Lezione 12-13:Catalisi Enzimatica (PT.1) Flashcards
In cosa consiste il potere catalitico di un enzima?
L’enzima posiziona i substrati per poterli trasformare in prodotti
Cosa sono i gruppi catalitici di un substrato?
-sono quei gruppi che si legano al sito attivo dell’enzima permettendogli di abbassare l’energia di attivazione della reazione (es. residui aa)
Quali sono i catalizzatori dei processi
-inorganici
-biologici
-processi inorganici—-> molecole semplici
-processi biologici—-> enzimi e molecole complesse
Cos’è il sito attivo/catalitico di un enzima?
-è la regione dell’enzima che lega il substrato (o i substrati) per poterli trasformare in prodotti.
-il sito attivo può legare anche eventuali cofattori: ioni metallici, coenzimi
Quali sono le 2 fasi della catalisi enzimatica e quali sono le costanti k durante dalle processo?
1)Formazione del complesso enzima-substrato (ES)—-> avviene grazie all’affinità che
si crea tra il sito attivo dell’enzima e il substrato (spiegato dal modello chiave-serratura)
2) dopo la fase di transizione, si creerà P e avverrà il distacco di ES , in seguito al quale
l’enzima sarà pronto a catalizzare un altro substrato.
Durante la catalisi enzimatica sono presenti 4 costanti k
-k1—>costante di associazione (ottengo ES)
-k2 costante di dissociazione (da ES ottengo E+S)
-k3—>costante di dissociazione (da ES ottengo E+P)
-k4—>costante di associazione (da E+P ottengo ES; ma è trascurabile se la concentrazione del prodotto è limitata perchè così la reazione inversa non riesce ad avvenire)
Dimmi 2 cose sui substrati artificiali?
-Sono substrati creati artificialmente e che facilitano lo studio della cinetica enzimatica
-questi substrati, ad esempio possono cambiare colore dopo essere stati trasformati in prodotti dall’enzima)
Dimmi un esempio di substrato artificiale e come funziona
-paranitrofenil fosfato (pNPP)->
*è una molecola che cambia colore quando viene modificata dall’enzima. Questa
molecola, quando è presente in una soluzione trasparente, diventa gialla se l’enzima catalizza la reazione, permettendo così di osservare visivamente il progresso della reazione in tempo reale.
*serve per lo studio dell’enzima FOSFATASI ALCALINA (rimuove il gruppo fosfato dalla molecola di paranitrofenil fosfato, liberando paranitrofenolo, un composto giallo che assorbe la luce, e facendo quindi cambiare il colore della soluzione.) Questo cambiamento di colore, che diventa sempre più intenso man mano che il paranitrofenolo si
accumula, è un indicatore visivo del progresso della reazione catalizzata dall’enzima. Se la reazione continua a procedere, la soluzione diventa progressivamente più gialla, fino a quando l’enzima ha
completato la sua azione e ha convertito tutto il paranitrofenil fosfato in paranitrofenolo e fosfato.
Quando ciò accade, la reazione si ferma, e il colore finale raggiunto può essere utilizzato per calcolare la quantità di prodotto formato.
Dimmi 2 informazioni che da lo studio delle misurazioni cinetiche
-Da informazioni sulla POTENZA CATALITICA dell’enzima (ovvero su quanto rapidamente l’enzima
riesca a convertire il substrato in prodotto)
-serve per identificare malfunzionamenti legati a mutazioni genetiche che colpiscono il gene che codifica per un enzima—-> infatti un difetto nel gene che codifica per un enzima potrebbe ridurre l’efficacia enzimatica, e quindi
alterare la velocità con cui una reazione avviene all’interno del nostro corpo
Che tipo di enzima è la fosfatasi alcalina?
Una idrolasi (appartiene alla sottofamiglia delle fosfatasi:stacca un gruppo fosfato da una molecola attraverso l’idrolisi)
Cosa spiega il modello chiave-serratura?
Spiega la formazione del complesso ES.
In particolare il sito attivo dell’enzima è rappresentato da una tasca che si adatta perfettamente a un substrato specifico, proprio come una serratura che si apre solo con una chiave che ha la forma giusta.
Immagina, per esempio, di avere una serie di 100 chiavi e una serratura. Solo una di queste chiavi riuscirà ad entrare correttamente, mentre le altre 99 non riusciranno nemmeno ad avvicinarsi.
Come fanno i ricercatori a stabilire sperimentalmente quanto sia efficiente un enzima?
I ricercatori inseriscono in una serie di provette la stessa quantità di enzima.
Ogni enzima ha un pH ottimale
L’unica variabile all’interno
della provetta è la concentrazione di substrato che è crescente nel tempo.
Gli enzimi, inoltre,
funzionano alla nostra temperatura corporea
(circa 37°/38°). Inizialmente le provette
vengono messe in ghiaccio per evitare che
l’enzima svolga la sua attività. In seguito,
quando tutto è pronto, per far avvenire la
reazione il ricercatore riscalda tutte le
provette a una temperatura costante. Questa
analisi cinetica, può essere rappresentata da
un grafico che rappresenta una curva, in
particolare un’iperbole che ha un andamento
lineare e tende asintoticamente a un determinato valore. Questa curva mette in
relazione due cose: sull’asse delle x, l’andamento crescente della concentrazione di substrato e sull’asse delle y, la
concentrazione del prodotto formato nell’unità di tempo, cioè la velocità di reazione. e. Lo scopo è stabilire quanto è
efficiente l’enzima. Alla fine del tempo
stabilito (che deve essere breve per evitare
che si formi un’eccessiva quantità di
prodotto che porterebbe alla reazione
inversa), rimettiamo tutte le provette in
ghiaccio per bloccare la reazione.
L’andamento della reazione può essere evidenziato misurando con uno spettrofotometro la formazione del
prodotto colorato.
Cosa permette di calcolare la legge di Lambert-Beer
Per calcolare la concentrazione di prodotto (P)
In base a quante luce assorbe (A).
Perchè questa iperbole tende asintoticamente ad un certo valore definito velocità massima?
È dovuta al fatto che la velocità non può essere maggiore di quella a cui tutti i siti dell’enzima sono occupati e stanno lavorando
Cos’è lo stato stazionario?
È la condizione in cui la concentrazione del complesso enzima-substrato (ES) rimane costante nel tempo
A cosa è dovuto lo stato stazionario?
È dovuto all’equilibrio tra le 3 k (k1,k2,k3)
In altre parole, lo stato stazionario si verifica quando la velocità di formazione del complesso enzima-substrato è uguale alla velocità con cui il complesso si dissocia per formare il prodotto e l’enzima libero.
Cosa succede alla concentrazione di
S, ES, E, P
Nello
1)stato pre stazionario
2)allo stato stazionario
3)dopo lo stato stazionario?
1)STATO PRE-STAZIONARIO(quando inizia ad avvenire la reazione):
-[S]—->diminuisce nel tempo (il substrato si esaurisce nel corso della reazione)
-[E]—->parte da Etot (ossia [E]+[ES]) e diminuisce nel tempo fino ad arrivare allo stato stazionario
-[ES]—->aumenta nel corso del tempo fino ad arrivare allo stato stazionario
2)allo stato stazionario [E] e [ES] sono costanti
3)dopo la fase dello stato stazionario:
-[ES]—->diminuisce perchèl’enzima non ha più substrato da legare perchè quest’ultimo è diventato prodotto (quindi il substrato diventa un fattore limitante)
-[E]—->aumenta
-[P]—-> aumenta
Qual è la differenza tra
-stato di transizione
-stato stazionario
-stato di transizione—->forma instabile del substrato (S*)
-stato stazionario——> condizione in cui la concentrazione del complesso enzima-substrato (ES) rimane costante nel tempo
