7/22/2019 Riassunto Enzimi Definitivo

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Riepilogo Parte 1 - Introduzione,Classificazione e Caratteristiche

Gli enzimi sono proteine con funzione catalitica che regolano la velocit delle trasformazioni

chimiche che sottendono i processi fisiologici. In relazione al tipo di reazione catalizzata sono

distinti in sei classi principali:

-ossidoreduttasi,-transferasi,

-idrolasi

-liasi,

-isomerasi ligasi.

Spesso sono pienamente attivi solo in presenza di cofattori (ioni metallici) o coenzimi (molecole

organiche). I coenzimi, a differenza degli enzimi, sono spesso modificati nel corso della reazione

chimica. Gli enzimi si caratterizzano per una elevata specificit di substrato e reazione:

interagiscono con un reagente specifico e ne catalizzano una specifica trasformazione. Nei diversi

tessuti di un organismo possono esistere enzimi che, pur catalizzando la medesima reazione

chimica, differiscono per alcune propriet fisiche: questi sono detti isoenzimi. Il dosaggio di enzimi

e isoenzimi nei campioni biologici pu fornire informazioni diagnostiche importanti.

2. Meccanismo dazione. Quando un substrato S viene convertito in prodotto P (a minore

contenuto energetico rispetto a S, altrimenti la reazione sarebbe termodinamicamente impossibile e

nessun enzima sarebbe in grado di farla avvenire!) le molecole di S passano attraverso uno stato

intermedio tra S e P (lo stato di transizione, S*) caratterizzato da un contenuto energetico maggiore

di S. La differenza tra il contenuto energetico di S e quello di S* detta energia di attivazione di S.

Lenzima in grado di legare S* (ha maggiore affinit per S* che per S) e il legame E-S* abbassa

lenergia di attivazione: la formazione di legami tra E ed S* libera energia (energia di legame E-S*)

e abbassa il contenuto energetico di E-S*. Quindi statisticamente, nellunit di tempo, pi molecole

di S riusciranno a superare la barriera di attivazione e procedere lungo la direzione di reazione.

Lenzima lega S* a livello di un sito preciso sulla superficie della proteina che si chiama sito attivo:

questa tasca, di solito superficiale, corrisponde esattamente per forma e disposizione di cariche

elettriche e/o residui idrofobici (dei gruppi R degli amminoacidi che foderano il sito attivo) a S*. Si

pu immaginare che S* sia la chiave e il sito attivo sia la serratura specifica per quella chiave. I

legami che si formano tra S* e il sito attivo sono di solito legami deboli (ponti H, legami ionici e

idrofobici) anche se in alcuni enzimi si tratta di legami covalenti.

Lesistenza di un sito attivo dove si lega il substrato e dove avviene la sua trasformazione in

prodotto determina alcune propriet comuni a tutti gli enzimi: specificit, saturabilit e inibibilit.

Specificit: ogni enzima riconosce specificamente il/i substrato/i e non altre molecole, anche

chimicamente simili a S. Saturabilit: quando tutti i siti attivi di tutte le molecole enzimatichepresenti sono legate al substrato (saturate) la velocit di catalisi massima e non pu aumentare

ulteriormente, anche aggiungendo altro substrato. Inibibilit: una molecola che assomigli

moltissimo al substrato (per forma, distribuzione di cariche, ecc.) e che si leghi al sito attivo pu

spiazzare il vero substrato dal legame con il sito attivo e inibire lattivit enzimatica (inibizione

competitiva). Laggiunta di un eccesso di substrato, per, rende reversibile linibizione. Molti

farmaci agiscono per inibizione enzimatica.

3. Cinetica enzimatica. Lattivit catalitica degli enzimi caratterizzata da due parametri

cinetici che consentono di confrontare lazione di enzimi diversi e la loro affinit per il substrato.

Questi due parametri sono la costante di Michaelis-Menten (Km) e la velocit massima (Vmax).

Con laumentare della concentrazione di S ([S]) la velocit di catalisi (prodotto/tempo) aumentasecondo una funzione iperbolica fino a un valore massimo (Vmax), raggiunto quando tutti i siti

attivi disponibili sono saturati da S. Cinetica enzimatica degli enzimi a singola subunit Da questo

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grafico si pu derivare il valore di Km, cio la [S] alla quale V = Vmax. Dato che n il valore di

Vmax n quello di Km possono essere calcolati in modo preciso da una curva iperbolica, si

preferisce trasformare questa curva in una retta (prendendo il reciproco di ogni valore),

dallequazione della quale si possono calcolare precisamente -1/Km e 1/Vmax. Vmax = velocit

massima di catalisi, in condizioni di saturazione dellenzima (dipende dalla [E]) Km =

concentrazione di S a cui la velocit di catalisi met della massima (non dipende dalla [E]). Km

una misura dellaffinit dellenzima per S: maggiore la Km (che si misura in molarit), minorelaffinit. Un inibitore competitivo (si lega al sito attivo al posto di S) aumenta la Km e lascia

invariata la Vmax (un eccesso di S spiazza linibitore e lenzima raggiunge comunque la sua Vmax,

anche se ad una [S] maggiore rispetto alla condizione senza inibitore).

Un inibitore non competitivo (si lega allenzima in un punto diverso dal sito attivo, ma induce una

modifica conformazionale della proteina enzimatica tale per cui S non si pu pi legare al sito

attivo) abbassa Vmax ma lascia invariata Km (affinit dellenzima per S).

Gli inibitori: Le reazioni catalizzate da enzimi possono essere rallentate o bloccate da inibitori

enzimatici. Molti farmaci sono inibitori enzimatici. Gli inibitori possono essere: reversibili e

irreversibili.I primi si possono dissociare dallenzima ripristinandone lattivit, mentre i secondi legano

covalentemente o modificano definitivamente alcune porzioni essenziali dellenzima alterandone la

funzionalit; spesso vengono definiti veleni degli enzimi.Gli inibitori reversibili possono essere

distinti in competitivi e non competitivi in base alle loro modalit

di interazione con lenzima. I metodi danalisi cinetica con cui si studiano gli enzimi (curva di

saturazione dellenzima) consentono di distinguere questi due tipi di inibizione enzimatica. Un

inibitore

competitivo compete con il substrato per il legame con il sito attivo. Se linibitore occupa il sito

attivo

blocca laccesso del substrato e rallenta/blocca il processo catalitico. Solitamente gli inibitori

competitivi

sono molto simili al substrato e ne mimano la capacit di interazione con il sito attivo. Essendo

tuttavia

linterazione inibitore/enzima reversibile, ne risulta che linibizione pu essere scalzata da un

incremento della concentrazione del substrato.

Il diagramma di Lineweaver-Burk evidenzia alcune caratteristiche fondamentali di tale inibizione:

la Vmax della reazione non viene cambiata poich, anche in presenza di un inibitore, si pu

incrementare

[S] per ottenere la stessa Vmax. Si osserva invece una riduzione apparente dellaffinit per il

substrato (1/Km

apparente < 1/Km), poich occorre un maggiore [S] per ottenere di Vmax.Un inibitore noncompetitivo si lega invece ad un sito diverso da quello che riconosce il substrato e

riduce o blocca lattivit dellenzima.

Questo pu legare normalmente il substrato (la Km dellenzima rimane quindi invariata), ma non

pu

catalizzarne la trasformazione in prodotto; la Vmax della reazione conseguentemente inferiore a

quella

ottenibile in assenza di enzima competitivo.

Gli enzimi allosterici

Gli enzimi allosterici hanno quasi sempre una struttura quaternaria (pi subunitpolipeptidiche) e possiedono, oltre al sito attivo in una subunit, anche un altrosito, sito regolatore in un'altra subunit, al quale si legaleffettore (omodulatore).

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Lenzima esiste in due configurazioni tra loro convertibili. In una subunit troviamoil sito regolatore che pu essere nella configurazione attivata oppure in quellainattivata. Se il modulatore induce una attivazione della catena metabolica alloraesso si lega al sito regolatore dellenzima stimolando il sito attivo, situatogeneralmente in altra subunit, a legarsi col substrato. Al contrario, se ilmodulatore un inibitore, si avr la perdita di affinit sul sito attivo dellenzima.Tale condizione determina il blocco della via metabolica.

Inibizione allostrericaIn alcuni sistemi multienzimatici l'enzima regolatore viene inibito in modo specificodal prodotto finale della via, quando tale prodotto si accumula oltre le necessitdelle cellule. In genere l'enzima allosterico il primo della viametabolica.Questa inibizione si chiama inibizione retroattiva o inibizione daprodotto(meccanismo a feedback).

Altri meccanismi di regolazioneenzimatica si hanno quando lenzima viene modificato

covalentemente da alcuni gruppi chimici come il fosfato, ladenosina monofosfato, luridinamonofosfato e i gruppi metilici. Questi gruppi possono legarsi allenzima ed essere rimossi daaltri enzimi. Un enzima appartenente a questa categoria la glicogeno fosforilasi che regola

nel muscolo e nel fegato il processo di demolizione del glicogeno.

ENZIMI PROTEOLITICICon il termine proteasi (peptidasi, o enzima proteolitico nel tuo caso) si indica un enzima che sia in grado dicatalizzare la rottura del legame peptidico tra il gruppo amminico e il gruppo carbossilico delle proteine. Larottura del legame avviene attraverso un meccanismo che utilizza una molecola di acqua, per cui le proteasivengono classificate tra le idrolasi... esistono oltre 170 proteasi...esistono endopeptidasi che tagliano la

proteina in porzioni interne e le esopeptidasi che la tagliano nelle regioni terminali...di solito le proteasi sonoclassificate in famiglie a seconda dell'aminoacido che attaccano ci sono le serin proteasi, treonin proteasi...ci

sono tante famiglie quanti sono gli aminoacidi...

CoagulazioneLa "reazione a cascata" della coagulazione (a cascata perch ciascuno dei fattori coinvoltiscatena una reazione che attiva un fattore che ne scatena un'altra e cos via) un processocomplesso che coinvolge 13 diversi fattori (Vitamina K Tra le proteine che subiscono questa

reazione si ricordano: i fattori II (protrombina), VII, IX, X della coagulazione)Alla fine della reazione le molecole di fibrinogeno presenti in soluzione nel sangue si aggreganotra loro formando dei filamenti di fibrina che trattengono i globuli rossi e formano il coagulo.

Per semplicit il processo di coagulazione pu essere cos riassunto:1.I tessuti danneggiati rilasciano tromboplastina, che interagisce con un fattorepresente sulla membrana cellulare delle piastrine, innescando l'attivatore protrombinico.2.L'attivatore protrombinico converte la protrombina, presente nel plasma,nell'enzima trombina.3.La trombina determina la polimerizzazione delle molecole difibrinogeno, una proteinasolubile presente nel sangue, che si uniscono tra loro formando filamenti di fibrina.4.I filamenti di fibrina formano una rete che, in corrispondenza della lesione, intrappolai globuli rossi e costituisce la base del coagulo.5.Entro un'ora, il coagulo inizia a contrarsi, spremendo fuori dalla sua massa il siero(plasma privato dalle proteine della coagulazione) e avvicinando i margini della lesionedella parete del vaso sanguigno.

6.Normalmente il sangue coagula in circa 3-6 minuti e, una volta iniziato il processodella coagulazione, i fattori che l'hanno scatenato vengono di solito rapidamenteinattivati per impedire che la coagulazione del sangue si diffonda per tutto l'apparatocircolatorio.

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