Enzimi e cinetica enzimatica.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni.

Enzimi e inibizione enzimatica.

Per enzima si intende un catalizzatore biologico capace di aumentare la velocità di reazione e che rimane inalterato alla fine di essa. Nella sua struttura terziaria presenta il sito attivo, regione specifica che lega il substrato.

Possiamo dividere gli enzimi in sei classi:

• Ossidoreduttasi, che catalizzano reazioni di ossido-riduzione,
• Transferasi, che permettono trasferimenti di gruppi contenenti C, N o P,
• Liasi, che permettono scissione di legami C-C, C-S e alcuni C-N,
• Ligasi, che permettono la formazione di legami C-O, C-N o C-S,
• Idrolasi, che scindono legami con addizione di acqua,
• Isomerasi, che catalizzano reazioni di isomerizzazione.

Molti enzimi hanno bisogno di una molecola che renda possibile la loro attività catalitica. Questa molecola è definita coenzima nel caso si tratti di una molecola biologica, oppure cofattore o gruppo prostetrico nel caso in cui si tratti di uno ione metallico o inorganico.

L'attività di un enzima può essere inibita in modo reversibile o irreversibile.

In caso di inibizione irreversibile l'inibitore si lega covalentemente all'enzima, distruggendone alcuni gruppi funzionali, impedendone così per sempre la propria attività catalitica.

In caso di inibizione reversibile l'inibitore si lega in modo non covalente all'enzima e una volta allontanato da esso non influisce più sulla sua attività.

Ci sono tre tipi di inibizione reversibile:

• Competitiva, l'inibitore compete con il substrato per il legame al sito attivo,
• Non competitiva, l'inibitore si lega a un sito distinto da quello che lega il substrato,
• Incompetitiva, l'inibitore si lega solo al complesso enzima-substrato.

Esistono degli enzimi allosterici, con struttura quaternaria, che possiedono oltre al sito attivo anche un sito regolatore in un'altra subunità a cui s lega l'effettore (o modulatore), definito sito allosterico. Questi enzimi non seguono la cinematica di Michaelis e Menten. (Della quale parleremo più avanti).

Esistono inoltre degli isoenzimi, enzimi che catalizzano la stessa reazione, ma presentano diversa struttura chimica e diverse proprietà chimico-fisiche. L'esempio maggiore sono l'esochinasi, enzima ubiquitario, e la glucochinasi, propria delle cellule epatiche.

Cinematica enzimatica.

L'equazione di Michaelis e Menten descrive l'andamento della velocità di una reazione catalizzata da enzimi, al variare della concentrazione del substrato e dell'enzima.

Spiega come all'aumentare, anche di poco, la concentrazione del substrato disponibile all'enzima, la velocità di reazione aumenti vertiginosamente fino al raggiungimento di Vmax.

La Km (costante di Michaelis e Menten) corrisponde alla concentrazione di substrato in corrispondenza della quale V₀ è metà della velocità massima ed è l'indice di affinità tra enzima e substrato. Maggiore è la Km, minore sarà l'affinità e viceversa.

Si tratta dell'equazione di un'iperbole rettangolare.

V₀= Vmax [S]

        ------------      

         Km+ [S]

Si tratta tuttavia di valori approssimativi e variabili da un enzima all'altro. Pertanto è stato elaborato da Lineweaver e Burk il diagramma omonimo, o dei doppi reciproci, che definisce l'equazione di una retta è permette di ottenere valori più precisi.

1 Km           1                1

-----     = ------- --- + --------                     

V₀           Vmax S     Vmax