La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Introduzione agli enzimi (un po di storia…) 1850: Pasteur fermentazione dello zucchero in alcol è catalizzata da fermenti li chiama enzimi e postula che.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Introduzione agli enzimi (un po di storia…) 1850: Pasteur fermentazione dello zucchero in alcol è catalizzata da fermenti li chiama enzimi e postula che."— Transcript della presentazione:

1 Introduzione agli enzimi (un po di storia…) 1850: Pasteur fermentazione dello zucchero in alcol è catalizzata da fermenti li chiama enzimi e postula che siano inseparabili dalla struttura della cellula vivente 1897: Buchner gli enzimi coinvolti nella fermentazione possono funzionare anche una volta rimossi dalla struttura della cellula vivente 1926: Sumner isola e cristallizza lenzima ureasi postula che gli enzimi siano proteine fine anni 30: Northrop verifica che gli enzimi sono proteine Haldane scrive un trattato intitolato Enzimi seconda metà XX sec: sono stati purificati migliaia di enzimi e di centinaia di essi è stata determinata la struttura e il meccanismo chimico

2 caratteristiche enzimi sono proteine che svolgono unattività catalitica nei sistemi biologici ogni cellula contiene alcune migliaia di enzimi diversi e tutti sono necessari per il suo normale funzionamento sistema di nomenclatura e di classificazione basato sul tipo di reazione catalizzata e sul nome di ciascun enzima (IUB, 1961) sistema gerarchico, in cui gli enzimi sono divisi in 6 classi principali 1.OSSIDOREDUTTASI 2.TRANSFERASI 3.IDROLASI 4.LIASI 5.ISOMERASI 6.LIGASI a volte è utile classificare un enzima così: molecola proteica + molecola non proteicaenzima biologicamente attivo (APOENZIMA)(GR. PROSTETICO)(OLOENZIMA) cofattorecoenzima

3 enzimi: catalizzatori biologici 1.alla fine della reazione, le proteine enzimatiche devono conservare la loro struttura immodificata e pronta per riprendere lattività catalitica 2. devono essere efficaci in piccole quantità 3. non devono influenzare lequilibrio di una reazione chimica reversibile: la costante di equilibrio è una costante termodinamica caratteristica della reazione 4. devono mostrare specificità nella capacità di accelerare le reazioni chimiche

4 come lavorano gli enzimi la velocità di una reazione, misurata come quantità di prodotto ottenuto in un tempo definito, dipende dalla energia di attivazione alzare la temperatura: si incrementa il numero di molecole che hanno una quantità sufficiente di energia per superare la barriera di energia posso abbassare lenergia di attivazione aggiungendo un catalizzatore diagramma delle variazioni di energia in una reazione S P gli enzimi modificano solo la velocità della reazione e non gli equilibri interazioni deboli non covalenti tra S ed E, provocano un rilascio di energia libera abbassamento energia di attivazione rende enzimi specifici

5 SITO ATTIVO regione specifica delle molecole enzimatiche dove il substrato si lega e reagisce per formare il prodotto. Esistono due modelli per interpretare linterazione sito attivo-substrato modello chiave-serratura (Fischer 1894) modello adattamento induttivo (Koshland 1954) (modello eccessivamente semplificato) lenzima è una serratura in cui può girare solo la chiave specifica; infatti, solo una determinata molecola di substrato ha la forma che le permette di entrare nella fessura del sito attivovdellenzima in modo che la reazione possa avvenire la forma assunta dallenzima è adatta a far avvenire la reazione solo dopo che questo si è legato al substrato: tale fenomeno serve a portare i gruppi funzionali specifici dellenzima nellorientamento corretto necessario per la catalisi della reazione

6 cinetica enzimatica relazione tra la concentrazione del substrato e la velocità della reazione in generale [S] non rimane costante durante la reazione 1.si valuta Vo iniziale, quando [S] >>[E] 2.tempo di analisi sufficientemente breve [S] = cost 1. a [S] basse, Vo ha un dipendenza lineare da [S] 2. a [S] alte, Vo tende asintoticamente a Vmax 1913: teoria generale dellazione degli enzimi (Michaelis – Menten) il complesso enzima-substrato (ES) è la chiave per la comprensione del comportamento cinetico degli enzimi la velocità della reazione è proporzionale a [ES] si definisce uno stato stazionario quando [ES] rimane costante

7 la relazione tra [S] e la velocità della reazione enzimatica può essere espressa in modo quantitativo Equazione di Michaelis - Menten 1.Km = (K 2 + K -1 ) / K 1 2.un solo substrato definizione pratica di Km: in genere Km è una funzione complessa; se però K 2 << K 1 essa può essere considerata la misura dellaffinità di un enzima per il substrato: più è alta Km, minore è laffinità

8 interpretazione dei termini Vmax e Km (equazione di Lineweaver – Burk) grafico dei doppi reciproci: retta con pendenza Km/Vmax intercetta asse x intercetta asse y -1/Km 1/Vmax Vmax = K 2 [Et] si definisce una costante di velocità per descrivere la tappa che limita la velocità di una reazione catalizzata numero di turnover numero di molecole di substrato che viene convertito in prodotto nellunità di tempo da una singola molecola enziamatica, quando è saturata con il substrato

9 funzioni dellenzima accelerare le reazioni controllare e regolare i processi metabolici INIBIZIONE ENZIMATICA un inibitore enzimatico è una molecola che impedisce allenzima di funzionare correttamente REVERSIBILI agiscono con modalità che consentono allenzima di recuperare la propria funzionalità biologica 1.competitivi 2.non competitivi 3.incompetitivi IRREVERSIBILI si legano con un legame covalente ad un residuo di un amminoacido presente nel sito attivo si modifica in modo irreversibile la forma del sito attivo e la conformazione della molecola enzimatica attività dellenzima si annulla

10 inibizione competitiva numero di turnover può scendere rapidamente a zero linibitore ha una forma simile a quella del substrato linibitore si lega reversibilmente al sito attivo dellenzima competizione per conquistare il sito attivo dipende dalla concentrazione dei due contendenti la Km tende ad aumentare apparentemente quando sono presenti concentrazioni crescenti di [I]

11 inibizione non competitiva si ha inibizione non competitiva quando linibitore si lega reversibilmente ad un radicale amminoacido dellenzima in un sito diverso dal sito attivo deformazione del sito attivo: esso può ancora ricevere il substrato, ma non è più in grado di trasformarlo in prodotto numero di turnover è solo abbassato, poiché ciò che diminuisce è Vmax

12 inibizione incompetitiva si ha inibizione incompetitiva quando linibitore si lega reversibilmente al complesso enzima – substrato durante il processo catalitico (diagramma dei doppi reciproci in presenza di un inibitore non competitivo ed uno incompetitivo) linibitore non competitivo si lega alenzima in un sito diverso da quello per il substrato: non si hanno variazioni della Km ma solo la diminuzione di Vmax linibitore incompetitivo si lega al complesso enzima – substrato già formato e ciò riduce significativamente le possibilità, per lenzima, di disfarsi del prodotto: diminuzione di Km e Vmax

13 effetto della temperatura sulle reazioni catalizzate da enzimi un eccessivo aumento della temperatura provoca la denaturazione degli enzimi con una modificazione irreversibile del sito attivo e una drastica riduzione dellattività catalitica T > 40, 50°C effetto di denaturazione degli enzimi T < 40, 50°C le molecole non possiedono, anche se catalizzate, lenergia sufficiente per superare la barriera delenergia di attivazione

14 effetto del pH sulle reazioni catalizzate da enzimi il cambiamento del pH altera il grado di ionizzazione dei diversi gruppi ionizzabili presenti in una molecola enzimatica; se anche il substrato è un composto ionico, la sua ionizzazione varierà con il pH sia la natura ionica del substrato che quella dellenzima modificano il modo di combinarsi delluno con laltro (andamento della velocità di reazione enzimatica in funzione del pH) si può individuare un pH ottimale e un range di valori di pH entro cui lenzima mostra la massima efficienza

15 regolazione dellattività enzimatica un enzima regolatore è quello che controlla le quantità di sostanze che devono essere trasformate in una via metabolica (catalizza la reazione più lenta) tali enzimi non seguono la cinetica di Michaelis – Menten e sono responsabili della modulazione della velocità con cui decorre lintero processo metabolico ENZIMI ALLOSTERICI struttura quaternaria (due o più subunità proteiche) in essi esistono più siti chimicamente attivi effettore: molecola che interagendo in siti lontani dal sito attivo di un enzima, esercita un qualche effetto sulla sua attività (positivo o negativo)

16 lenzima allosterico, costituito da due subunità proteiche, esiste in due forme oscillanti fra uno stato attivo ed uno inattivo effettore positivo induce modificazioni che trasformano lo stato inattivo dellenzima nella sua forma attiva: essa può legarsi al substrato effettore negativo induce una modificazione del sito attivo tale da impedire allenzima di funzionare

17 andamento della velocità di trasformazione del substrato sigmoide (enzima allosterico di classe K: gli effettori modificano la Km ma non la Vmax) cooperatività essa si presenta, a livello enzimatico, quando il legame di un effettore su una subunità migliora la possibilità, per altri effettori, di formare legami successivi su subunità adiacenti alla prima


Scaricare ppt "Introduzione agli enzimi (un po di storia…) 1850: Pasteur fermentazione dello zucchero in alcol è catalizzata da fermenti li chiama enzimi e postula che."

Presentazioni simili


Annunci Google