Cinetica enzimatica: enzimi, catalisi e l'equazione di Michaelis-Menten

Enzimi: Catalizzatori Biologici e Specificità

-POTERE CATALITICA ENZIMI - AGISCONO IN AMBIENTE CONTROLLATO - SPECIFICITÀ' Sono catalizzatori biologici che portano avanti le reazioni chimiche in ambiente controllato Fanno reagire I substrati per ottenere I prodotti abbassando - REGOLAZIONE ATTIVITÀ l'energia di attivazione che è legato alla velocità della reazione. L'energia libera di Gibbs, AG, è l'energia necessaria per trasformare un reagente in prodotto hanno una struttura terziaria per riconoscere uno Specifico substrato nel sito attivo, il quale si trova dentro una Tasca idrofobica. durante ciò l'enzima raggiunge Un picco che è lo STATO DI TRANSIZIONE, momento in cui Il substrato non è né substrato né prodotto. Gli enzimi sono caratterizzate dal presentare gruppi di riconoscimento è gruppi catalitica circa otto che l'energia di attivazione viene abbassata, per poter par si che più molecole raggiungano lo stato di transizione od evolvere in prodotto consentono la Trasp. di sul. In prod. quando si è in una reazione espergonica energia libera del prodotto più bassa energia libera substrato.

Classificazione degli Enzimi

Possono essere: • Esclusivamente proteici CLASSIFICAZIONE: • OSSIDOREDUTTASI reaz ox-red ioni metallici • TRANSFERASI, reaz di Trasferimento • DROLASI reaz. di legami covalenti legato con legam • LIASI rompono i doppi legami BIOTINA gruppo prostatico delle carbossilasi ISOMERASI, Isomerizzano LIGASI Formano legami carbonio - carbonio - FAD e NADI, partecipano a reazioni di ossido riduzi. NAD è coenzima, FAD é gruppo prostetico - COENZIMA A • ACIDO LIPOICO - PIRIDOSSALFOSFATO - TETRAIDROFOLATO • Oloenzimi: - Apoenzimo (porz. proteja - CoFattore o Coenzima o Gruppo prostetico (porz. non proteica) 4 Idrolisi ENZIMI DA RICORDARE À deloli e SI può staccare.

Complesso Enzima-Substrato e Sito Attivo

COMPLESSO ENZIMA- SUBSTRATO quida la catalisi e la cinetica enzimatica • SITO ATTIVO piccola regione nell'enzima che si trova in una tasca idrofobica ed è Il luogo dove avviene il riconoscimento con il substrato. Ha una struttura Tridimensionale Si distinguono due porzioni, ovvero I gruppi di riconoscimento e groppi di catalisi. I substrati si legheranno attraverso legami deboli • SPECIFICITÀ, dipende dalla precisa disposizione degli atomi in un sito attivo • AFFINITÀ dipende dal numero e dalla forza dei legami tra enzima e substrato. Si misura con la KM.

Modelli di Legame Substrato-Enzima

11 legame tra substrato ed enzima può essere spiegato con due modelli! A MODELLO CHIAVE-SERRATURA un specifico substrato per uno specifico sito attivo. Ma non va bene perché il complesso sarà Talmente stabile da rendere più elevata l'energia di attivazione (2) MODELLO DELL'ADATTAMENTO INDOTTO esiste una modesta complementariatà da permettere al substrato di essere riconosciuto dall'enzima Una volta che si legano l'enzima si adegua al substrato. modello accettato. Nel processo della reazione l'enzima non verrà modificato ma rimarrà inalterato. Quando si viene a formare il complesso enzima - substrato Si ha: (Fattori destabilizzanti) • PERDITA DI ENTROPIA, rende la molecola più reattiva • DESOLVATAZIONE, perdita di contatto con molecole di Hal • DESTABILIZZAZIONE ELETTROSTATICA, perché si avvicinano le canche. il max delle interazioni tra È es si hanno nello stato di transz

Forme di Catalisi Diffuse

FORME DI CATALISI DIFFUSE: 1 CATALISI ACIDO -BASE, trasferimento di un protone da parte di un acido è una base 2 CATALISI COVALENTE - - formazione transitoria di un legame covalente tra Se È 3 CATALISI FAVORITA DA VONI METALLICI, per reazioni di cambiamento dello stato di ossidazione o per stabilizzazione elettrostatica e l'esochinasi è un metallo enzima che sfrutta ATP magnesio

Fattori che Regolano la Velocità di Reazione Enzimatica

Fattori che regolano la velocità di una reazione enzimatic • TEMPERATURA, all'aumentare della temperatura la velocità di reazione aumenta Fino ad un certo punto. Gli enzimi sono soggetti à denaturazione . a temperature elevate. L'optimum é 37ºC . PH, la variazione comporta la destabilizzazione della struttura terziaria grazie al trasferimento degli ioni H+ L'optimum è PH neutro 7,4, ma alcuni enzimi funzionano a valori di plt diversi. 2 PEPSINA optimum 1,5 va a degradare proteine viene sintetizzato sotto Forma di pepsinogeno 1 CONCENTRAZIONE DELL'ENZIMA direttamente alla velocità di reazione proportion

Cinetica Enzimatica e Michaelis-Menten

1 €CINETICA ENZIMÁTICA studia la velocità di reazione si possono ricavare due parametri cinetici che sono due proprietà dell'enzima: 1 km 2 Vmax CINETICA DI MICHAELIS-MENTEN studia come varia la velocità di una reazione in rapporto alla variazione della concentrazione di substrato. Velocità e concentrazione sono direttamente proporzionali. ciò è corretto se si parla di enzima Inducibili, reaz controllata Se si parla di enzimi in generale per regolare la loro attività si può fare a livello génico variando la concentrazione di substrato. ETSES= EP = E+P la concentrazione di substrato diminuisce nel Tempo aumenta la conci di prodotto e l'enzima rimane invariato. Inizialmente l'enzima è tutto libero, andando ad aumentare il substrato, l'enzima sarà in parte libero e in parte legato al substrato. Aumentando ancora substrato l'enzima sarà Tutto levato e si troverà nel complesso Es costante l'enzima presente in questo stato ES è nello STATO STAZIONARIO, e in condizioni saturanti. la cinetica menteniana é un'iperbole rettangolare che VI è un periodo iniziale che è lo STATO PRE-STAZIONE durante cui avviene la formazione di ES si basa sulla cinetica dello stato stazionario e la velocità di relazione viene misurata come velocità iniziale misurata in un tempo relativamente breve, quando ancora la concentrazione di prodotto non è elevata da far tornare indietro la reazionecinetica ali ordine finax O cinetica di ordino 12 ymay - cinetica di ordine 1 - 2- aumentando ancora conc. subst. la velocità non aumentate si è in condizioni saturanti e SI è nello STATO STAZIONARIO. ,le 100 la velocità di relazione tende a val costante 3- Si raggiunge velocità massima che è espressione del potere catalitico Vmax CATALISA 5 E+S = ES 22 EP = E+P re 3 è una reazione all'equilibrio, descritta da costanti R1 K2 Kg costanti di Formazione E+S= ES=(EP) => E+P costanti di dissociazione 4-1 K- ha vita limitata, si può eliminare: Kg K2 E+SE ESPE+P K-2 costanti di formazione complesso ES= K1 e K-2 DE costanti di dissociazione complesso ES= K2 e K-1 5 3 essendo in regime iniziale non bisogna considerare la 1-2, perciò le costanti prese in considerazione sono 3 K1 K2 ETSPES-DETP K-1 , Per poter misurare la No si deve assumere che la concentr ES resti costante durante tutta la reazione, se ciò è vero la velocità di formazione del complesso sarà: Vo= KILES[S] 1 Vo=Ky[ES]+K2[ES] la velocità di demolizione > Essendo allo stato stazionario le due velocità sono in equilibrio Ky[E][S]=K-1[ES]+ K2 [ES] € [E][S] = (K-1 + K2) -D -7 LESD K1 la curva di Michaelis e Menten è un' Iperbole rettangolare. Velocità (V) 1- aumentando la conc. di substr. la Vo aumenta in modo lineare Km concentrazione Substrato Ist 1 ciò indica che l'enzima lavora ad una velocità costante AFFINITÀ"[E] [S] = (K-e + K2) - Km dato che è un rapporto LEST K1 Km) Indice di affinità tra enzima e substrato VI sono 3 definizioni DEFINIZIONE MATEMATICA 2 MISURA INVERSA DELL'AFFINITÀ DELL'ENZIMA NEI CONFRONTI DEL SUBSTRATO Km= K-1 Kg a B) CONCENTRAZIONE DI SUBSTRATO A CUI L'ENZIMA CATALIZZA LA REAZIONE IN CONDIZIONE SEMI-MASSIMALE (1/2 Vmax) K=[SI (ponendo NO = 1/2 vmax EQUAZIONE DI MICHEALIS-MENTEN Voz Vmax [S] Km+IST EQUAZIONE DEI DOPPI RECIPROCI: (Ineweaver-Burk) Sarebbe il reciproco dell'equazione di michealis -menten ed è una retta che ha come pendenza VI Km 1 = Km 1 V Vmax vmax Quando ESTÃO intercetta della retta sull'asse delle ordinate il punto di intercetta della retta sull'asse delle ascisse è - 1 1/vmax e il reciproco sarò il valore Oh 12m 0 1/[5] serve per ottenere precisa il valore di in maniera Vmax e Km più è basso il valore di Km più bassa sarà la concentrazione di substrato che permetto di raggiungere una velocità par alla velocità semimassimale, enzima è substrato molto affinità Più è alta la Km minore è l'affinità e viceversa (Perché serve più substrato) VMax Km 1/Km costanti si definisce

Reazioni con Più Substrati

Le reazioni con più substrati avvengono in! • MANIERA SEQUENZIALE tutti I substrati si devono legare al sito attivo dell'enzina 1 SEQUENZIALE ORDINATE! 12) SEQUENZIALE RANDOM: reazioni in cui c'è un non importa l'ordine, ordine l'enzima prima lega S1 e dopo Sa • PING PONG I diversi substrati non si incontrano mai nell'enzima. Prima entra il substrato A, Formando il complesso EA. Si modifico ed esce Il primo prodotto p. L'enzima dopo che esce il primo prodotto è in uno stato modificato Et e va a ledare il secondo substrato, Formando complesso ETB e liberando il secondo prodotto Q 1 Dopo aver liberato il prodotto l'enzima si trovera nello stato iniziale. 1 1 €

Inibizione Enzimatica

1INIBIZIONE ENZIMATICA Gli inibitori enzimatici sono molecde in grado di regolare la velocità di un enzima iperbolico riducendola.

Inibitori Irreversibili

INIBITORI IRREVERSIBILI - COVALENTI: molecole che interagiscono con il sito attivo, formando legami covalenti porti. ad esempio il gas nervino DFP che si lega nel sito attivo dell'enzima acetilcolina esterasi altro esempio è l'aspirina che inibisce la ciclossigenasi, enzima che produce prostaglandine e prostacialine mediatori di infiammazione è sensazione di dolore ANALOGHI DELLO STATO DI TRANSIZIONE: Si legano quando l'enzima è nello stato di Transizione Sono molto efficienti perchè le interazioni sono più Fort un esempio è la penicillina che blocca la proliferazo dei batteri

Inibitori Reversibili

2 INIBITORI REVERSIBILI - COMPETITIVI: competono con il substrato per il legame nel sito attivo dell'enzima. La velocità max non cambia perchè nella competizione il substrato è presente in concentrazioni infinite e vince. La km è intesa come numero di molecole necessarie per raggiungere la velocità semimax. In questo caso la Km si chiama apparente perché ci vogliono più molecole di substrato per raggiungere la velocità semimassimale, dato che parte dell'enzima viene sottratto dall'inibitore Perciò la Km aumenta - MISTI: l'Inibitore si lega in un sito diverso dal sito attivo. l'inibitore si può legare all'enzima e Formare il complesso El+5, quando si legherà anche il substrato. Ma l'inibitore può legarsi al complesso già Formato ES ottenendo Esi, in questo caso la reazione non procede perché imbisce il complesso. La velocità max diminuisce perchè la reazione non procede La km, intesa come affinità, non varia perché l'enzima incontrerò sempre il substrato. - INCOMPETITIVI: l'inibitore si lega esclusivamente al complesso ES e la velocità max e Km variano parallelamente