Prof. Giorgio Sartor
Corso di Laurea in Scienze Biologiche
Laboratorio di Biochimica
I. Enzimologia
Copyright © 2001-2007 by Giorgio Sartor.
Versione 3.0.1 - maggio 2007
All rights reserved.
Spontaneità
• Una qualunque reazione chimica avviene
se e solo se la
variazione di energia libera (∆G) è
negativa:
spontaneamente
∆GT,p < 0
∆GT = ∆H – T∆S
• A T e p costanti
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2
1
Spontaneità
• Quindi, data una qualunque reazione chimica
A→B
• Essa avviene spontaneamente se le energie libere
molari
GB < GA
• Più in generale qualunque trasformazione avviene se e
solo se:
Gfinale < Giniziale
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3
Spontaneità ed equilibrio
• Quando
GB = GA
• Quindi
∆G = 0
• La reazione è all’equilibrio
A
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B
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4
2
Spontaneità e realtà
• Questo non significa che una reazione chimica (un
processo) esoergonica (∆G < 0) avvenga con velocità
apprezzabile.
O
ATP + H2O
P
O
O
O
O
P
O
O
P
..
O
H
↓
ADP + Pi
N
O
O
O
O
N
HO
H
O
O
O
P
NH 2
N
O
+
O
P
O
N
OH
O
O
N
P O
O
O
NH 2
N
O
N
HO
N
OH
∆G°’ = -7.3 kcal·mole-1 (-30.6 kJ·mole-1) a pH 7
∆G° = -10 kcal·mole-1 (-42 kJ·mole-1) a pH 9
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5
Energia di attivazione
• In soluzione l’ATP è stabile perché esiste
l’energia di attivazione.
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6
3
Catalisi
• In assenza di catalizzatore:
A+B→C+D
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7
Catalisi
Energia libera
∆G* = Energia di attivazione
∆G*
A+B
∆G
C+D
Coordinate di reazione
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8
4
Catalisi
• In presenza di catalizzatore:
A + K → AK
AK + B → ABK
ABK → C + D + K
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9
Catalisi
Energia libera
∆G*c = Energia di attivazione in presenza di catalizzatore
∆G*c
A+B+K
∆G
AK + B
C+D+K
Coordinate di reazione
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10
5
Controllo termodinamica e
controllo cinetico di una reazione
• Ogni reazione può avvenire se e solo se è
termodinamicamente favorita (∆G < 0),
• Avviene se e solo se vi è abbastanza energia
per superare l’energia di attivazione:
H202 → H2O + ½ O2
• Catalizzatore:
– Nessuno ∆H* = 18 kcal·mole-1
– Platino ∆H* = 11.7 kcal·mole-1
– Catalasi ∆H* = 5.5 kcal·mole-1
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Velocità di reazione
In una reazione chimica
A→B
v = k · [A]
[A]
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12
6
In una reazione enzimatica
E+S
ES
Velocità di reazione
Bassa concentrazione
di substrato
E+P
Alta concetrazione
di substrato
v = k'' [Eo]
v = k' [Eo][S]
[S]
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13
Enzimi
• Gli enzimi sono sistemi catalitici, in genere…
… proteine
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14
7
Enzimi
• Gli enzimi sono sistemi catalitici, in genere…
… proteine
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15
Specificità degli enzimi
• Specificità
–
–
–
–
Stereochimica
Assoluta
Di gruppo
Di legame
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16
8
Specificità degli enzimi
• Specificità stereochimica
steroide 11-β-monossigenasi
H
12
11
13
17
OH
16
14
1
9
2
3
11
15
5
10
1
8
3
6
4
17
13
14
9
7
4
HO
2
8
10
12
15
16
6
5
7
11-β-idrossi steroide
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17
Specificità degli enzimi
• Specificità assoluta
mannitolo-1-fosfato deidrogenasi
CH2OH
CH2OH
HO
H
O
HO
H
HO
H
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
CH2OPO3H-
CH2OPO3H-
mannitolo-1-fosfato
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fruttoso-6-fosfato
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18
9
Specificità degli enzimi
• Specificità di gruppo
– Proteasi
…-Leu-Arg-Gly-Phe-…
Taglia qui
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19
Specificità degli enzimi
• Specificità di legame
– Esterasi
Estere → Acido + Alcool
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20
10
Classificazione degli enzimi
• Singolo enzima
– Ureasi
• Complesso enzimatico
– Complesso piruvato deidrogenasi
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Classificazione gerarchica degli
enzimi
• Ogni enzima viene classificato a secondo della
reazione che catalizza.
• Viene classificato con un numero:
•
•
•
•
•
EC X.Y.Z.T
X = classe
Y = sottoclasse
Z = sotto-sottoclasse
T = numero dell’enzima nella sotto-sottoclasse
– http://www.genome.jp/dbget-bin/get_htext?ECtable+-f+T+w+A
– http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/enzymes/
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22
11
Classificazione gerarchica degli
enzimi
• Classi:
– 1. Ossidoreduttasi
• Catalizzano una reazione redox.
– 2. Transferasi
• Catalizzano il trasferimento di un gruppo da una
molecola ad un’altra:
X-Y + Z → X-Z + Y
le chinasi trasferiscono un gruppo fosfato.
– 3. Idrolasi
• Catalizzano la scissione idrolitica di legami C=O, C-N,
C-C, P-O-P,…
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23
Classificazione gerarchica degli
enzimi
• Classi:
– 4. Liasi
• Catalizzano scissioni di legami con meccanismi diversi
dalle Ossidoreduttasi e dalle Idrolasi.
– 5. Isomerasi
• Catalizzano modificazioni geometriche.
– 6. Ligasi (Sintetasi)
• Catalizzano l’unione di due molecole accoppiata al
consumo di ATOP o di un altro nucleotide trifosfato.
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24
12
Classificazione gerarchica degli
enzimi
• Per esempio:
Alcool + NAD+ → Aldeide o chetone + NADH
• Nome comune: alcool deidrogenasi
• Nome sistematico: alcool:NAD+ ossidoreduttasi
• EC 1.1.1.1
Numero dell’enzima nella sotto-sottoclasse
La sotto-sottoclasse – con NAD+ o NADP+ come accettori
La sottoclasse – Agiscono sul gruppo di donatori CH-OH
La classe - Ossidoreduttasi
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Isoenzimi
• Questa classificazione NON riguarda gli enzimi
in quanto proteine ma in quanto
CATALIZZATORI
• La classificazione riguarda quindi gli enziomi
che catalizzano una reazione.
• Proteine diverse (con diversa struttura
primaria) che catalizzano la stessa reazione,
sono
ISOENZIMI
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26
13
Isoenzimi
• Sono le forme multiple dovute a differenze,
determinate geneticamente, di struttura
primaria
• Sono anche isoenzimi quelle proteine che
svolgono la stessa funzione ma sono
geneticamente indipendenti, per esempio:
• EC 1.1.1.37 malato deidrogenasi
– Citosolica (codificata dal DNA nucleare)
– Mitocondriale (codificata dal DNA mitocondriale)
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27
Cenni di cinetica chimica
A
k1
B
k-1
d[A]
Velocità diretta v1 = -
= k1[A]
dt
d[B]
Velocità inversa v-1 = -
= k-1[B]
dt
• All’equilibrio
v1 = v-1
k1[A]eq = k-1[B]eq
k1
k-1
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=
[B]eq
[A]eq
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= Keq
28
14
Cenni di cinetica chimica
• Ordine di reazione
– I ordine
v1 = k1[A]
– II ordine
v1 = k1[A]2
oppure
v1 = k1[A][B]
• I ordine rispetto ad A
• I ordine rispetto a B
• II ordine globale
– Ordine 0
v1 = k1
• indipendente dalla concentrazione dei reagenti
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Dipendenza dalla temperatura
• La velocità di una reazione dipende dalla
temperatura attraverso la costante di velocità k
v = k[A]
k=Ae
-
Eatt
RT
• All’equilibrio
Keq =
k1
k-1
A1 e =
A-1
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e-
Eatt1
RT
Eatt-1
= Z e-
∆Eatt
RT
RT
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30
15
Dipendenza dalla temperatura
Keq = Z e -
∆Eatt
RT
∆H
RT
∆H
lnKeq = -
RT
Eatt 1
Energia
Keq = e -
Eatt -1
Reagenti
Eatt 1-Eatt -1 = ∆Eatt
∆Eatt ≅ ∆Η
Prodotti
Coordinate di reazione
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Dipendenza dalla temperatura
ln Keq
ln Keq = -∆H/R 1/T
pendenza = -∆H/R
1/T (K)
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32
16
Dipendenza dalla temperatura
∆G = ∆G°+ RT ln
[Prodotti]
[Reagenti]
• All’equilibrio
[Prodotti]
[Reagenti]
= Keq;
∆G = 0
0 = ∆G°+ RT ln Keq
∆G° = - RT ln Keq
∆G° = ∆H° - T∆S°
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33
Enzima e substrato
•
In una reazione tra enzima (E) e substrato (S),
possiamo distinguere tre fasi:
1. Legame tra E e S per formare il complesso ES
E + S → ES
d[ES]
2.
dt
[E]>>[S]
Stato prestazionario
= 0;Stato stazionario
3. Scompare il substrato, [ES] diminuisce, v diminuisce
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34
17
Enzima e substrato
1a fase
Stato
prestazionario
Concentrazione
d[P]/dt ≠ cost.
2a fase
Stato
stazionario
3a fase
Fine
d[P]/dt = cost.
Prodotto
d[ES]/dt = 0
ES
tempo
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35
Enzima e substrato
Velocità di reazione
• In una reazione enzimatica l’ordine di
reazione è variabile
v = k[E][S]
Ordine 1
v = k[E]
Pseudo ordine 0
[S]
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36
18
Enzima e substrato
• In una reazione enzimatica l’ordine di
reazione è variabile
Ordine 0
Velocità
Velocità
Ordine 1
[S]
[S]
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37
Trattamento secondo Michaelis e Menten
• In una reazione enzimatica:
E+S
k1
ES
(veloce)
(1)
(lento)
(2)
k-1
ES
k2
E+P
vdiretta = k2[ES]
• Per l’equilibrio veloce (1)
k1
[ES]
K=
=
[E][S]
k-1
[ES] =
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k1
k-1
INDETERMINABILE
INDETERMINABILE
[E][S]
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38
19
Trattamento secondo Michaelis e Menten
• Per l’equilibrio veloce (1)
k1
K=
k-1
[ES] =
=
k1
k-1
[ES]
[E][S]
INDETERMINABILE
[E][S]
[Etot] misurabile
[Etot] = [E] + [ES]
[ES] =
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k1
k-1
([Etot]-[ES]) [S]
Laboratorio di Biochimica I
39
Trattamento secondo Michaelis e Menten
• Da cui
[Etot][S]
[ES] =
k-1
k1
k-1
k1
+ [S]
= Kd
Costante di dissociazione
del complesso ES
k-1
ES
E+S
k1
[E][S]
[ES]
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= Kd = KM
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Costante di
Michaelis e Menten
40
20
Trattamento secondo Michaelis e Menten
• La concentrazione del complesso ES
[Etot][S]
[ES] =
KM + [S]
• Poiché:
vdiretta = k2[ES]
vdiretta =
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k2[Etot][S]
KM + [S]
Laboratorio di Biochimica I
41
Trattamento secondo Michaelis e Menten
• Quando tutto Etot diventa ES allora la velocità sarà
massima.
Vmax = k2[Etot]
v=
Vmax[S]
KM + [S]
• Quando il substrato satura l’enzima allora la velocità sarà
massima
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42
21
Equazione di Michaelis e Menten
v=
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Vmax[S]
KM + [S]
Laboratorio di Biochimica I
43
Efficienza catalitica o numero di turnover
• k2 è detta anche kcat e si ottiene:
kcat =
Vmax
[Etot]
• k2 è detto anche numero di turnover (Moli di
substrato consumate per secondo per moli di
enzima) si esprime in s-1.
~1 s-1 < k2 < 106 s-1
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44
22
Trattamento secondo Michaelis e Menten
Velocità di reazione
Bassa concentrazione
(relativamente) di substrato:
[S]<<KM (Ordine 1)
Vmax[S]
v=
KM
Alta concentrazione di substrato:
[S]>>KM (Ordine 0)
v=
Vmax[S]
= Vmax
[S]
[S]
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45
Trattamento secondo Briggs-Haldane
• Da un punto di vista formale il trattamento è lo stesso
di M.M., cambia il significato cinetico di KM
k2
k1
E+S
E+P
ES
k-2
k-1
• Allo stato stazionario:
d[ES]
dt
= 0 = k1[E][S] - (k-1[ES] + k2[ES])
formazione di ES
[ES] =
k1[E][S]
(k-1 + k2)
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v=
scomparsa di ES
Vmax[S]
KM + [S]
Laboratorio di Biochimica I
KM =
k-1 + k2
k1
46
23
Significato di KM
• KM è una concentrazione:
KM = Kd =
k-1
k1
=
[E][S]
[ES]
; mol
• È la concentrazione di substrato al quale la velocità della
reazione è metà della Vmax
v=
Vmax
2
=
Vmax[S]
KM + [S]
;
[S]
1
=
;
2
KM + [S]
KM = [S]
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
Laboratorio di Biochimica I
47
Significato di Vmax
• Vmax è legata a k2
Vmax = k2[Etot]
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
Laboratorio di Biochimica I
48
24
Significato di KM e Vmax
v = Vmax
v=
v
Vmax[S]
KM
Vmax
2
KM
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
[S]
Laboratorio di Biochimica I
49
Linearizzazione dell’equazione di Michaelis e Menten
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Laboratorio di Biochimica I
50
25
Lineweaver-Burk
v=
Vmax[S]
KM + [S]
• Inversione
KM + [S]
KM
1
=
=
v
Vmax
Vmax[S]
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
1
+
[S]
1
Vmax
Laboratorio di Biochimica I
51
Lineweaver-Burk
KM
1
=
v
Vmax
1
[S]
+
1
Vmax
1/v
1/Vmax
Pendenza = KM/Vmax
-1/KM
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
0
1/[S]
Laboratorio di Biochimica I
52
26
Eadie-Hofstee
• Trasformazione
v (KM + [S]) = Vmax[S]
vKM + v[S] = Vmax[S]
vKM
[S]
v[S]
+
vKM
[S]KM
v
KM
v/[s]
= Vmax
[S]
+
Vmax/KM
=
Pendenza = - 1/KM
Vmax
Vmax
KM
Vmax
v
1
=
-v
[S]
KM
KM
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
v
Laboratorio di Biochimica I
53
Eadie-Hofstee (oppure)
• Trasformazione
v (KM + [S]) = Vmax[S]
vKM + v[S] = Vmax[S]
vKM
[S]
v[S]
+
vKM
[S]KM
[S]
+
v = -KM
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
v
KM
Vmax
v
= Vmax
=
Pendenza = - KM
Vmax
Vmax/KM
KM
v
+ Vmax
[S]
v/[s]
Laboratorio di Biochimica I
54
27
Reazioni enzimatiche con più
substrati
• Meccanismo sequenziale: i substrati si legano
in modo sequenziale:
• Prima uno poi l’altro in ordine preciso:
– Meccanismo sequenziale ordinato
• Senza un ordine preciso:
– Meccanismo sequenziale casuale
• Meccanismo a ping-pong
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
Laboratorio di Biochimica I
55
Meccanismo sequenziale
ordinato
E
P+Q
A+B
E+A
EA;
EAB
EPQ;
EQ
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
EA + B
EAB;
EPQ
EQ + P;
E+Q
Laboratorio di Biochimica I
56
28
Meccanismo sequenziale casuale
E
P+Q
A+B
E+A
EA
A
E+B
EPQ
EAB
E+P
EP
Q
B
EB
P
E+Q
EQ
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
Laboratorio di Biochimica I
57
Meccanismo a ping-pong
E
P+Q
A+B
E+A
EA
E'P
E' + P
E' + B
E'B
EQ
E+Q
P
A
E
E'A
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
E'P
Q
B
E'
Laboratorio di Biochimica I
E'B
EQ
E
58
29
Meccanismo a ping-pong
• Così funziona l’esochinasi
E
ADP + Glucoso-6-P
ATP + D-glucoso
ADP
ATP
E
EATP
EP
E-P-glucoso
E-glucoso-P
D-glucoso
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
E
glucoso-6-P
Laboratorio di Biochimica I
59
Reazioni enzimatiche con più
substrati
• Il trattamento è complesso, occorre fare lo studio cinetico
tenedo fissa la concentrazione di uno dei substrati (B)
variando l’altro (A), così, di grafici di Lineweaver-Burk si
può avere una descrizione del meccanismo:
[B]
1/v
[B]
1/v
1/[A]
Sequenziale casuale
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
1/[A]
Ping-pong
Laboratorio di Biochimica I
60
30
Regolazione dell’attività
enzimatica
• I fattori che regolano l’attività enzimatica sono:
– Temperatura
• Enzimi solubili o di membrana
– pH
– Effettori
• Inibitori (inattivatori)
• Attivatori
• Effetti allosterici
– Concentrazione di substrati e prodotti
• Vie metaboliche
– Repressione o induzione genica
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
Laboratorio di Biochimica I
61
Temperatura
• La velocità delle reazioni chimiche dipende
dalla temperatura.
• La stabilità di una proteina dipende dalla
temperatura.
Velocità
Denaturazione
Aumento cinetico
optimum
Temperatura
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
Laboratorio di Biochimica I
62
31
Temperatura
• La temperatura influenza la fluidità di membrana
Enzima solubile
Enzima di membrana
Temperatura
di transizione
della fase lipidica
Ln v
Ln v
Temperatura
alta
1/T
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
Temperatura
bassa
Temperatura
alta
1/T
Temperatura
bassa
Laboratorio di Biochimica I
63
pH
• La stabilità di una proteina dipende dal pH.
• Alcuni processi coinvolgono valori estremi di
pH
Tripsina
Aceticolinesterasi
Velocità relativa
Pepsina
2
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
6
pH
Laboratorio di Biochimica I
10
64
32
Effettori
• Attivatori
• Inibitori
• La differenza non è netta, la stessa molecola
può funzionare in entrambi i modi a seconda
delle condizioni
–
–
–
–
Carica
Concentrazione
Enzima legato ad altre molecole
…
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
Laboratorio di Biochimica I
65
Inibitori
• Si definiscono inibitori quelle molecole che
diminuiscono l’attività di un enzima, possono
dare
• Inibizione reversibile
– Modificano in modo reversibile (in genere attraverso
un legame non covalente) l’enzima
• Inibizione irreversibile
– Modificano in modo irreversibile l’enzima
gs © 2001-2007 ver 3.0.1
Laboratorio di Biochimica I
66
33
Inibitori reversibili
• A secondo delle loro caratteristiche si
definiscono:
– Inibitori competitivi
– Inibitori non competitivi
– Inibitori acompetitivi
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Inibitori competitivi
• Agiscono competendo con il substrato per lo
stesso sito di legame, agiscono quindi sulla
formazione del complesso ES.
• L’inibizione è rimossa aumentando la
concentrazione di S
KM
S
E+
[S][E]
ES
E+P
KM =
EI
E+P
Ki =
Ki
I
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[ES]
[I][E]
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[EI]
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34
Inibitori competitivi
• Senza inibitore
v=
Vmax [S]
v
KM + [S]
• Con inibitore
Vmax [S]
v=
KM ( 1 +
[I]
Ki
[S]
) + [S]
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1/V
Inibitori competitivi
• Senza inibitore
KM
1
=
v
Vmax
1
[S]
+
1
Vmax
1/Vmax
• Con inibitore
-1/KM(app)
0
1/[S]
1
[I]
1
KM
1
=
(1+
)
+
v
Vmax
Vmax
Ki
[S]
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35
Inibitori competitivi
• Sono molecole simili
al substrato
• Occupano lo stesso
sito di legame
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Inibitori non competitivi
• Agiscono legandosi in un sito diverso dal sito
di legame del substrato il quale può comunque
legarsi.
• L’inibizione NON è rimossa aumentando la
concentrazione di S
KM
E+P
ES
E+S
Ki
Ki
[I][E]
Ki =
KM
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[ES]
+I
+I
EI + S
[S][E]
KM =
ESI
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[I][ES]
=
[EI]
[ESI]
72
36
Inibitori non competitivi
• Senza inibitore
v=
Vmax [S]
v
KM + [S]
• Con inibitore
Vmax
(1+
v=
[I]
Ki
[S]
[S]
)
KM + [S]
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1/V
Inibitori non competitivi
• Senza inibitore
KM
1
=
v
Vmax
1
[S]
+
1
Vmax
1/Vmax
• Con inibitore
-1/KM
0
1/[S]
[I]
1
[I]
1
KM
1
=
(1+
)
+
(1+
)
v
Vmax
Ki
Ki
Vmax
[S]
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37
Inibitori non competitivi
• Sono molecole diverse
dal substrato, si
legano ad un proprio
sito
• Ioni metallici (Cu++)
• Complessanti (EDTA)
• Modulatori
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Inibitori acompetitivi
• Agiscono legandosi e bloccando il complesso
enzima-substrato.
KM
E+S
[S][E]
E+P
ES
KM =
[ES]
+I
[I][ES]
Ki
Ki =
[ESI]
ESI
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38
Inibitori acompetitivi
• Senza inibitore
v=
Vmax [S]
v
KM + [S]
• Con inibitore
Vmax
[S]
[I]
(1+
)
Ki
v=
[S]
KM
(1+
[I]
Ki
+ [S]
)
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1/V
Inibitori acompetitivi
• Senza inibitore
KM
1
=
v
Vmax
1
[S]
+
1
Vmax
• Con inibitore
1
KM
1
=
+
v
Vmax
[S]
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1/Vmax
0
-1/KM(app)
1
Vmax
(1+
Laboratorio di Biochimica I
[I]
Ki
1/[S]
)
78
39
Riassumendo…
KM
• Inibizione
competitiva
[S][E]
KM =
E+P
ES
E+S
+I
[ES]
[I][E]
Ki =
Ki
EI + S
[I][ES]
Ki' =
KM
• Inibizione non
competitiva
[EI]
E+S
ES
+I
+I
[ESI]
E+P
Ki'
Ki
KM
EI + S
ESI
KM
E+S
E+P
ES
+I
• Inibizione
acompetitiva
Ki'
ESI
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…riassumendo
Tipo di inibizione
VMAXapp
KMapp
Nessuna
VMAX
KM
Competitiva
VMAX
aKM
Non competitiva
VMAX/a’
aKM /a’
Acompetitiva
VMAX /a’
KM /a’
a = (1 +
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[I]
Ki
)
a' = (1 +
Laboratorio di Biochimica I
[I]
Ki'
)
80
40
Inibitore
Inibitori irreversibili
Formula
Origine
Meccanismo
CN-
Mandorle
amare
Complessa gli
ioni metallici
nelle proteine
Sintetico
Inibisce gli
enzimi con
serina nel sito
attivo
Sintetico
Come il DFP
Frutto del
calabar
Come il DFP
Ione cianuro
Diisopropil
fluorofosfato
(DFP)
CH3
H3C
CH3
F
P
O
O
O
CH3
Sarin
H3C
CH3
F
P
O
CH3
O
H3C
H
N
H3C
O
N
Fisostigmina
O
CH3
N
CH3
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Inibitori irreversibili
Inibitore
Parathion
Formula
O
C2H5
P
O
S
N-tosil-Lfenilalanina
clorometil
chetone
(TPCK)
C2H5
Come il DFP
NO2
Sintetico
O
Meccanismo
(particolarmente
attivo su
acetilcolinesterasi
di insetti)
O
Sintetico
Reagisce con
l’His-57 della
chimotripsina
Penicillum
Notatum
Inibisce gli
enzimi della
sintesi della
parete
batterica
Cl
HN
S
O
R
O
O
HN
S
Penicillina
N
O
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Origine
CH3
CH3
CH3
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41
Attivatori
• Sono molecole che aumentano (o permettono)
l’attività enzimatica
– Protezione dell’enzima
• Glutatione
• Ioni metallici
– Attivazione per azione sulle subunità
Enzima inattivo + cAMP →
Subunità + Subunità
catalitica
regolatrice
– Azione proteolitica su proenzimi
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Attivatori
• Azione proteolitica su proenzimi
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Laboratorio di Biochimica I
84
42
Effetti allosterici
• Gli effetti allosterici consistono nel
legame di un effettore ad un sito
diverso da quello del substrato con
conseguente variazione delle
proprietà dell’enzima
• Sono presenti soprattutto in enzimi
multimerici
• L’effettore può essere lo stesso
substrato (effettori omotropici) o
diverso (effettori eterotropici)
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Sito
Sito
attivo dell’effettore
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Effetti allosterici
• Il legame con l’effettore modifica (modula) le
proprietà di legame del substrato.
• La velocità dipende da [S] come una sigmoide.
v=
Vmax [S]n
v
(K + [S])n
n = indice di cooperatività
[S]
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43
Vie metaboliche
• Una via metabolica è data da un insieme di
reazioni catalizzate da enzimi che si
susseguono l’una all’altra.
• Le vie metaboliche sono regolate:
Inibizione da
prodotto
A
B
Attivazione da
substrato
A
B
A
B
-
C
C
D
D
+
C
E
E
D
E
+
Attivazione
compensatoria
P
H
K
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X
Y
Z
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Vie metaboliche ramificate
Inibizione
multivalente
Inibizione
cooperativa
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E
F
G
K
X
Y
E
F
G
K
X
Y
A
B
C
D
-
A
B
C
D
-
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44
Vie metaboliche ramificate
E
F
G
H
K
I
Z
X
Y
-
Inibizione
cumulativa
A
B
C
D
-
E
F
G
K
X
Y
-
Inibizione di
enzimi
multipli
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A
B
C
D
-
Laboratorio di Biochimica I
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Regolazione genica
• Un’altra via con la quale viene regolata
l’attività di uno o più enzimi è attraverso
l’induzione o la repressione della sintesi
proteica di di quel particolare enzima.
• Anche per gli enzimi esiste una sorta di
omeostasi.
ENZIMA
Induzione
KSINTESI
KDEMOLIZIONE
e Sintesi
AMINOACIDI
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45
Referenze sul WEB …
•
•
•
•
•
•
•
Vie metaboliche
– KEGG: http://www.genome.ad.jp/kegg/
• Degradazione degli xenobiotici:
http://www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01196.html
Struttura delle proteine:
– Protein data bank (Brookhaven): http://www.rcsb.org/pdb/
– Hexpasy
• Expert Protein Analysis System: http://us.expasy.org/sprot/
• Prosite (protein families and domains): http://www.expasy.org/prosite/
• Enzyme (Enzyme nomenclature database):
http://www.expasy.org/enzyme/
– Scop (famiglie strutturali): http://scop.berkeley.edu/
Enzimi:
– Nomenclatura - IUBMB: http://www.chem.qmw.ac.uk/iubmb/
– Proprietà - Brenda: http://www.brenda.uni-koeln.de/
– Expasy (Enzyme nomenclature database): http://www.expasy.org/enzyme/
Database di biocatalisi e biodegradazione: http://umbbd.ahc.umn.edu/
Citocromo P450: http://www.icgeb.org/~p450srv/
Metallotioneine: http://www.unizh.ch/~mtpage/MT.html
Tossicità degli xenobiotici: Agency for Toxic Substances and Disease Registry
http://www.atsdr.cdc.gov
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…e naturalmente
• Questo ed altro materiale può essere trovato visitando il
sito: http://www.ambra.unibo.it/giorgio.sartor/
• Il materiale di questa presentazione è di libero uso per
didattica e ricerca e può essere usato senza limitazione,
purché venga riconosciuto l’autore usando questa frase:
• Materiale ottenuto dal Prof. Giorgio Sartor
Università di Bologna a Ravenna
Corso di Laurea in Scienze Ambientali
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