ENZIMI. Un enzima è un catalizzatore (acceleratore) di reazioni biologiche.

Transcript

1 ENZIMI

2 ENZIMI Un enzima è un catalizzatore (acceleratore) di reazioni biologiche. Catalizzatore = sostanza in grado di accelerare lo svolgimento di una reazione chimica e quindi di aumentarne la sua velocità, diminuendo la sua energia di attivazione. Quasi tutti gli enzimi sono PROTEINE.

3 Tratto da: P. Champe, R. Harvey, D.R. Ferrier, LE BASI DELLA BIOCHIMICA, Ed. Zanichellli

4 CARATTERISTICHE degli enzimi Gli enzimi sono catalizzatori organici prodotti dagli organismi. In una reazione catalizzata da enzimi il reagente è detto substrato. Il sito attivo di un enzima è la regione dell enzima responsabile della sua azione catalitica. Gli enzimi hanno un maggior potere catalitico di catalizzatori inorganici. Gli enzimi sono altamente specifici sia per il substrato che per la reazione chimica. L attività di un enzima è strettamente regolata da una serie di fattori.

5 CLASSIFICAZIONE degli enzimi OSSIDOREDUTTASI: catalizzano reazioni di ossidoriduzione TRANSFERASI: catalizzano trasferimento di gruppi funzionali IDROLASI: catalizzano reazioni di idrolisi LIASI: catalizzano reazioni di addizione a doppi legami ISOMERASI: catalizzano reazioni di isomerizzazione LIGASI: catalizzano la formazione di legami con rottura di molecole di ATP

6 MECCANISMO DI AZIONE degli enzimi Tratto da: P. Champe, R. Harvey, D.R. Ferrier, LE BASI DELLA BIOCHIMICA, Ed. Zanichellli Quando un substrato S (reagente) deve essere trasformato in un prodotto P, le molecole di S passano attraverso uno stadio intermedio tra S e P chiamato stadio di transizione T. L enzima si lega al substrato S generando uno stadio di transizione ad energia minore di quello che si formerebbe in assenza di enzima (diminuisce l energia di attivazione).

7 MECCANISMO DI AZIONE degli enzimi Il sito attivo dell enzima reagisce con il substrato per formare un complesso enzima-substrato. Il complesso enzima substrato si dissocia per formare i prodotti e l enzima libero pronto a reagire di nuovo. Sito attivo Substrato Prodotti Enzima Complesso enzima-substrato Enzima

8 COENZIMI E COFATTORI Molecole o ioni metallici che sono necessari all enzima per essere attivi. COENZIMI prendono parte direttamente all azione catalitica dell enzima e spesso si ritrovano modificati chimicamente al termine della reazione. COFATTORI hanno grande importanza gli ioni di alcuni metalli come ad esempio Ca +2, Mg +2 ecc. Es. Coenzimi: Coenzima A (Co A) A essenziale per l organismo nel metabolismo di carboidrati, lipidi e proteine. Nicotinamide adenina nucleotide (NAD NAD + ) coinvolto nella maggior parte delle reazioni di ossidoriduzione che si verificano nei mitocondri.

9 NAD+

10 Coenzima A

11 FATTORI CHE INFLUENZANO L ATTIVITAL ATTIVITA degli enzimi ph influenza la struttura terziaria dell enzima e modifica le cariche dei residui presenti nel sito attivo che sono importanti per il legame con il substrato. temperatura un elevata temperatura inattiva l enzima. concentrazione del substrato la velocità delle reazioni aumenta all aumentare della concentrazione dei reagenti.

12 CINETICA ENZIMATICA La velocità di una reazione aumenta all aumentare della concentrazione di substrato e in presenza di un enzima essa tende a raggiungere un valore massimo indicato con V max V max la velocità massima della reazione viene raggiunta quanto il substrato ha saturato l enzima v 0 = V max [S] K M +[S] Equazione di Michaelis-Menten Menten K m corrisponde alla concentrazione di substrato al quale la velocità della reazione è uguale alla metà di V max

13 CINETICA ENZIMATICA K m COSTANTE DI MICHAELIS-MENTEN Tratto da: P. Champe, R. Harvey, D.R. Ferrier, LE BASI DELLA BIOCHIMICA, Ed. Zanichellli

14 INIBIZIONE dell attivit attività enzimatica Inibitore enzimatico sostanza che causa una diminuzione dell attività di un enzima o lo rende inattivo. REVERSIBILE Si lega all enzima per mezzo di legami deboli e può quindi essere allontanato rendendo di nuovo l enzima attivo IRREVERSIBILE Si lega all enzima attraverso legami forti, spesso covalenti, rendendo l enzima definitivamente inattivo Competitivo Si lega al sito attivo dell enzima impedendone il legame del substrato Non competitivo Si lega in un sito diverso dal sito attivo formando un complesso cataliticamente inattivo Molte sostanze altamente tossiche o velenose sono inibitori di enzimi

15 FARMACI come inibitori enzimatici L inibizione enzimatica ha grande importanza medica e farmacologica molti farmaci sono inibitori di qualche enzima dell organismo o di cellule estranee all organismo stesso agendo su processi metabolici. Sono inibitori enzimatici: farmaci attivi sul sistema nervoso centrale farmaci ipocolesterolemizzanti agiscono inibendo l enzima regolatore della biosintesi endogena del colesterolo antibiotici agenti chemioterapici farmaci antivirali Tratto da: M. Stefani e N. Taddei, Chimica biochimica e biologia applicata, Ed. Zanichelli

16 FARMACI come inibitori enzimatici Acido acetilsalicilico inibisce irreversibilmente l enzima cicloossigenasi che catalizza la prima reazione di biosintesi delle prostaglandine. Le prostaglandine sono ormoni la cui over produzione è associata all infiammazione e all insorgenza della febbre. Acido arachidonico Cicloossigenasi Prostaglandine Farmaci antiinfiammatori non stereoidei Infiammazione

17 FARMACI come inibitori enzimatici Penicillina gli antibiotici inibiscono enzimi che sono essenziali per la crescita batterica. Nel caso della penicillina la sua azione consiste nell inibizione di una tappa finale della sintesi della parete cellulare dei batteri. Agenti chemioterapici tra gli agenti chemioterapici utilizzati nella terapia del cancro alcuni sono antimetaboliti (composti con struttura simile ai substrati su cui agiscono gli enzimi). Tali composti hanno la capacità di inibire la rapida riproduzione delle cellule cancerose inibendo ad esempio la biosintesi del DNA.

18 DOSAGGIO di enzimi plasmatici La determinazione dei livelli degli enzimi nel siero viene utilizzata come importante parametro diagnostico in medicina. Il livello dell attività di numerosi enzimi aumenta nel siero in differenti condizioni patologiche. Esso indica che ci sono cellule o tessuti, in cui quell enzima agisce, danneggiati. Tratto da: P. Champe, R. Harvey, D.R. Ferrier, LE BASI DELLA BIOCHIMICA, Ed. Zanichellli L incremento dell attivit attività di un enzima può essere dovuto: aumentato rilascio dalle cellule per danno cellulare o aumentata popolazione cellulare