Funzione catalitica delle proteine. Enzimi

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Arnaldo Viviani
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1 Funzione catalitica delle proteine Enzimi Gli enzimi sono proteine che fungono da catalizzatori delle reazioni chimiche che avvengono nei sistemi biologici

2 concentrazione In una reazione chimica i reagenti vengono trasformati in prodotti. el tempo, la concentrazione dei reagenti diminuisce e quella dei prodotti aumenta. A + B C + D [C] [D] tempo [A] [B]

3 velocità di reazione In una reazione all equilibrio la velocità della reazione da sinistra a destra e quella della reazione da destra verso sinistra sono uguali A + B C + D equilibrio v v tempo

4 La Cinetica Chimica studia la velocità delle reazioni A + B C + D Definizione di velocità di reazione aumento della concentrazione dei prodotti o diminuzione della concentrazione dei reagenti nell'unità di tempo V = - D [A] D t = - D [B] D t = D [C] D t = D [D] D t

5 energia Per dare luogo alla formazione dei prodotti, i reagenti devono collidere per formare un intermedio ad elevata energia definito complesso attivato complesso attivato reagenti + Ea Energia di attivazione Energia prodotta DE dalla reazione prodotti + decorso della reazione

I catalizzatori abbassano l energia di attivazione, producendo così un aumento della velocità di reazione I catalizzatori non modificano la spontaneità delle reazioni

6 I catalizzatori abbassano l energia di attivazione, producendo così un aumento della velocità di reazione I catalizzatori non modificano la spontaneità delle reazioni energia libera di attivazione della reazione non catalizzata energia libera (G) S DG energia libera di attivazione della reazione catalizzata P decorso della reazione

7 Proprietà generali degli enzimi aumentano la velocità delle reazioni sono altamente specifici la loro natura proteica li rende capaci di essere regolati

Il legame dell enzima con i substrati (reagenti), altamente specifico, porta alla formazione

8 Gli enzimi aumentano la velocità delle reazioni, attraverso l abbassamento dell energia di attivazione del processo catalizzato. Il legame dell enzima con i substrati (reagenti), altamente specifico, porta alla formazione del complesso attivato, dal quale si ottengono I prodotti di reazione. E + S E S E + P sito attivo + enzima reagenti enzima enzima prodotti complesso attivato

9 La velocità di una reazione enzimatica dipende dalla concentrazione del substrato e da quella dell enzima v V max ½V max K m [S] v V max [S] = Km + [S]

10 attività enzimatica attività enzimatica La velocità di una reazione enzimatica dipende dal p e dalla temperatura pepsina glucosio 6-fosfatasi p temperatura ( C)

Gli enzimi vengono raggruppati in 6 classi, in base al tipo di reazione catalizzata Tab. 15.1 - Classificazione degli enzimi Classe 1. ssidoreduttasi 2. Transferasi 3. Idrolasi 4. Liasi 5.

11 Gli enzimi vengono raggruppati in 6 classi, in base al tipo di reazione catalizzata Tab Classificazione degli enzimi Classe 1. ssidoreduttasi 2. Transferasi 3. Idrolasi 4. Liasi 5. Isomerasi 6. Ligasi (Sintetasi) Tipo di reazione catalizzata Trasferimento di elettroni Trasferimento di gruppi Scissione idrolitica di legami Addizione o rimozione di gruppi (C 2, 2, 3 ) Isomerizzazione Formazione di legami con consumo di ATP

12 Regolazione 1. Concentrazione del substrato, temperatura, p 2. Controllo della concentrazione dell enzima: enzimi costitutivi ed enzimi inducibili 3. Controllo dell attività enzimatica enzimi allosterici modificazioni covalenti attivazione proteolitica

13 Enzimi allosterici v V max + - [S]

14 Inibizione a feedback acetil-coa carbossilasi acetil-coa malonil-coa palmitil-coa -

15 Regolazione mediante modificazione covalente reversibile ATP ADP enzima C 2 proteina chinasi enzima C 2 P enzima defosforilato (inattivo) enzima fosforilato (attivo) proteina fosfatasi Pi 2

16 Modificazione covalente irreversibile

17 Induzione enzimatica R nucleo ormone DA trascrizione mra citosol sintesi proteica

18 Enzimi del plasma Specifici del plasma, con un ruolo ben definito (es: enzimi della coagulazione) Specifici di un tessuto, si ritrovano nel plasma solo in seguito alla lesione di quel tessuto Significato della presenza di enzimi intracellulari nel plasma Aumento del turnover cellulare Proliferazione cellulare (neoplasia) Aumento di sintesi enzimatica (induzione) Diminuzione della eliminazione (clearance)

19 Alcuni enzimi del plasma Enzima rgano Cause di aumento ote Fosfatasi alcalina (ALP) Fosfatasi acida Aspartato transaminasi (AST o GT) Gamma glutamil transferasi (GGT) Creatin chinasi (CK) Fegato, osso, placenta, epitelio intestinale Gravidanza, infanzia steomalacia, cirrosi epatica, Tumori ossei, iperparatiroidismo, fratture, infiammazione intestinale Isoenzimi identificabili per elettroforesi Prostata Tumore prostatico Enzima labile Fegato e miocardio Fegato, rene, pancreas Epatite/necrosi epatica, Infarto, traumi, malattie muscolari, epatite cronica Fisiologico in neonati Colestasi epatica Epatite, cirrosi, pancreatite Ingestione di alcool o farmaci, insufficienza cardiaca Distrofia muscolare, infarto del miocardio ormale: ALT<AST Epatite: ALT>AST Marker di sindromi epatobiliari BB cervello MB cuore MM muscolo Amilasi Colinesterasi Ghiandole salivari, pancreas Fegato Pancreatite, ulcera duodenale, ostruzione intestinale, chetoacidosi diabetica, calcoli o infiammazione delle ghiandole salivari Livello basso indica disfunzione epatica

20 Isoenzimi Catalizzano la stessa reazione, ma hanno strutture diverse Lattato deidrogenasi: Tetramero 2 forme diverse per ogni monomero ( o M) Quanti isoenzimi sono possibili? M M M M M M M M M M

21 Tab Isoenzimi della lattato deidrogenasi Tipo Composizione Tessuto in cui la forma è prevalente LD 1 LD 2 LD 3 M MM Cuore Cervello, globulo rosso Cervello LD 4 LD 5 MMM MMMM Muscolo, fegato

22 Livello degli isoenzimi della lattato deidrogenasi nel plasma In diverse condizioni patologiche + LD 1 LD 2 LD 3 LD 4 LD 5 - siero normale infarto del miocardio epatite acuta

23 Tab Vitamine idrosolubili e loro forme coenzimatiche Vitamina B 1 (Tiamina) B 2 (Riboflavina) PP (icotinammide) B 6 (Piridossolo) Coenzima Tiamina pirofosfato (TPP) Flavin adenin dinucleotide (FAD) Flavin adenin mononucleotide (FM) icotinammide adenin dinucleotide (AD) AD fosfato (ADP) Piridossal fosfato Processo Decarbossilazione dei chetoacidi ssidoriduzioni ssidoriduzioni Metabolismo amminoacidi B 5 (Acido pantotenico) Coenzima A (CoA) Trasporto di gruppi acile Biotina Biotina-enzima Carbossilazioni B 12 (Cobalamina) Metilcobalamina Trasporto unità monocarboniose Acidi folici Tetraidrofolato (F 4 ) Trasporto unità monocarboniose C (Acido ascorbico) Reazioni di idrossilazione

24 icotinammide-adenin-dinucleotide (AD) 2 - P C 2 P - + C 2 C forma ossidata (AD + ) 2 nicotinammide (vit. PP) C forma ridotta (AD+ + )

25 2 Flavin-Adenin-Dinucleotide (FAD) - P C 2 C C C P - C 2 C 2 3 C 3 C riboflavina (vit. B 2 ) forma ossidata (FAD) forma ridotta (FAD 2 ) 3 C 3 C

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