Enzimi

Question 1

Cosa sono gli enzimi?

Answer 1

Catalizzatori biologici in grado di aumentare la velocità della reazione, senza modificare l’equilibrio della stessa.

Question 2

In quali grandi famiglie sono classificati gli enzimi?

Answer 2

Ossidoreduttasi (o deidrogenasi), Transferasi, Idrolasi, Liasi, Isomerasi, Ligasi

Question 3

Cosa sono i coenzimi?

Answer 3

Molecole fondamentali per il corretto funzionamento degli enzimi. Gli enzimi non possono essere modificati dalla reazione che catalizzano, ma i cofattori sì. Si dividono in ioni metallici (es. zinco e magnesio) e coenzimi. Questi ultimi sono derivati vitaminici e possono essere attaccati fisicamente all’enzima oppure presenti nell’ambiente attorno ad esso.

Question 4

Cosa sono le vitamine?

Answer 4

Molecole complesse che gli organismi animali non sono in grado di sintetizzare: devono essere assunte con l’alimentazione. Molte servono per formare coenzimi e la loro assenza porta quindi a condizioni patologiche dovute alla mancata funzione di un certo enzima.

Question 5

Nella maggior parte dei casi, come si ricava il nome di un enzima?

Answer 5

“nome del substrato su cui lavora + desinenza che indica la sua funzione”

Question 6

Che funzione svolgono le deidrogenasi?

Answer 6

Questi enzimi sono importanti perché catalizzano le reazioni redox, che sono responsabili della produzione di energia. Poiché l’enzima non si può modificare, ciò che cede/accetta elettroni sono i coenzimi (NAD+ e FAD); sono tutti enzimi NAD-dipendente o FAD-dipendente.

Question 7

Cos’è il NAD (Nicotinamide Adenin Dinucleotide)?

Answer 7

Un coenzima che coadiuva gli enzimi nelle reazioni di deidrogenazione. La sua forma ossidata NAD+ può accettare un protone, passando alla forma ridotta NADH. Poiché nelle reazioni di deidrogenazione vengono liberati sempre due protoni e NAD+ può accettarne solo uno, la cosa più corretta da scrivere sarebbe NADH/H+ (pk il secondo H+ rimane nell’ambiente circostante NADH).

Question 8

Cos’è FAD (Flavin Adenin Dinucleotide)?

Answer 8

Un coenzima che coadiuva gli enzimi nelle reazioni di deidrogenazione. La sua forma ossidata FAD può accettare due protoni, passando alla forma ridotta FADH2. Formato da adenina, ribosio, due ponti fosfato e un derivato vitaminico (il NAD+ è uguale, ma con un diverso derivato vitaminico).

Question 9

Cosa sono le chinasi?

Answer 9

Transferasi che catalizzano la fosforilazione: trasferimento di un gruppo fosfato dall’ATP a una proteina (solitamente sull’amminoacido serina). Loro cofattore essenziale è il Mg2+. L’ATP è una molecola molto stabile e può rompersi, liberando energia, solo sotto azione di una chinasi. Le fosforilazioni devono essere fatte in modo ordinato perché, in base alla sede della fosforilazione, l’effetto sulla proteina può essere molto diverso. Es. Una proteina può essere attivata dalla fosforilazione su un amminoacido e inibita dalla fosforilazione su un amminoacido diverso.

Question 10

Cos’è una fosfatasi?

Answer 10

Enzima che catalizza la defosforilazione: rimozione di un gruppo fosfato da una proteina.

Question 11

Dove sono localizzati gli enzimi?

Answer 11

O nel citosol o inseriti in un doppio strato fosfolipidico. Questo dipende dalla loro funzione. Quelli presenti nel citosol devono essere solubili in acqua e per questo hanno un folding tale da disporre all’esterno gli amminoacidi che interagiscono con l’acqua formando legami a ponte idrogeno.

Question 12

Cos’è il sito catalitico di un enzima?

Answer 12

Chiamato anche “sito attivo”, è la zona dell’enzima che riconosce il substrato e lo lega tramite legami deboli. Infatti è costruito in modo da poter alloggiare solo il substrato corretto e da esso dipende quindi la specificità dell’enzima. Cambiando un solo amminoacido del sito catalitico (es. per una mutazione puntiforme), si potrebbe compromettere il funzionamento dell’intero enzima.

Question 13

In che modo il pH influenza l’attività enzimatica?

Answer 13

Influenza le cariche elettriche sulla superficie e sul sito catalitico dell’enzima, influenzandone quindi la conformazione e conseguentemente la funzione. Ogni enzima ha un pH preferenziale: la maggior parte il nostro pH fisiologico (7.4), ma dipende dalla funzione (es. pH 5 per gli enzimi lisosomiali e 2 per la pepsina). A pH estremi, l’enzima si denatura perdendo funzionalità.

Question 14

Perché gli enzimi velocizzano la reazione?

Answer 14

Se una reazione è esoergonica (ΔG è negativa) e i prodotti sono più stabili dei reagenti, non necessariamente questa avverrà spontaneamente. I reagenti infatti, per poter reagire (rompendosi), devono passare dal loro stato di partenza stabile a uno stadio ad alta energia (e per questo instabile). La probabilità che raggiungano spontaneamente lo stadio ad alta energia, è bassissima. L’enzima velocizza la reazione abbassando l’energia di attivazione: deforma il substrato (reagente), aumentando la probabilità che questo si trovi nello stato di transizione ad alta energia.

Question 15

Descrivi la teoria dell’adattamento indotto

Answer 15

E’ la teoria, oggi confermata, che spiega il funzionamento della catalisi enzimatica. Il sito catalitico dell’enzima non è perfettamente complementare al substrato, bensì è complementare allo stato di transizione a cui il substrato deve arrivare per trasformarsi in prodotto. Questo modello prevede quindi un’interazione fra substrato ed enzima, a seguito della quale si ha una modifica del substrato che assume il suo stato di transizione, così da diventare perfettamente affine al sito attivo. Viene così aumentata la probabilità di “rompere” il substrato.

Question 16

Cos’è l’equazione di Michaelis-Menten?

Answer 16

Misura l’affinità di un enzima per un substrato:
V0 = (Vmax x [S]) / (Km + [S])

V0 = velocità iniziale della reazione di trasformazione di un substrato (S) in un prodotto
Km = concentrazione di substrato [S] alla quale la velocità iniziale (V0) della reazione è pari alla metà della velocità massima 𝑉𝑚𝑎𝑥.
Si considera costante la concentrazione dell’enzima

Question 17

Qual è il significato chimico di Km?

Answer 17

È una misura dell’affinità dell’enzima per il substrato.
𝐾𝑚 basso → alta affinità (l’enzima raggiunge metà della velocità massima con poca quantità di substrato).
𝐾𝑚 alto → bassa affinità (serve più substrato per ottenere metà di 𝑉𝑚𝑎𝑥).

Question 18

Cos’è Kcat?

Answer 18

Si può definire con il numero di molecole di substrato che l’enzima trasforma in prodotto in un secondo. Il rapporto fra kcat e km definisce la potenza dell’enzima.

Question 19

Cosa sono le reazioni a PingPong?

Answer 19

Reazioni in cui l’enzima lega due substrati e dà vita a due prodotti. La particolarità di queste reazioni chimiche è che i due substrati si scambiano un gruppo amminico; l’enzima fa da mediatore in questo scambio e si ha quindi un istante in cui l’enzima è modificato dalla presenza di questo gruppo amminico.