Lezione 1 STRUTTURA E LE FUNZIONI DELLA MEMBRANA PLASMATICA … · 4 Le proteine incluse nella...
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1 Lezione 1 STRUTTURA E LE FUNZIONI DELLA MEMBRANA PLASMATICA
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Lezione 1
STRUTTURA E LE FUNZIONI DELLA MEMBRANA PLASMATICA
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3.1 La membrana plasmatica è un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine
La membrana plasmatica è organizzata secondo un modello a mosaico fluido
– Mosaico perché composta da fosfolipidi e proteine disposti come le tessere di un mosaico
– Fluido perché le “tessere” non sono fissate, ma possono scorrere le une sulle altre
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Molti fosfolipidi contengono acidi grassi insaturi
– I doppi legami creano angoli nelle code
– Ciò impedisce che i fosfolipidi si compattino solidificando
– Nella membrana delle cellule animali è presente anche il colesterolo per stabilizzarla a temperature alte e mantenerla fluida a temperature più basse
3.1 La membrana plasmatica è un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine
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Le proteine incluse nella membrana hanno diverse funzioni
– Le integrine danno maggior resistenza alla membrana perché la attraversano da una parte all’altra ancorandosi al citoscheletro e alla matrice extracellulare
– Le glicoproteine sono implicate nel riconoscimento tra cellule
– Le proteine-recettore permettono la comunicazione con altre cellule tramite la trasduzione del segnale
– Le proteine di trasporto regolano la permeabilità selettiva
3.1 La membrana plasmatica è un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine
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Colesterolo
Glicoproteina
Glicolipide
Carboidrato unito a una glicoproteina
Fosfolipide
Microfilamenti del citoscheletro
Integrina
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Una funzione importante svolta delle proteine di membrana è il trasporto di molecole
– Grazie all’ambiente idrofobo all’interno del doppio strato, le molecole non polari attraversano facilmente la membrana, mentre le molecole polari vengono bloccate
– Le proteine di trasporto permettono ingresso e fuoriuscita controllati di queste molecole
– Questo fenomeno è chiamato permeabilità selettiva
3.1 La membrana plasmatica è un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine
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Check
Elenca le sei principali funzioni svolte dalle proteine di membrana
3.1 La membrana plasmatica è un mosaico fluido di fosfolipidi e proteine
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3.2 L’organizzazione spontanea delle membrane rappresenta un passaggio cruciale nell’origine della vita
I fosfolipidi, posti in soluzione acquosa, si aggregano spontaneamente formando un doppio strato simile a quello della membrane cellulari
– L’isolamento di molecole organiche all’interno di queste strutture potrebbe essere stato un passaggio cruciale per la nascita della vita
alla luce dell’evoluzione
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Acqua
Acqua
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3.2 L’organizzazione spontanea delle membrane rappresenta un passaggio cruciale nell’origine della vita
Check
Come descriveresti la struttura di una delle vescicole illustrata in sezione nella diapositiva precedente?
alla luce dell’evoluzione
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3.3 Nel trasporto passivo le sostanze diffondono attraverso la membrana senza alcun consumo di energia
Con il termine diffusione si indica il fenomeno per cui le particelle tendono a distribuirsi in modo uniforme nello spazio a disposizione
– Le particelle si muovono da regioni in cui sono più concentrate verso zone in cui sono meno concentrate
– Quindi le particelle diffondono seguendo il proprio gradiente di concentrazione
– Le particelle finiscono per raggiungere un equilibrio dinamico con una concentrazione uguale in ogni zona
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La diffusione attraverso le membrane plasmatiche non richiede energia: per questo viene chiamata trasporto passivo
– Il gradiente di concentrazione rappresenta l’energia potenziale necessaria per questo tipo di trasporto
3.3 Nel trasporto passivo le sostanze diffondono attraverso la membrana senza alcun consumo di energia
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Molecole di colorante Membrana Equilibrio
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Molecole di colorante
Membrana (in sezione) Equilibrio
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Check
Che cosa si intende per trasporto passivo?
3.3 Nel trasporto passivo le sostanze diffondono attraverso la membrana senza alcun consumo di energia
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3.4 La diffusione dell’acqua attraverso una membrana semipermeabile avviene per osmosi
La capacità dell’acqua di muoversi attraverso le membrane è fondamentale per la vita della cellula
– Il flusso di acqua attraverso le membrane avviene per osmosi, in risposta alla concentrazione dei soluti all’esterno della cellula
– L’osmosi sposta l’acqua secondo gradiente finché la concentrazione del soluto è uguale da entrambi i lati della membrana
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Membrana selettivamente permeabile
Molecola di soluto
Minore concentrazione
di soluto
H2O
Molecola di soluto circondata da molecole d’acqua
Flusso netto di acqua
Molecola d’acqua
Uguale concentrazione
di soluto
Maggiore concentrazione
di soluto
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3.4 La diffusione dell’acqua attraverso una membrana semipermeabile avviene per osmosi
Check
Qual è la direzione del flusso netto di acqua tra due soluzioni di saccarosio (una allo 0,5% e l’altra al 2%) separate da una membrana non permeabile al saccarosio?
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3.5 L’equilibrio idrico tra le cellule e l’ambiente circostante è fondamentale per la sopravvivenza degli organismi
Quando due soluzioni hanno diversa concentrazione di soluti
quella in cui il soluto è più concentrato si dice ipertonica
quella in cui il soluto è meno concentrato si dice ipotonica
Quando due soluzioni hanno la stessa concentrazione di soluti
si dicono entrambe isotoniche
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La maggior parte degli organismi è dotata di meccanismi di osmoregolazione per mantenere un equilibrio idrico con l’ambiente circostante
– Ciò permette di evitare l’eccessivo accumulo di acqua in un ambiente ipotonico
– E l’eccessiva perdita di acqua in un ambiente ipertonico
– Le cellule animali e vegetali rispondono diversamente alla tonicità dell’ambiente circostante
3.5 L’equilibrio idrico tra le cellule e l’ambiente circostante è fondamentale per la sopravvivenza degli organismi
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Soluzione isotonica
(B) Lisi (C) Raggrinzita
(D) Perdita di turgore
(E) Turgida (F) Raggrinzita
Soluzione ipertonica Soluzione ipotonica
Cellula vegetale
Cellula animale
(A) Normale
Membrana plasmatica
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Check
Considerando quanto hai appena appreso sull’equilibrio idrico, come puoi spiegare la funzione dei vacuoli contrattili di protisti come Paramecium?
3.5 L’equilibrio idrico tra le cellule e l’ambiente circostante è fondamentale per la sopravvivenza degli organismi
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3.6 Le proteine di trasporto facilitano la diffusione di alcune molecole attraverso la membrana
Molte molecole idrofile o di grandi dimensioni possono attraversare la membrana cellulare solo grazie alle proteine di trasporto
– Questo tipo di trasporto passivo (non richiede energia) è chiamato diffusione facilitata
– Le acquaporine sono proteine canale che permettono uno scambio più veloce delle molecole d’acqua con l’esterno
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Le proteine di trasporto possono funzionare in diversi modi
– Alcune si comportano come canali che sono si lasciano attraversare da molecole idrofile
– Altre si legano a una specifica molecola, cambiano forma e la riversano dal lato opposto della membrana
– In ogni caso le proteine di trasporto sono specifiche per i propri “passeggeri”
3.6 Le proteine di trasporto facilitano la diffusione di alcune molecole attraverso la membrana
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soluto
proteina canale
CITOPLASMA
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28
Check
In che modo le proteine di trasporto contribuiscono alla permeabilità selettiva di una membrana?
3.6 Le proteine di trasporto facilitano la diffusione di alcune molecole attraverso la membrana
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3.7 Le cellule consumano energia per trasportare un soluto contro il gradiente di concentrazione
Le cellule sono dotate anche di meccanismi di trasporto attivo per trasferire soluti contro gradiente di concentrazione
– Questi sistemi richiedono energia, solitamente sotto forma di ATP
– L’ATP, fosforilando la proteina di trasporto, permette un cambiamento di forma necessario per il trasferimento del soluto dal lato opposto della membrana
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3.7 Le cellule consumano energia per trasportare un soluto contro il gradiente di concentrazione
Check
Lo ione Ca2+ viene spostato fuori dalla cellula grazie al trasporto attivo
La concentrazione di questo ione è maggiore dentro o fuori dalla cellula? Spiega la tua risposta
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3.8 Le grandi molecole attraversano le membrane mediante esocitosi ed endocitosi
La cellula sfrutta due processi per spostare materiali voluminosi attraverso la membrana
– Esocitosi: vescicole di trasporto cariche di macromolecole si fondono con la membrana cellulare e liberano all’esterno il proprio contenuto
– Endocitosi: la cellula ingloba materiale presente all’esterno in una vescicola che trasferisce al proprio interno
In entrambi i casi il materiale trasportato si trova all’interno di vescicole
esplorando
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Esistono tre tipi di endocitosi
– Fagocitosi: la cellula avvolge una particella mediante estroflessioni della membrana chiamate pseudopodi e la ingloba all’interno di un vacuolo
– Pinocitosi: la cellula “inghiotte” goccioline di liquido in minuscole vescicole
– Endocitosi mediata da recettori: proteine-recettore si legano a molecole specifiche, poi la porzione di membrana contenente i recettori si introflette e si chiude in una vescicola che trasporta nel citoplasma le molecole inglobate
esplorando
3.8 Le grandi molecole attraversano le membrane mediante esocitosi ed endocitosi
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Fagocitosi
FLUIDO EXTRACELLULARE
Pseudopodio
CITOPLASMA
Vacuolo alimentare
“Cibo” o altre particelle
Pinocitosi
Membrana plasmatica
Vescicola
Vescicola rivestita
Fossetta rivestita
Molecola specifica
Endocitosi mediata da recettori
Proteina di rivestimento Recettore
Fossetta rivestita
Materiale legato ai recettori
Membrana plasmatica
Food being ingested
Vacuolo alimentare
Batterio
Pseudopodio dell’ameba
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LA FAGOCITOSI
FLUIDO EXTRACELLULARE
Pseudopodio
CITOPLASMA
Vacuolo alimentare
“Cibo” o altre particelle
Vacuolo alimentare
Batterio
Pseudopodio dell’ameba
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LA PINOCITOSI
Membrana plasamtica
Vescicola
Membrana plasmatica
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Vescicola rivestita
Fossetta rivestita
Molecola specifica
L’ENDOCITOSI MEDIATA DA RECETTORI
Proteina di rivestimento Recettore
Fossetta rivestita
Materiale legato ai recettori
Membrana plasmatica
41
Check
Quale processo fa aumentare le dimensioni della membrana plasmatica: l’esocitosi o l’endocitosi?
esplorando
3.8 Le grandi molecole attraversano le membrane mediante esocitosi ed endocitosi
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Lezione 2
LA CELLULA E L’ENERGIA
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3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma l’energia
La cellula agisce come una fabbrica chimica in miniatura, capace di compiere migliaia di reazioni
– La cellula utilizza l’energia per fabbricare membrane e organuli cellulari, sintetizzare prodotti, trasportare le strutture al proprio interno o per spostarsi attivamente nell’ambiente
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L’energia è definita come la capacità di svolgere un lavoro
– L’energia cinetica è l’energia dei corpi in movimento
– L’energia potenziale è l’energia che un oggetto possiede in virtù della sua struttura o della posizione che occupa
3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma l’energia
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Un oggetto che si muove (dotato di energia cinetica) può compiere un lavoro trasferendo il proprio moto ad altri corpi materiali
– Un giocatore di biliardo utilizza il movimento della stecca per spingere la palla, la quale a sua volta mette in moto altre palle
– Il calore è una forma di energia cinetica associata al moto casuale degli atomi o delle molecole
– Anche la luce è un tipo di energia cinetica che può essere catturata per compiere un lavoro
3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma l’energia
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Per compiere un lavoro, l’energia potenziale deve essere convertita in energia cinetica
– Un tuffatore sul trampolino, possiede una certa quantità di energia potenziale derivante dalla sua posizione elevata
– Quando salta, la sua energia potenziale è convertita in energia cinetica
L’energia chimica è un tipo di energia potenziale che possiedono tutte le molecole in virtù della configurazione dei loro atomi
– L’energia chimica è fondamentale per la vita perché è l’unica forma di energia potenziale disponibile per il lavoro cellulare
3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma l’energia
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L’energia potenziale del tuffatore è maggiore sul trampolino
Durante il tuffo, l’energia potenziale si trasforma in energia cinetica
L’energia cinetica del tuffatore è minore nell’acqua
Risalendo sul trampolino, il tuffatore trasforma l’energia cinetica del movimento muscolare in energia potenziale
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Check
Quale forma di energia possiede un oggetto a riposo?
3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma l’energia
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3.10 Le leggi della termodinamica regolano le trasformazioni di energia
Lo studio delle trasformazioni di energia che interessano la materia è chiamato termodinamica
– In termodinamica si indica come sistema l’insieme dei corpi materiali considerati
– Come ambiente tutto ciò che circonda il sistema
– Un sistema può essere una singola cellula o l’intero pianeta
– Un organismo è considerato un sistema aperto perché può scambiare energia e materia con l’ambiente circostante
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Esistono due leggi fondamentali che governano la trasformazione di energia negli organismi
– Il primo principio della termodinamica: l’energia dell’Universo è costante
– Il secondo principio della termodinamica: ogni trasformazione di energia comporta un aumento del disordine dell’Universo
– L’entropia è una misura del grado di disordine di un sistema
3.10 Le leggi della termodinamica regolano le trasformazioni di energia
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Carburante
Benzina
Conversione dell’energia in una cellula Energia per il lavoro cellulare
Respirazione cellulare
Prodotti di scarto Conversione di energia
Combustione
Conversione dell’energia in un’automobile
Ossigeno
Calore
Glucosio
Ossigeno Acqua
Diossido di carbonio
Acqua
Diossido di carbonio
Energia cinetica (del movimento)
Energia termica
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Carburante
Benzina
Prodotti di scarto Conversione dell’energia
Combustione
Conversione dell’energia in un’automobile
Ossigeno Acqua
Diossido di carbonio
Energia cinetica (del movimento)
Energia termica
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Conversione dell’energia in una cellula
Energia per il lavoro cellulare
Respirazione cellulare
Calore
Glucosio
Ossigeno Acqua
Diossido di carbonio
Carburante Conversione di energia Prodotti di scarto
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Check
Come puoi spiegare la diffusione di un soluto attraverso una membrana utilizzando il secondo principio della termodinamica?
3.10 Le leggi della termodinamica regolano le trasformazioni di energia
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3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre la immagazzinano
Una reazione esoergonica è una reazione chimica che libera energia
– I reagenti hanno legami covalenti che contengono più energia rispetto ai legami dei prodotti
– La reazione libera nell’ambiente esterno una quantità di energia pari alla differenza tra l’energia potenziale dei reagenti e quella dei prodotti
– La respirazione cellulare è un processo esoergonico in cui l’ossigeno è utilizzato per convertire l’energia chimica dello zucchero in lavoro
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Reagenti
Quantità di energia
libera
En
erg
ia p
ote
nzia
le d
elle
mo
lec
ole
Energia liberata
Prodotti
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Una reazione endoergonica è una reazione chimica che richiede un apporto netto di energia
– In una reazione endoergonica l’energia viene assorbita dall’ambiente e impiegata per generare prodotti che contengono più energia dei reagenti
– L’energia viene immagazzinata come energia potenziale nei legami covalenti delle molecole dei prodotti
– La fotosintesi è un processo endoergonico: utilizzando reagenti a basso contenuto energetico e sfruttando l’energia solare, produce molecole ricche di energia
3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre la immagazzinano
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Reagenti
En
erg
ia p
ote
nzia
le d
elle
mo
lec
ole
Energia assorbita
Prodotti
Quantità di energia assorbita
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In qualsiasi organismo le diverse cellule svolgono in modo coordinato migliaia di reazioni esoergoniche ed endoergoniche differenti
– Il complesso delle reazioni chimiche svolte da un organismo è indicato come metabolismo cellulare
– Una via metabolica è una serie di reazioni chimiche che determinano la sintesi o la demolizione di molecole complesse
3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre la immagazzinano
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L’accoppiamento energetico è la capacità fondamentale delle cellule di sfruttare l’energia prodotta da reazioni esoergoniche per alimentare reazioni endoergoniche
La chiave di volta dell’accoppiamento energetico è l’ATP
3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre la immagazzinano
61
Check
Considerando il principio della conservazione dell’energia, qual è il destino dell’energia ricavata dal cibo durante la reazione esoergonica della respirazione cellulare?
3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre la immagazzinano
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L’ATP (adenosinatrifosfato) è la “moneta” per gli scambi energetici della cellula
– È formato da una base azotata (adenina), uno zucchero pentoso (ribosio) e tre gruppi fosfato
– La repulsione dovuta alle tre cariche negative presenti sui gruppi fosfato rende questa molecola simile a una molla compressa pronta a scattare
– I legami dei gruppi fosfato, infatti, sono molto instabili e possono essere facilmente idrolizzati (cioè spezzati aggiungendo H2O)
3.12 L’ATP trasporta l’energia chimica dove è necessaria
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L’idrolisi dell’ATP è una reazione esoergonica
– La cellula abbina questa reazione a un processo endoergonico, di solito trasferendo il gruppo fosfato su un’altra molecola tramite una reazione di fosforilazione
– In questa reazione la molecola fosforilata riceve energia dall’ATP che si trasforma in ADP (adenosindifosfato)
– L’idrolisi dell’ATP può alimentare tre tipi di lavoro cellulare
– Lavoro chimico
– Lavoro meccanico
– Lavoro di trasporto
3.12 L’ATP trasporta l’energia chimica dove è necessaria
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Ribosio
Adenina
Trifosfato (ATP) Adenosina
Gruppo fosfato
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Idrolisi
Difosfato (ADP) Adenosina
+
Ribosio
Adenina
Trifosfato (ATP) Adenosina
Gruppo fosfato
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Lavoro chimico
Trasporto del soluto Molecola formata
Prodotti
Reagenti
Proteina motrice
Proteina di membrana
Soluto
Lavoro di trasporto Lavoro meccanico
Movimento della proteina
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L’ATP è una risorsa rinnovabile che le cellule sono in grado di rigenerare continuamente
– Quando viene liberata energia da un processo esoergonico, come la glicolisi, l’energia viene utilizzata in una reazione endoergonica per generare ATP partendo da una molecola di ADP e un gruppo fosfato
3.12 L’ATP trasporta l’energia chimica dove è necessaria
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Energia proveniente dalle reazioni esoergoniche
Energia disponibile per le reazioni endoergoniche
69
Check
In che modo l’ATP trasferisce l’energia ricavata dai processi esoergonici ai reagenti che partecipano a processi endoergonici?
3.12 L’ATP trasporta l’energia chimica dove è necessaria
3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti
La fotosintesi è un processo biochimico complesso che avviene in due fasi
– La prima è chiamata fase luminosa, perché richiede la presenza di luce
– Nella fase luminosa l’energia luminosa è convertita in energia chimica
– La seconda è chiamata fase oscura, perché non richiede la presenza di luce
– Nella fase oscura avviene la sintesi degli zuccheri
esplorando
3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti
Nella fase luminosa l’energia luminosa assorbita dalla clorofilla è impiegata per trasferire elettroni e ioni H+ dall’acqua al NADP+, riducendolo così a NADPH
– Il NADP+ è un trasportatore di elettroni che raccoglie gli elettroni ricchi di energia per alimentare le fasi successive della fotosintesi
– Alcune passaggi della fase luminosa generano ATP subito disponibile
esplorando
3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti
La fase oscura comprende una serie ciclica di reazioni chiamata ciclo di Calvin
– Nel ciclo di Calvin vengono sintetizzate molecole di zuccheri a partire dal CO2 e dalle molecole a elevato contenuto energetico prodotte dalla fase luminosa
– L’incorporazione del CO2 in molecole organiche è chiamata fissazione del carbonio
esplorando
H2O
ADP
P
REAZIONI
LUMINOSE
(nei tilacoidi)
Luce
Cloroplasto
NADPH
ATP
O2
CICLO
DI CALVIN (nello stroma)
Zucchero
CO2
NADP+
3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti
La fotosintesi è costituita da numerose reazioni di ossidoriduzione
– Le molecole di acqua si scindono liberando O2: in realtà si ossidano, cioè perdono elettroni e ioni idrogeno (H+)
– Il CO2 acquista elettroni e ioni idrogeno, riducendosi a glucosio
esplorando
3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti
La respirazione cellulare, attraverso una serie di reazioni redox, libera l’energia chimica contenuta nel glucosio
– Per farlo, lo zucchero viene ossidato a CO2 e l’O2 ridotto ad H2O
– Gli elettroni perdono energia potenziale durante questa serie di ossidoriduzioni
– Al contrario, nella fotosintesi, l’ H2O si ossida, il CO2 si riduce e gli elettroni acquistano energia
esplorando
3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi interdipendenti
Nella fotosintesi gli elettroni vengono spinti a un livello energetico superiore grazie all’energia luminosa catturata dalle molecole di clorofilla
– In questo modo la fotosintesi trasforma l’energia luminosa in energia chimica
– L’energia chimica è immagazzinata nei legami chimici delle molecole di zucchero
esplorando
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Lezione 3
COME FUNZIONANO GLI ENZIMI
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3.14 Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche abbassando le richieste energetiche
La cellula ha un continuo rifornimento di energia sotto forma di ATP, ma questa non è direttamente disponibile
– Per dare il via a una qualsiasi reazione bisogna superare una barriera energetica chiamata energia di attivazione (EA)
– Questa energia serve per spezzare i legami dei reagenti e permettere la formazione di nuovi
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3.14 Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche abbassando le richieste energetiche
Molte reazioni sono accelerate da un aumento di temperatura: in questo modo però la cellula non può decidere su quali agire
Gli enzimi sono catalizzatori biologici in grado di aumentare la velocità delle reazioni in modo selettivo
– Gli enzimi accelerano le reazioni abbassando la barriera della EA e non vengono consumati nel processo
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Reazione senza l’enzima
EA con l’enzima
Reagenti
Reazione con l’enzima
EA senza l’enzima
Differenza netta di energia (non cambia)
Prodotti
Andamento della reazione
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3.14 Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche abbassando le richieste energetiche
Check
In una reazione esoergonica i reagenti possiedono più energia dei prodotti
Perché, secondo te, un enzima non può trasformare una reazione esoergonica in una reazione endoergonica (in cui i reagenti hanno meno energia dei prodotti)?
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3.15 Ogni reazione cellulare è catalizzata da un enzima specifico
Ogni enzima ha una particolare forma che gli permette di interagire con uno specifico substrato e catalizzare una determinata reazione
– Il substrato si lega a una regione dell’enzima chiamata sito attivo mediante legami deboli
– Il legame determina un cambiamento della conformazione del sito attivo che a sua volta induce un cambiamento nei legami del substrato
– Il cambiamento indotto nel substrato favorisce la reazione catalizzata dall’enzima
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Enzima disponibile con il sito attivo libero
Sito attivo
1
Enzima (saccarasi)
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Enzima disponibile con il sito attivo libero
Sito attivo
1
Enzima (saccarasi)
Il substrato si lega all’enzima (adattamento indotto)
2
Substrato (saccarosio)
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Enzima disponibile con il sito attivo libero
Sito attivo
1
Enzima (saccarasi)
Il substrato si lega all’enzima (adattamento indotto)
2
Substrato (saccarosio)
Conversione del substrato nei prodotti
3
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Enzima disponibile con il sito attivo libero
Sito attivo
1
Enzima (saccarasi)
Il substrato si lega all’enzima (adattamento indotto)
2
Substrato (saccarosio)
Conversione del substrato nei prodotti
3
I prodotti sono liberati
4
Fruttosio
Glucosio
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3.15 Ogni reazione cellulare è catalizzata da un enzima specifico
La forma di un enzima è influenzata dall’ambiente: per questo esistono condizioni ottimali di attività per ogni enzima
– La temperatura è molto importante
– Se troppo bassa non ci saranno abbastanza collisioni tra il sito attivo dell’enzima e i reagenti
– Se troppo alta l’enzima sarà denaturato perdendo ogni funzione
– Anche il pH e la concentrazione di sali sono in grado di influire sull’attività degli enzimi
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3.15 Ogni reazione cellulare è catalizzata da un enzima specifico
Per funzionare molti enzimi hanno bisogno di molecole non proteiche chiamate cofattori
– I cofattori possono essere di natura organica come ioni metallici
– Altri sono molecole organiche chiamate coenzimi, come per esempio moltissime vitamine
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3.15 Ogni reazione cellulare è catalizzata da un enzima specifico
Check
Perché ogni enzima agisce su un determinato substrato e non esistono invece enzimi in grado di accelerare più tipi di reazioni chimiche?
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3.16 L’attività enzimatica può essere bloccata o regolata da molecole speciali
Un composto in grado di interferire con l’attività di un enzima è chiamato inibitore
– Se si unisce a un enzima con un legame covalente, l’inibizione è generalmente irreversibile
– Se si unisce a un enzima con un legame debole, l’inibizione è reversibile
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3.16 L’attività enzimatica può essere bloccata o regolata da molecole speciali
Gli inibitori competitivi hanno una struttura simile al normale substrato dell’enzima e competono con esso per occupare il sito attivo
Substrato
Enzima
Sito attivo
Legame normale del substrato
Inibitore competitivo
Inibizione competitiva
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3.16 L’attività enzimatica può essere bloccata o regolata da molecole speciali
Gli inibitori non competitivi si legano all’enzima modificandone la forma in modo che il sito attivo non riesce più ad accogliere il substrato
Substrato
Enzima
Sito attivo
Legame normale del substrato
Inibitore non competitivo
Inibizione non competitiva
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3.16 L’attività enzimatica può essere bloccata o regolata da molecole speciali
La cellula usa gli inbitori per regolare il proprio metabolismo
– Feedback negativo: il prodotto finale di una via metabolica è un inibitore di uno dei primi passaggi della via stessa
– In questo modo più prodotto è disponibile, più è forte l’inibizione e viceversa
– Il feedback negativo è uno dei più importanti meccanismi di regolazione del metabolismo cellulare
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3.16 L’attività enzimatica può essere bloccata o regolata da molecole speciali
Check
Perché i meccanismi a feedback negativo permettono alla cellula di evitare sprechi?
