Biochimica

• Enzimi


  Catalizzatori biologici che permettono a reazioni di avvenire in tempi brevi e condizioni fisiologiche
• Enzimi


  • Selettività, sono estremamente selettivi, riconoscendo anche la differenza tra due serie stereochimiche
  • Più efficaci dei catalizzatori inorganici
  • Agiscono in condizioni moderate (tempi brevi, pH, pressione e temperatura costanti e fisiologici)
  • Soggetti a regolazione, infatti sono capaci di modulare la loro azione in base all'ambiente esterno
  • Hanno un'elevata importanza clinica, in quanto marker di alcune patologie
• Sito attivo


  Una regione specifica dell'enzima che si lega ad una molecola, detta substrato, che deve andare incontro ad una determinata reazione
• Sito catalitico


  Dove si ha la catalisi della reazione, quindi si rompono e/o si creano nuovi legami chimici
• Cofattori


  Altri gruppi chimici oltre quelli delle catene laterali degli enzimi, possono essere costituiti da molecole inorganiche, come ioni metallici, oppure da complesse molecole organiche, detti coenzimi, adibiti al trasporto transitorio di elettroni
• Gruppo prostetico


  Cofattori legati stabilmente all'enzima con legami covalenti
• Oloenzima


  L'enzima compreso di tutti i suoi ioni metallici
• Apoenzima


  La parte di natura puramente proteica dell'enzima
• Nomenclatura sistematica degli enzimi

  Gli enzimi sono classificati in sei classi principali (ossidoreduttasi, transferasi, idrolasi, liasi, isomerasi, ligasi) e in successive sottoclassi
• Ipotesi di Fischer


  Chiave serratura
• Energia di attivazione


  L'energia necessaria per allineare i gruppi reagenti a fornire cariche transitorie stabili e riorganizzare i legami, il punto più alto della curva dove la reazione ha la stessa probabilità di tornare ai reagenti o di proseguire verso i prodotti
• Catalisi acido-base generale


  Utilizza qualsiasi altra molecola come intermediario
• La concentrazione fisiologica di un substrato è spesso vicina al valore della Km dell'enzima
• Km


  Costante di dissociazione apparente, perché le concentrazioni non sono all'equilibrio ma sono quelle dello stato stazionario
• Analisi dell'equazione di Michaelis e Menten


  Vi = Vmax * [S] / (Km + [S])
• Ipotesi per analizzare il contenuto dell'equazione di Michaelis e Menten


  • [S] >>> Km
  • [S] <<< Km
  • [S] = Km
• [S] >>> Km


  Semplifica il denominatore a [S], ottenendo Vi = Vmax (cinetica di ordine zero)
• [S] <<< Km


  Semplifica il denominatore a Km, ottenendo Vi = Vmax * [S] / Km (cinetica di primo ordine)
• [S] = Km


  Approssima il denominatore a 2, ottenendo Vi = Vmax / 2 (metà della velocità massima)
• Spesso la concentrazione fisiologica di un substrato è vicina al valore della Km dell'enzima
• Km e Vmax


  Sono inversamente proporzionali
• Confronti delle Km


  • Esochinasi del cervello (Km glucosio 0,1 mM, Km fruttosio 1,5 mM)
  • Glucochinasi epatica (Km glucosio 10 mM)
• A digiuno, la quantità di glucosio nel sangue è 5 mM, quindi l'esochinasi è attiva
• Dopo i pasti, la concentrazione di glucosio è > 10 mM, quindi la glucochinasi epatica agisce per smaltire il glucosio
• Costante catalitica (Kcat)


  Vmax / [Etot], massima capacità dell'enzima quando è saturo di substrato
• Numero di turnover


  Molecole di substrato convertite in prodotto nell'unità di tempo da ciascuna molecola enzimatica quando l'enzima è satura di substrato
• La Km non è sempre completamente appropriata, perché misura l'affinità che un enzima ha per un certo substrato
• Costante di specificità


  Rapporto tra Kcat e Km, rappresenta una costante cinetica di secondo ordine della velocità di formazione del complesso ES
• Il valore massimo possibile della costante di specificità è prossimo alla costante di diffusione
• Unità enzimatica


  Quantità di enzima in grado di provocare la trasformazione di una micromole di substrato in un minuto a 25°C e in condizioni ottimali
• Attività specifica


  Attività di un enzima in una miscela, espressa in unità enzimatiche riferite al mg
• Rappresentazione grafica dei dati cinetici

  1. Plot di Lineweaver-Burk (doppi reciproci)

  2. Plot di Eadie-Hofstee
• Esistono reazioni enzimatiche più complesse, con formazione di stati intermedi o complessi ternari
• Tipi di meccanismi per reazioni a due substrati


  • Meccanismo ordinato
  • Meccanismo a ping pong
• Inibizione enzimatica


  Riduzione dell'attività enzimatica dovuta al legame di inibitori
• Tipi di inibizione enzimatica

  • Reversibile
  • Irreversibile
• Inibizione competitiva


  L'inibitore compete con il substrato per il legame al sito attivo dell'enzima
• Inibizione competitiva


  Vmax rimane invariata, Km tende ad aumentare (diminuisce l'affinità)
• Esiste un fattore alfa nell'equazione di Michaelis-Menten per l'inibizione competitiva, che è maggiore di 1
• Inibizione irreversibile


  Modifica le proprietà dell'enzima legandosi, l'enzima non ha più la sua attività. È indipendente dalla concentrazione ma dipende dal tempo.