T = numero dellenzima nella sotto- sottoclasse –http://www.enzyme-database.org/class.phphttp://www.enzyme-database.org/class.php –http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/enzymes/http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/enzymes/ –http://www.brenda-enzymes.org/http://www.brenda-enzymes.org/ –http://www.genome.jp/kegg-bin/get_htext?ko01000.keghttp://www.genome.jp/kegg-bin/get_htext?ko01000.keg

39 v © gsartor Cinetica enzimatica Classificazione gerarchica degli enzimi Classi: –1. Ossidoreduttasi Catalizzano una reazione redox. –2. Transferasi Catalizzano il trasferimento di un gruppo da una molecola ad unaltra: X-Y + Z X-Z + Y le chinasi trasferiscono un gruppo fosfato. –3. Idrolasi Catalizzano la scissione idrolitica di legami C=O, C-N, C-C, P-O-P,…

40 v © gsartor Cinetica enzimatica Classificazione gerarchica degli enzimi Classi: –4. Liasi Catalizzano scissioni di legami con meccanismi diversi dalle Ossidoreduttasi e dalle Idrolasi. –5. Isomerasi Catalizzano modificazioni geometriche. –6. Ligasi (Sintetasi) Catalizzano lunione di due molecole accoppiata al consumo di ATP o di un altro nucleotide trifosfato.

41 v © gsartor Cinetica enzimatica Classificazione gerarchica degli enzimi Per esempio: Alcool + NAD + Aldeide o chetone + NADH Nome comune: alcool deidrogenasi Nome sistematico: alcool:NAD + ossidoreduttasi EC La classe - Ossidoreduttasi La sottoclasse – Agiscono sul gruppo di donatori CH-OH La sotto-sottoclasse – con NAD + o NADP + come accettori Numero dellenzima nella sotto-sottoclasse

42 v © gsartor Cinetica enzimatica- 42 -

43 v © gsartor Cinetica enzimatica- 43 -

44 v © gsartor Cinetica enzimatica- 44 -

45 v © gsartor Cinetica enzimatica- 45 -

46 v © gsartor Cinetica enzimatica Isoenzimi Questa classificazione NON riguarda gli enzimi in quanto proteine ma in quanto CATALIZZATORI La classificazione riguarda quindi gli enziomi che catalizzano una reazione. Proteine diverse (con diversa struttura primaria) che catalizzano la stessa reazione, sono ISOENZIMI

47 v © gsartor Cinetica enzimatica Isoenzimi Sono le forme multiple dovute a differenze, determinate geneticamente, di struttura primaria Sono anche isoenzimi quelle proteine che svolgono la stessa funzione ma sono geneticamente indipendenti, per esempio: EC malato deidrogenasi –Citosolica (codificata dal DNA nucleare) –Mitocondriale (codificata dal DNA mitocondriale)

48 v © gsartor Cinetica enzimatica Cenni di cinetica chimica Allequilibrio v 1 = v -1

49 v © gsartor Cinetica enzimatica Cenni di cinetica chimica Ordine di reazione –I ordine v 1 = k 1 [A] –II ordine v 1 = k 1 [A] 2 oppure v 1 = k 1 [A][B] I ordine rispetto ad A I ordine rispetto a B II ordine globale –Ordine 0 v 1 = k 1 indipendente dalla concentrazione dei reagenti

50 v © gsartor Cinetica enzimatica Dipendenza dalla temperatura La velocità di una reazione dipende dalla temperatura attraverso la costante di velocità k Allequilibrio

51 v © gsartor Cinetica enzimatica Dipendenza dalla temperatura

52 v © gsartor Cinetica enzimatica Dipendenza dalla temperatura

53 v © gsartor Cinetica enzimatica Dipendenza dalla temperatura Allequilibrio

54 v © gsartor Cinetica enzimatica Enzima e substrato In una reazione tra enzima (E) e substrato (S), possiamo distinguere tre fasi: 1.Legame tra E e S per formare il complesso ES E + S ES [E]>>[S] Stato prestazionario 2. Stato stazionario 3.Scompare il substrato, [ES] diminuisce, v diminuisce

55 v © gsartor Cinetica enzimatica Enzima e substrato [ES]/t 0 Concentrazione Tempo [E] [ES] [P] [S]

56 v © gsartor Cinetica enzimatica a fase Stato Pre-stazionario 2 a fase Stato stazionario Enzima e substrato 3 a fase Fine d[P]/dt cost. [ES]/t 0 Concentrazione Tempo [E] [ES] [P] [S] s mss m h

57 v © gsartor Cinetica enzimatica a fase Stato Pre-stazionario 2 a fase Stato stazionario Enzima e substrato 3 a fase Fine d[P]/dt cost. [ES]/t 0 Concentrazione Tempo [E] [ES] [P] [S] s mss m h

58 v © gsartor Cinetica enzimatica a fase Stato Pre-stazionario 2 a fase Stato stazionario Enzima e substrato 3 a fase Fine d[P]/dt cost. Concentrazione Tempo d[E]/dt =0 d[ES]/dt = 0 d[P]/dt =cost d[S]/dt =cost s mss m h

59 v © gsartor Cinetica enzimatica Enzima e substrato In una reazione enzimatica lordine di reazione è variabile

60 v © gsartor Cinetica enzimatica Enzima e substrato In una reazione enzimatica lordine di reazione è variabile [S] Velocità [S] Velocità Ordine 1Ordine 0

61 v © gsartor Cinetica enzimatica Trattamento secondo Michaelis e Menten In una reazione enzimatica: Per lequilibrio veloce (1) INDETERMINABILE

62 v © gsartor Cinetica enzimatica Trattamento secondo Michaelis e Menten Per lequilibrio veloce (1) [E tot ] misurabile [E tot ] = [E] + [ES] INDETERMINABILE

63 v © gsartor Cinetica enzimatica Trattamento secondo Michaelis e Menten Da cui Costante di dissociazione del complesso ES Costante di Michaelis e Menten

64 v © gsartor Cinetica enzimatica Trattamento secondo Michaelis e Menten La concentrazione del complesso ES Poiché: v diretta = k 2 [ES]

65 v © gsartor Cinetica enzimatica Trattamento secondo Michaelis e Menten Quando tutto E tot diventa ES allora la velocità sarà massima. V max = k 2 [E tot ] Quando il substrato satura lenzima allora la velocità sarà massima

66 v © gsartor Cinetica enzimatica Equazione di Michaelis e Menten

67 v © gsartor Cinetica enzimatica Michaelis e Menten Leonor Michaelis ( )Maud Menten ( )

68 v © gsartor Cinetica enzimatica Efficienza catalitica o numero di turnover k 2 è detta anche k cat e si ottiene: k 2 è detto anche numero di turnover (Moli di substrato consumate per secondo per moli di enzima) si esprime in s -1. ~1 s -1 < k 2 < 10 6 s -1

69 v © gsartor Cinetica enzimatica Trattamento secondo Michaelis e Menten Bassa concentrazione (relativamente) di substrato: [S]<>K M (Ordine 0)

70 v © gsartor Cinetica enzimatica Trattamento secondo Briggs-Haldane Da un punto di vista formale il trattamento è lo stesso di M.M., cambia il significato cinetico di K M Allo stato stazionario:

71 v © gsartor Cinetica enzimatica Significato di K M K M descrive linterazione substrato-enzima a livello del sito di legame. K M è, dimensionalmente, una concentrazione: È la concentrazione di substrato al quale la velocità della reazione è metà della V max

72 v © gsartor Cinetica enzimatica Significato di V max V max è legata a k 2 V max = k 2 [E tot ] Dipende dalla concentrazione dellenzima (induzione).

73 v © gsartor Cinetica enzimatica Significato di k 2 k 2 è una frequenza V max /[E tot ] = k 2 (moli·l -1 ·s -1 )/(moli·l -1 ) k 2 = s -1 Numero di eventi per unità di tempo (numero di turnover). Proprietà cinetica dellenzima.

74 v © gsartor Cinetica enzimatica Significato di K M e V max

75 v © gsartor Cinetica enzimatica EnzimaSorgenteSubstratoKm (mM) n° di turnover (1/s) Acetil-CoA sintasiCuore di bueAcetato1.4 ATP-asiMuscolo di coniglioATP0.014 Alcool deidrogenasiFegato di cavalloEtanolo0.5 Anidrasi carbonicaEritrocitiAnidride carbonica Aspartato aminotransferasiCuore di maiale Acido aspartico0.9 Acido -chetoglutarico 0.1 Acido ossalacetico0.04 acido glutammico4 Butirril-CoA deidrogenasiFegato di bueButirril-CoA0.014 ChimotripsinaPancreas bovino N-benziltirosinamide2.5 N-formiltirosinamide12 N-acetiltirosinamide32 gliciltirosinamide122 Creatina fosfochinasiMuscolo di coniglioCreatina19 EsochinasiLievitoGlucosio0.15 EsochinasiCervelloGlucosio0.008 Fosfatasi acidaProstata -glicerofosfato 3 Fosfogliceraldeide deidrogenasiMuscolo di coniglioGliceraldeide-3-fosfato0.05 Glutamato deidrogenasiFegato bovino Acido glutammico0.12 Acido -chetoglutarico 2 Ione ammonio57 NAD NADH0.018 Xantina ossidasiLatte Xantina0.03 Acetaldeide1000

76 v © gsartor Cinetica enzimatica EnzimaSorgenteSubstratoKm (mM) n° di turnover (1/s) Acetil-CoA sintasiCuore di bueAcetato1.4 ATP-asiMuscolo di coniglioATP0.014 Alcool deidrogenasiFegato di cavalloEtanolo0.5 Anidrasi carbonicaEritrocitiAnidride carbonica Aspartato aminotransferasiCuore di maiale Acido aspartico0.9 Acido -chetoglutarico 0.1 Acido ossalacetico0.04 acido glutammico4 Butirril-CoA deidrogenasiFegato di bueButirril-CoA0.014 ChimotripsinaPancreas bovino N-benziltirosinamide2.5 N-formiltirosinamide12 N-acetiltirosinamide32 gliciltirosinamide122 Creatina fosfochinasiMuscolo di coniglioCreatina19 EsochinasiLievitoGlucosio0.15 EsochinasiCervelloGlucosio0.008 Fosfatasi acidaProstata -glicerofosfato 3 Fosfogliceraldeide deidrogenasiMuscolo di coniglioGliceraldeide-3-fosfato0.05 Glutamato deidrogenasiFegato bovino Acido glutammico0.12 Acido -chetoglutarico 2 Ione ammonio57 NAD NADH0.018 Xantina ossidasiLatte Xantina0.03 Acetaldeide1000

77 v © gsartor Cinetica enzimatica EnzimaSorgenteSubstratoKm (mM) n° di turnover (1/s) Acetil-CoA sintasiCuore di bueAcetato1.4 ATP-asiMuscolo di coniglioATP0.014 Alcool deidrogenasiFegato di cavalloEtanolo0.5 Anidrasi carbonicaEritrocitiAnidride carbonica Aspartato aminotransferasiCuore di maiale Acido aspartico0.9 Acido -chetoglutarico 0.1 Acido ossalacetico0.04 acido glutammico4 Butirril-CoA deidrogenasiFegato di bueButirril-CoA0.014 ChimotripsinaPancreas bovino N-benziltirosinamide2.5 N-formiltirosinamide12 N-acetiltirosinamide32 gliciltirosinamide122 Creatina fosfochinasiMuscolo di coniglioCreatina19 EsochinasiLievitoGlucosio0.15 EsochinasiCervelloGlucosio0.008 Fosfatasi acidaProstata -glicerofosfato 3 Fosfogliceraldeide deidrogenasiMuscolo di coniglioGliceraldeide-3-fosfato0.05 Glutamato deidrogenasiFegato bovino Acido glutammico0.12 Acido -chetoglutarico 2 Ione ammonio57 NAD NADH0.018 Xantina ossidasiLatte Xantina0.03 Acetaldeide1000

78 v © gsartor Cinetica enzimatica Linearizzazione dellequazione di Michaelis e Menten

79 v © gsartor Cinetica enzimatica Lineweaver-Burk Inversione

80 v © gsartor Cinetica enzimatica Lineweaver-Burk 1/[S] 1/v 1/V max -1/K M 0 Pendenza = K M /V max

81 v © gsartor Cinetica enzimatica Eadie-Hofstee Trasformazione v v/[s] V max /K M Pendenza = - 1/K M V max

82 v © gsartor Cinetica enzimatica Eadie-Hofstee (oppure) Trasformazione v v/[s] V max /K M Pendenza = - K M V max

83 v © gsartor Cinetica enzimatica Reazioni enzimatiche con più substrati Meccanismo sequenziale: i substrati si legano in modo sequenziale: Prima uno poi laltro in ordine preciso: –Meccanismo sequenziale ordinato Senza un ordine preciso: –Meccanismo sequenziale casuale Meccanismo a ping-pong

84 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo sequenziale ordinato

85 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo sequenziale casuale DNA POLIMERASIDIIDROFOLATO REDUTTASI

86 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo a ping-pong

87 v © gsartor Cinetica enzimatica Centro catalitico Asp102 His57 Ser195

88 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina E + A

89 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina EA

90 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina EA EP

91 v © gsartor Cinetica enzimatica Meccanismo delle proteasi a serina Acilenzima EP + B

92 v © gsartor Cinetica enzimatica Reazioni enzimatiche con più substrati Il trattamento è complesso, occorre fare lo studio cinetico tenendo fissa la concentrazione di uno dei substrati (B) variando laltro (A), così, di grafici di Lineweaver-Burk si può avere una descrizione del meccanismo: 1/[A] 1/v [B] Sequenziale casualePing-pong

93 v © gsartor Cinetica enzimatica Regolazione dellattività enzimatica I fattori che regolano lattività enzimatica sono: –Temperatura Enzimi solubili o di membrana –pH –Effettori Inibitori (inattivatori) Attivatori Effetti allosterici –Concentrazione di substrati e prodotti Vie metaboliche –Repressione o induzione genica

94 v © gsartor Cinetica enzimatica Temperatura La velocità delle reazioni chimiche dipende dalla temperatura. La stabilità di una proteina dipende dalla temperatura. Temperatura Velocità optimum Aumento cineticoDenaturazione

95 v © gsartor Cinetica enzimatica Temperatura La temperatura influenza la fluidità di membrana Ln v Temperatura bassa 1/T Ln v Temperatura bassa Temperatura alta Temperatura alta Temperatura di transizione della fase lipidica Enzima solubileEnzima di membrana

96 v © gsartor Cinetica enzimatica pH La stabilità di una proteina dipende dal pH. Alcuni processi coinvolgono valori estremi di pH Velocità relativa pH TripsinaPepsina Aceticolinesterasi 2610

97 v © gsartor Cinetica enzimatica Effettori Attivatori Inibitori La differenza non è netta, la stessa molecola può funzionare in entrambi i modi a seconda delle condizioni –Carica –Concentrazione –Enzima legato ad altre molecole –…

98 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori Si definiscono inibitori quelle molecole che diminuiscono lattività di un enzima, possono dare Inibizione reversibile –Modificano in modo reversibile (in genere attraverso un legame non covalente) lenzima Inibizione irreversibile –Modificano in modo irreversibile lenzima

99 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori reversibili A secondo delle loro caratteristiche si definiscono: –Inibitori competitivi –Inibitori non competitivi –Inibitori acompetitivi

100 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori competitivi Agiscono competendo con il substrato per lo stesso sito di legame, agiscono quindi sulla formazione del complesso ES. Linibizione è rimossa aumentando la concentrazione di S

101 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori competitivi Senza inibitore Con inibitore

102 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori competitivi Senza inibitore Con inibitore

103 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori competitivi Sono molecole simili al substrato Occupano lo stesso sito di legame IL LEGAME DELLINIBITORE PREVIENE IL LEGAME DEL SUBSTRATO SITO ATTIVO DELLINZIMA SUBSTRATO INIBITORE PRODOTTI SUBSTRATO ED INIBITORE SI LEGANO ALLO STESSO SITO

104 v © gsartor Cinetica enzimatica Biosintesi del colesterolo Viene sintetizzato nelle cellule epatiche a partire da acetil-CoA per formare 3-R-mevalonato.

105 v © gsartor Cinetica enzimatica HMG reduttasi EC È una glicoproteina di membrana del reticolo endoplamatico, Il suo peso molecolare è di 97 kD, Il sito attivo è rivolto verso il citoplasma. È anchessa regolata dal sistema protein chinasi. HMG CoA NADP

106 v © gsartor Cinetica enzimatica HMG reduttasi EC Viene inibita dalle statine, usate come farmaci per ridurre elevati livelli di colesterolo. Mevastatina

107 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori competitivi

108 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori non competitivi Agiscono legandosi in un sito diverso dal sito di legame del substrato il quale può comunque legarsi. Linibizione NON è rimossa aumentando la concentrazione di S

109 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori non competitivi Senza inibitore Con inibitore

110 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori non competitivi Senza inibitore Con inibitore

111 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori non competitivi Sono molecole diverse dal substrato, si legano ad un proprio sito Ioni metallici (Cu ++ ) Complessanti (EDTA) Modulatori LA PRESENZA DELLINIBITORE RIDUCE LA VELOCITÀ DI FORMAZIONE DEL PRODOTTO SITO ATTIVO DELLINZIMA SUBSTRATO INIBITORE IN ASSENZA DI INBITORE SI FORMANO I PRODOTTI SUBSTRATO ED INIBITORE SI LEGANO A SITI DIVERSI SITO INIBITORIO (REGOLATORIO)

112 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori acompetitivi Agiscono legandosi e bloccando il complesso enzima-substrato.

113 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori acompetitivi Senza inibitore Con inibitore

114 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori acompetitivi Senza inibitore Con inibitore

115 v © gsartor Cinetica enzimatica Riassumendo… Inibizione competitiva Inibizione non competitiva Inibizione acompetitiva

116 v © gsartor Cinetica enzimatica …riassumendo Tipo di inibizioneV MAX app K M app NessunaV MAX KMKM CompetitivaV MAX aK M Non competitivaV MAX /aaK M /a AcompetitivaV MAX /aK M /a

117 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori irreversibili InibitoreFormulaOrigineMeccanismo Ione cianuroCN - Mandorle amare Complessa gli ioni metallici nelle proteine Diisopropil fluorofosfato (DFP) Sintetico Inibisce gli enzimi con serina nel sito attivo SarinSinteticoCome il DFP Fisostigmina Frutto del calabar Come il DFP

118 v © gsartor Cinetica enzimatica Inibitori irreversibili InibitoreFormulaOrigineMeccanismo ParathionSintetico Come il DFP (particolarmente attivo su acetilcolinesterasi di insetti) N-tosil-L- fenilalanina clorometil chetone (TPCK) Sintetico Reagisce con lHis- 57 della chimotripsina Penicillina Penicillum Notatum Inibisce gli enzimi della sintesi della parete batterica

119 v © gsartor Cinetica enzimatica Attivatori Sono molecole che aumentano (o permettono) lattività enzimatica –Protezione dellenzima Glutatione Ioni metallici –Attivazione per azione sulle subunità –Azione proteolitica su proenzimi Enzima inattivo + cAMP Subunità + Subunità cataliticaregolatrice

120 v © gsartor Cinetica enzimatica Attivatori Azione proteolitica su proenzimi Tripsinogeno Tripsina + Proelastasi Elastasi + Chimotripsinogeno -chimotripsina + + Procarbossipeptidasi Carbossipeptidasi + Enteropeptidasi

121 v © gsartor Cinetica enzimatica Effetti allosterici Un enzima allosterico è, in genere, un oligomero con subunità correlate. Gli effetti allosterici consistono nel legame di un effettore ad un sito diverso da quello del substrato con conseguente variazione delle proprietà cinetiche dellenzima. Leffettore può essere lo stesso substrato (effettori omotropici) o diverso (effettori eterotropici). Sito attivo Sito delleffettore

122 v © gsartor Cinetica enzimatica Effetto allosterico Un enzima allosterico è un oligomero con subunità correlate la cui attività (K m ) viene influenzate dal legame del substrato

123 v © gsartor Cinetica enzimatica Effetti allosterici Il legame con leffettore modifica (modula) le proprietà di legame del substrato. La velocità dipende da [S] come una sigmoide. n = indice di cooperatività (costante di Hill) n = 1 nessuna cooperatività n > 1 cooperatività positiva n < 1 cooperatività negativa

124 v © gsartor Cinetica enzimatica Effetti allosterici Il legame con leffettore modifica (modula) le proprietà di legame del substrato. La velocità dipende da [S] come una sigmoide. n = indice di cooperatività Emoglobina

125 v © gsartor Cinetica enzimatica Vie metaboliche Una via metabolica è data da un insieme di reazioni catalizzate da enzimi che si susseguono luna allaltra. Le vie metaboliche sono regolate: Inibizione da prodotto Attivazione da substrato Attivazione compensatoria

126 v © gsartor Cinetica enzimatica Vie metaboliche ramificate Inibizione multivalente Inibizione cooperativa

127 v © gsartor Cinetica enzimatica Vie metaboliche ramificate Inibizione cumulativa Inibizione di enzimi multipli

128 v © gsartor Cinetica enzimatica Catabolismo e anabolismo

129 v © gsartor Cinetica enzimatica Regolazione genica Unaltra via con la quale viene regolata lattività di uno o più enzimi è attraverso linduzione o la repressione genica della sintesi proteica di quella proteina con attività enzimatica. Anche per gli enzimi esiste una sorta di omeostasi.

130 v © gsartor Cinetica enzimatica Regolazione genica Unaltra via con la quale viene regolata lattività di uno o più enzimi è attraverso linduzione o la repressione genica della sintesi proteica di quella proteina con attività enzimatica. Anche per gli enzimi esiste una sorta di omeostasi.

131 Crediti e autorizzazioni allutilizzo Questo materiale è stato assemblato da informazioni raccolte dai seguenti testi di Biochimica: –CHAMPE Pamela, HARVEY Richard, FERRIER Denise R. LE BASI DELLA BIOCHIMICA [ISBN ] – Zanichelli –NELSON David L., COX Michael M. I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER - Zanichelli –GARRETT Reginald H., GRISHAM Charles M. BIOCHIMICA con aspetti molecolari della Biologia cellulare - Zanichelli –VOET Donald, VOET Judith G, PRATT Charlotte W FONDAMENTI DI BIOCHIMICA [ISBN ] - Zanichelli E dalla consultazione di svariate risorse in rete, tra le quali: –Kegg: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes –Brenda: –Protein Data Bank: –Rensselaer Polytechnic Institute: Il materiale è stato inoltre rivisto e corretto dalla Prof. Giancarla Orlandini dellUniversità di Parma alla quale va il mio sentito ringraziamento. Questo ed altro materiale può essere reperito a partire da: oppure da gsartor.org/http://www. gsartor.org/ Il materiale di questa presentazione è di libero uso per didattica e ricerca e può essere usato senza limitazione, purché venga riconosciuto lautore usando questa frase: Materiale ottenuto dal Prof. Giorgio Sartor Università di Bologna a Ravenna Giorgio Sartor -


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