ENZIMI

Question 1

caratteristiche principali enzimi

Answer 1

Sono costituite da PROTEINE GLOBULARI e hanno il compito di abbassare l’energia di attivazione di una reazione chimica dell’organismo, senza alterarsi irreversibilmente

sono localizzati in aree precise delle cellule in base alla loro funzione

hanno un certo grado di SPECIFICITA’

Question 2

substrato

Answer 2

molecole che si legano all’enzima per essere catalizzate in prodotti

Question 3

enzimi-proteine coniugate

Answer 3

alcuni enzimi sono proteine semplici. altri invece sono proteine CONIUGATE:
- la parte proteica è chiamata APOENZIMA

• la parte non proteica è chiamata COFATTORE (o COENZIMI nel caso fossero molecole biologiche complesse)
• insieme formano l’OLOENZIMA

Question 4

numero di turnover

Answer 4

numero di molecole di substrato catalizzate da un enzima in 1s

Question 5

sito attivo

Answer 5

è un’area della molecole di enzima alla quale si lega il substrato attraverso dei legami deboli, formando il COMPLESSO ENZIMA-SUBSTRATO

FISCHER ideò la metafora della “chiave-serratura” per spiegare la relazione tra il substrato e il sito attivo

ora però sappiamo che in alcuni casi il sito attivo diventa complementare al substrato solo dopo il legame, questo tipo di riconoscimento è chiamato ADATTAMENTO INDOTTO

Question 6

come agiscono gli enzimi

Answer 6

gli enzimi aumentano la velocità di reazione abbassando l’energia di attivazione

Frazionano l’energia di attivazione di una reazione in 3 INTERMEZZI con 3 energie di attivazione minori:
- una per legare il substrato all’enzima

• una per trasformare il substrato in prodotto
• una per rilasciare il prodotto

la somma delle 3 energie di attivazione è uguale a quella della reazione in assenza dell’enzima, ma frazionata

Question 7

specificità degli enzimi

Answer 7

gli enzimi hanno due di di specificità: specificità di substrato e specificità di reazione

SPECIFICITA’ DI SUBSTRATO:
- elevata: es. alcuni enzimi riconoscono solo un isomero di una molecola

• minore

SPECIFICITA’ DI REAZIONE: dopo il legame con il substrato possono catalizzare solo una reazione (es. idrolisi)

Question 8

fattori che influenzano le reazioni catalizzate da enzimi

Answer 8

• concentrazione del substrato
• concentrazione dell’enzima
• concentrazione dei cofattori
• temperatura
• pH

Question 9

1- CONCENTRAZIONE DEL SUBSTRATO

Answer 9

influenza le reazioni catalizzate dagli enzimi perchè a una concentrazione fissa di enzima la velocità di reazione è proporzionale alla concentrazione del substrato quando è bassa, mentre quando è alta si raggiunge una V max costante

la Km è la concentrazione di substrato che coincide con la metà della velocità max: se il valore di Km è basso l’enzima ha molta affinità con il substrato

Question 10

2- CONCENTRAZIONE DELL’ENZIMA

Answer 10

enzima e velocità sono legati da una relazione lineare a all’aumentare dell’uno aumenta anche l’altro

Question 11

3- CONCENTRAZIONE DEI COFATTORI

Answer 11

i cofattori (ioni metallici) permettono all’enzima di assumere una configurazione terziaria adatta alla loro funzione

i coenzimi (mol. organiche complesse) agiscono da trasportatori o intermezzi: alcuni erivano dalle vitamine come il NAD

Question 12

4- TEMPERATURA

Answer 12

ha 2 effetti:
- aumenta la velocità con cui reagiscono le molecole

• denatura le proteine rallentando l’attività enzimatica

il grafico ha forma a campana e presenta un massimo di attività vicino alle temperature corporee

Question 13

5- pH

Answer 13

influisce sulla geometria del sito attivo

per tutti gli enzimi esiste un range di pH (pH ottimale) al quale la sua attività è massima

Question 14

Regolazione dell’attività degli enzimi

Answer 14

Le cellule possono regolare attivamente l’attività degli enzimi utilizzando diverse strategie:
- effetto degli inibitori
- regolazione degli enzimi allosterici
- regolazione a feedback
- modificazione covalente
- attivazione degli zimogeni
- compartimentazione degli enzimi

Question 15

1,2- EFFETTO DEGLI INIBITORI

Answer 15

Gli inibitori sono molecole o ioni che si legano all’enzima e inibiscono o arrestano l’attività enzimatica.

L’inibizione viene classificata in 2 modi: in base alla STABILITÀ DEL LEGAME INIBITORE-ENZIMA oppure in base al SITO DI LEGAME DELL’INIBITORE

STABILITÀ DEL LEGAME:
- reversibile: quando il legame tra enzima e inibitore può rompersi per fare tornare normale l’attività enzimatica (es. ASPIRINA)
- irreversibile: quando l’inibitore si lega all’enzima in modo stabile e l’enzima non può più catalizzare substrato

SITO DI LEGAME DELL’INIBITORE:
- inibizione competitiva: quando l’inibitore si lega al sito attivo del substrato grazie alla sua struttura simile a quella del substrato
- inibizione non competitiva: l’inibitore si lega a un altro sito di legame dell’enzima, ma diminuisce il numero di turnover dell’enzima
- inibizione mista: l’inibitore altera sia il legame enzima-inibitore sia il numero di turnover dell’enzima

Question 16

2,2- REGOLAZIONE DEGLI ENZIMI ALLOSTERICI

Answer 16

Oltre al sito attivo presentano altri siti per regolare l’attività enzimatica, i SITI ALLOSTERICI

Le molecole o gli ioni che si legano a questi siti sono chiamati e possono essere INIBITORI o ATTIVATORI, modificano le conformazione del sito attivo

Question 17

3,2- REGOLAZIONE A FEEDBACK

Answer 17

Molti enzimi lavorano insieme creando delle VIE METABOLICHE, nelle quali il prodotto del primo enzima è il substrato del secondo e così via

Queste vie per regolarsi utilizzano la regolazione a feedback che può essere POSITIVA nel caso l’ultimo prodotto via metabolica sia un attivatore degli enzimi iniziali o NEGATIVA nel caso l’ultimo enzima della via metabolica sia un inibitore di uno degli enzimi iniziali

Es. L’enzima fosfofruttochinasi è un enzima coinvolto nella GLICOLISI, che trasforma l’AMP in ATP, e presenta dei siti di legame sia per l’AMP (un attivatore) sia per l’ATP (un inibitore).

Question 18

4,2- MODIFICAZIONE COVALENTE

Answer 18

L’attività degli enzimi è regolata anche da modificazioni covalenti come la FOSFORILAZIONE: se all’enzima si aggiungono gruppi fosfato la sua attività viene stimolata, se invece vengono rimossi dei gruppi fosfato la sua attività viene inibita.

Question 19

5,2- ATTIVAZIONE DEGLI ZIMOGENI

Answer 19

Gli zimogeni sono degli enzimi che vengono inizialmente sintetizzati sotto forma di PRECURSORI INATTIVI.
Vengono poi attivati da altri enzimi grazie al CLIVAGGIO PROTEICO.

Ad es. l’INSULINA viene inizialmente sintetizzata come precursore inattivo PREPROINSULINA e quando i livelli di glucosio si alzano viene poi trasformata in PROINSULINA e successivamente in INSULINA in forma attiva

Question 20

6,2- COMPARTIMENTAZIONE DEGLI ENZIMI

Answer 20

La cellula può regolare l’attività enzimatica collocando gli enzimi in specifici compartimenti della cellula.

Spesso questi compartimenti sono degli organuli, come nel caso degli enzimi del CICLO DI KREBS, che consente la produzione di anergia sotto forma di ATP all’interno dei MITOCONDRI.

Altri enzimi però rimangono confinati in alcune zone della cellula per meccanismi di AFFINITÀ MOLECOLARE, come nel caso dei LIPID RAFTS, zone più dense della membrana dove vengono attratte specifiche proteine come ad es. degli enzimi che si occupano di segnalare all’interno della cellula dei segnali chimici esterni.

Question 21

ISOENZIMI

Answer 21

Gli isoenzimi sono enzimi che svolgono la stessa funzione ma differiscono nella struttura molecolare e nella Km.

Ogni organo o tessuto del nostro corpo ha necessità metaboliche diverse e per questo ha bisogno della forma di enzima più adatta al suo scopo.

Ad esempio la GLUCOCHINASI e l’ESOCHINASI sono enzimi che svolgono la stessa funzione (danno inizio al metabolismo del glucosio in energia), ma l’affinità dell’esochinasi per il glucosio è molto maggiore rispetto a quella della glucochinasi. L’esochinasi infatti si trova nelle cellule del cervello che non possono mai rimanere senza energia, invece la glucochinasi si trova all’interno del fegato.