rien ne se perd, rien
ne se crée, tout se
transforme.
Antoine Lavoisier
1743 – 1794
BIOENERGETICA E
ENZIMI
Capitolo 6:
Energia, enzimi e metabolismo
H = entalpia: energia totale.
H = G + TS
G = energia libera di Gibbs: energia
utilizzabile per compiere un lavoro
S = entropia: disordine del sistema
Ad una trasformazione chimica è associata una variazione di
energia libera (DG) misurabile :
DG = DH - TDS
In Biochimica, DG’0 indica la variazione in condizioni standard:
- 298 °K (25 °C)
- 1 atm.
- pH=7
- [ ] =1 M
DG < 0
DG > 0
Relazione tra DG e equilibrio di una reazione
K’eq= [prodotti] / [substrati]
A
B
K’eq= [B] / [A]
DG’0 = - R T lnK’eq
R = Costante dei gas = 8, 315 J/(mol * K)
T = 298 K
Glucosio 1P
Glucosio 6P
K’eq= [Glucosio 6P] / [Glucosio 1P]
=
19 mM /
1 mM
= 19
DG’0 = - R T lnK’eq
= - (8,315 J/(mole K)) (298 K) ln 19
= - 7,3 kJ/mole
Trasformazioni di forme diverse di energia
Adenosintrifosfato (ATP)
Moneta energetica della
cellula
Energia di attivazione
ENZIMI
- Catalizzatori biologici
- (quasi) tutti gli enzimi sono proteine
- Sono altamente specifici
- Permettono lo svolgersi di reazioni in condizioni fisiologiche
- Agiscono abbassando l’energia di attivazione
Abbassamento dell’energia di attivazione nella catalisi enzimatica
Meccanismi
per l’abbassamento
dell’enegia di attivazione
Orientamento
dei substrati
Destabilizzazione
del substrato
Modificazioni
chimiche
Specificità e complesso enzima-substrato
S+E
→
ES
→
P+E
Effetto della concentrazione del substrato
S+E
→
ES
→
P+E
Cinetica di Michaelis-Menten
KM = Concentrazione di substrato
alla quale si ha metà della Vmax
Nomenclatura degli enzimi
Nomi degli enzimi sono basati su:
- reagenti / prodotti
- tipo di reazione
- si aggiunge il suffisso “-asi”
Esempi:
Peptidasi
idrolizza i legami peptidici
Piruvato decarbossilasi
rimuove un gruppo carbossilico dal piruvato
Classificazione ufficiale degli
enzimi
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Ossidoreduttasi
Transferasi
Idrolasi
Liasi
Isomerasi
Ligasi
– reazioni redox
– trasferimento di gruppi
– reazioni di idrolisi
– traserimento di gruppi su doppi legami
– reazioni di isomerizzazione
– formazione di legami con uso di ATP
Ad ogni enzima viene assegnato un numero a 4 cifre dalla Enzyme Commission
Gli enzimi possono utilizzare
- cofattori (metalli)
- coenzimi (molecole complesse)
Effetto della temperatura sull’attività dell’enzima
Effetto del pH sull’attività dell’enzima
Proteasi del virus dell’HIV con molecola di inibitore