Biochimica

CLASSIFICAZIONE INTERNAZIONALE DEGLI ENZIMI

6 classi, ciascuna divisa in sottoclassi

Nome raccomandato es. carbossipeptidasi

Nome sistematico es. peptidil-L-ammino-acido idrolasi

3.4.17.1 EC

3 classe principale

4 sottoclasse (legami peptidici)

17 sottosottoclasse (metallopeptidasi, Zn2+)

1 numero di serie

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Classificazione degli enzimi

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Nome d’uso raccomandato(nome comunemente usato, spesso di origine “storica”)

Nome sistematico(nome dei substrati + termine con suffisso –asi, che definisce il tipo di reazione)

alcool deidrogenasi (nome raccomandato)alcool:NAD+ ossidoriduttasi (nome sistematico)EC 1.1.1.1 (numero di classificazione)

carbossipeptidasi A (nome raccomandato)peptidil-L-amminoacido-idrolasi (nome sistematico)EC 3.4.17.1 (numero di classificazione)

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Ruolo degli enzimi

Un catalizzatore in genere aumenta la velocità di una reazione senza esserne modificato

La molecola su cui l’enzima o il catalizzatore agiscono viene chiamato substrato

L’enzima accelera la reazione di molti ordini di grandezza

Il catalizzatore non modifica l’equilibrio: non si può ottenere più prodotto da una reazione catalizzata, si raggiunge lo stato di equilibrio più velocemente

A <−> 2B Keq = [B]2/[A]

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Sono caratteristiche degli enzimi:

1. Il potere catalitico2. Specificità3. Regolazione

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CofattoriIoni metallici (Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+…….)

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Enzima Ciclo metabolico

Piruvato decarbossilasi Fermentazione EtOH

Piruvato deidrogenasi -chetolutarato deidrogenasi

Sintesi acetil-CoA Ciclo acido citrico

Transchetolasi Reazioni C-assimilazione Cicli pentoso fosfato

Tiamina (vit. B1)

TPP

Piridossina, piridossale, piridossalammina (vit. B6)

piridossalfosfato

Enzima Ciclo metabolico

Alanina aminotransferasi (ALT) Glutammico piruvato transaminasi

(GPT) Aspartato aminotransferasi (AST) Glutammico ossalacetico transaminasi (GOT)

Metabolismo delle proteine

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NADP+

PPP

Niacina (vit. PP o vit. B3)

ribitolo

flavina

Riboflavina (vit. B2)

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Acido pantotenico

Biotina

vie metaboliche dei carboidrati, degli aminoacidi, degli acidi grassi, dei composti steroidei e dei corpi

chetonici.

Enzima Via metabolica

Piruvato carbossilasi gluconeogenesi

Acetil CoA carbossilasi Sintesi degli acidi grassi

Propionil CoA carbossilasi Catabolismo degli acidi grassi

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Acido folico o folacina Cobalamia (o vit. B12)

Una carenza di vitamina B12 provoca una particolare forma di anemia chiamata anemia perniciosa caratterizzata dalla presenza di globuli rossi con dimensioni maggiori del normale. La carenza si manifesta nei casi di diete vegetariane strette (diete vegane)

Vitamina B6, folati e vitamina B12 sono vitamine correlate Tutte partecipano alla trasformazione della metionina in cisteina.

Nel metabolismo del propionil CoA (prodotto del catabolismo di valina e isoleucina, metionina ,treonina, acidi grassi a catena dispari)

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Acido ascorbico (o vit. C)Nel metabolismo di sintesi del collagene: idrossilazione di prolina e della lisina

Idrossilazione della dopamina in noradrenalina

Sintesi della carnitina: coinvolgimento nel metabolismo lipidico

Idrossilazione di molecole steroidee: metabolismo di sintesi degli ormoni

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In cinetica chimica

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Allo stato di transizione i reagenti possono diventare prodotti o tornare reagentiEnergia di attivazione

Dal p.to di vista chimico potrei statisticamene aumentare la velocità di reazione, però:

1. la temperatura non può essere innalzata2. acidi o basi non possono essere aggiunti3. la pressione non può essere aumentata 4. le concentrazioni non possono essere variate che in minima misura.

Come faccio ad ottenerla nei sistemi biologici?

Devo abbassare l’energia di attivazione

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Cinetica chimica: ordine di reazione primo: dip. dalla concentrazione di un reagente ordine di secondo ordine: dip. dalla concentrazione di due reagenti ordine zero: non dipende dalla concentrazione del substrato

Curva cinetica

Fondamentale per elaborare le teoria cinetica enzimatica

Eq. Michaelis-Menten

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Deve essere calcolata sperimentalmente

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Grafico dei doppi reciproci: trasforma l’eq. dell’iperbole, come eq. di una retta

Il valore viene estrapolato

Diviene un valore finito

L’eq. Di Michaelis Menten è la cinetica di un caso limite, reale, ma nei sistemi biologici sono più facilmente coinvolti più substrati

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Quale è il meccanismo dei catalisi?

Esistono due modelli:

Chiave -serratura

Adattamento indotto

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Stabilità di un enzima:

Si va a studiare sperimentalmente

A livello del sito attivo particolari residui aminoacidi hanno uno specifico grado di protonazione che gli permettono di catalizzare attivamente la reazione cui è preposto

Si misura l’attività enzimatica a diverse temperature: l’aumento della temperatura in questo caso prevale l’aumento probabilistico di far avvenire la reazione

Non è detto che il pH ottimale sia quello neutrofisiologico

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MECCANISMI DI REGOLAZIONE enzimatica:

Stimolazione/inibizione della sintesi

Meccanismo allosterico

Modificazione covalente irreversibile

Modificazione covalente reversibile

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Nei processi biologici le vie metaboliche sono modulate da una particolare classe di

enzimi:ENZIMI ALLOSTERICI che sono sempre con struttura quaternaria

Cosa è una via metabolica?

Come posso modulare l’intera via

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Modificazione covalente irreversibile

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Modificazione covalente reveribile

Modificazione che ha un effetto tipo on/off

Solitamente avviene attraverso una modificazione temporanea a carico di uno o più residui amminoacidici. (fosforilazione, acetilazione, metilazione, adenilazione….)

Una modificazione di particolare importanza è la fosforilazione a carico di residui –OH di ser e thr, meno spesso d tyr

Viene spesso utilizzata per attivare e inibire due vie metaboliche che hanno effetto opposto:Sintesi e degradazione del glicogeno

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L’attivita enzimatica, proporzionale alla concentrazione dell’enzima, si esprime in UNITA’

Una Unita Internazionale (UI): quantita di enzima che catalizza la conversione di 1 μmole di substrato per minuto in condizioni definite di temperatura, pH, e concentrazione del substrato

ATTIVITA’ ENZIMATICA U/L = ∆A 1000 V εtdv

d → spessore cuvetta v → volume campione (mL) t → tempo di reazione (min) 1000 → conversione a L∆A → variazione di Abs V → volume di reazione (mL)