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Presentazione… Questo contenuto didattico digitale (CDD) ha come oggetto principale il concetto di enzima. Difficilmente i libri di testo delle scuole.

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2 Presentazione… Questo contenuto didattico digitale (CDD) ha come oggetto principale il concetto di enzima. Difficilmente i libri di testo delle scuole secondarie di I grado dedicano spazio a questo argomento, che invece è essenziale per la comprensione di tanti processi, strettamente biologici e non. La didattica tradizionale associa il concetto di enzima a quello di alimentazione. Questo, seppur innegabile, risulta estremamente riduttivo per la completa descrizione di questa classe di molecole. Attualmente, infatti è sempre più vasto limpiego di enzimi in contesti extra-biologici, come la produzione di detersivi o il risanamento ambientale. In questa ottica, con questo CDD, si vuole procedere a una descrizione semplice ma rigorosa di come gli enzimi funzionano, delle loro possibili applicazioni nei diversi settori, facendo uso di simulazioni ed esperimenti virtuali.

3 Molecole semplici Macromolecole (plisaccaridi, acidi nucleici, lipidi, proteine) Le reazioni che avvengono allinterno delle cellule, hanno luogo grazie alla presenza di enzimi Enzimi: i protagonisti del metabolismo

4 Enzimi: cosa fanno? Gli enzimi aumentano la velocità di una reazione chimica Reazione senza enzima Reazione con enzima

5 Enzimi che digeriscono i polisaccaridi Enzimi che digeriscono le proteine Enzimi che digeriscono i lipidi Enzimi nella digestione

6 L'amido è il più importante fattore nell'alimentazione umana, sono composti quasi interamente di amido molti alimenti: Chimicamente l'amido è un carboidrato, (ossia una sostanza composta da carbonio, idrogeno ed ossigeno) ed è un polimero, cioè una sostanza formata da molte unità tutte uguali (unità di glucosio) legate fra loro. Cereali Pasta Legumi Pane Patate Gli organismi viventi possono utilizzare l'amido previa demolizione in frammenti sempre più piccoli sino a giungere a molecole di glucosio. Glucosio INIZIAMO DALLA BOCCA…

7 AMILASI La demolizione dell'amido in frammenti più piccoli ha inizio nella bocca ad opera di una sostanza presente nella saliva: l'amilasi salivare o ptialina. L'azione dell'amilasi salivare sull'amido può essere facilmente dimostrata con il seguente esperimento Aggiungiamo qualche goccia di tintura di iodio Lo iodio colora di viola lamido ma non il glucosio: nella terza provetta la ptialina ha trasformato lamido in glucosio Glucosio PTIALINA Provetta contenente acqua e amido Provetta contenente acqua e glucosio Provetta contenente acqua, amido e saliva

8 PEPSINA Enzimi che digeriscono le proteine: per scopi dignostici è possibile prelevare del succo gastrico facendo pervenire una sonda nello stomaco del paziente e aspirando. Un succo gastrico artificiale può essere ottenuto con lenzima pepsina e un po di acido Mescoliamo energicamente il bianco duovo crudo in molta acqua: si forma una emulsione con proteine (albumina) finemente coagulate. Provetta contenente albumina emulsionata Provetta contenente albumina non trattata Aggiungiamo qualche goccia di succo gastrico artificiale Il succo gastrico riesce a degradare le proteine. Se queste non sono finemente coagulate, ci vorrà molto più tempo.

9 Nuovo Omino Bianco Additivo 100 Piu' elimina più di 100 macchie diverse, da oggi anche in acqua fredda, e ti garantisce un bucato senza macchia e bianchi più bianchi. ENZIMI: attivi contro tutte le macchie "enzimatiche" (es: cioccolato, maionese, latte, etc) Enzimi nei detersivi Maglietta sporca di maionese e caffè……. Con lazione degli enzimi (amilasi, lipasi, proteasi…) le macchie….scompaiono!!

10 Detoxilase: brevettato Biotherm, è un enzima di "detossinazione" estratto dal germe di grano. La sua azione è quella di neutralizzare le tossine che l'epidermide da sola non riesce ad espellere, rafforzando il processo di purificazione naturale della pelle. Così la cute, ben ripulita, è pronta a ricevere un'idratazione al top. Enzimi nei cosmetici

11 Enzimi nel campo ambientale Ricavare energia da rifiuti! Per comprendere meglio simuliamo una fermentazione alcoolica.... Riempiamo, per metà, un barattolo di vetro con del succo di frutta Aggiungiamo del lievito sospeso in acqua, copriamo con un pezzo di tela e dopo qualche giorno…. Il Gli enzimi del lievito hanno trasformato il glucosio in anidride carbonica e alcool etilico…vero e proprio BIOETANOLO!

12 Enzimi nel campo ambientale Riciclare acque di scarico: gli enzimi prodotti da alcuni funghi sono in grado di degradare molecole inquinanti come i coloranti sintetici.... Alcuni coloranti non sono degradati completamente….sintesi ecologica di nuovi coloranti! Acqua sporca Acqua pulita

13 Abbiamo visto che gli enzimi: Sono le FERRARI delle reazioni biochimiche Fanno parte di NOI Possono essere molto UTILI, (anche fuori da noi!!) ….ma come sono fatti???

14 Enzimi: di cosa sono fatti? Proteine… …e non solo!

15 + Enzima Substrato (reagente) Enzima/Substrato Reazione in presenza di un enzima EnzimaProdotto + Lenzima accompagna i reagenti perché si trasformino in prodotti. Per fare questo lenzima e i reagenti devono essere….COMPLEMENTARI!

16 Enzima e substrato... Complementarietà geometrica Complementarietà elettronica - + Substrato -+ -+

17 Simuliamo la regolazione dellattività enzimatica Inibizione Enzima Substrato Inibitore Linibitore blocca lenzima, non permettendogli più di funzionare. Il processo di inibizione viene sfruttato per la sintesi di famosi farmaci.

18 Penicillina: antibiotico Dipeptide D-Ala D-Ala (mattone per costruire la parete cellulare del batterio) Il batterio per crescere e riprodursi ha bisogno di una parete. Questultima viene costruita dal batterio stesso grazie alla presenza di un enzima, (la transpeptidasi) che mette insieme i mattoni. Lantibiotico blocca lenzima inibendolo, in questo modo il batterio non può sopravvivere Enzima bloccato Enzima e substrato = parete =…malattia!!!

19 Fine


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