Fondamenti di biochimica dell'esercizio fisico
Michael E. Houston
http://www.calzetti-mariucci.it/shop/prodotti/fondamenti-di-biochimica-dellesercizio-fisico
Fondamenti di biochimica dell'esercizio fisico
Michael E. Houston
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3. Distribuzione di energia in una popolazione
di molecole
Normalmente, le molecole stabili sono per lo pi湛 presenti ad un livello
di energia relativamente basso
Solo una piccola frazione di esse possiede sufficiente energia per
superare la barriera dellenergia di attivazione
4. GLI ENZIMI: CATALIZZATORI BIOLOGICI
Accelerano le reazioni chimiche (REAGENTE CHE SI
TRASFORMA IN PRODOTTO)
Non possono alterare lequilibrio della reazione ma
solamente accelerare la velocit di reazione riducendo
lenergia di attivazione richiesta per iniziare la reazione
Dalla regolazione degli enzimi dipende ladattabilit
metabolica
Gli enzimi sono proteine GLOBULARI
5. GLI ENZIMI: CATALIZZATORI
BIOLOGICI
Permettono alle reazioni di andare verso
condizioni che lorganismo pu嘆 tollerare
Pu嘆 processare milioni di molecole ogni
secondo
Agiscono in modo molto specifico, solo
con pochi tipi di molecole (substrati)
8. La spontaneit di una reazione 竪 determinata dalle propriet
e dalle concentrazioni dei reagenti
9. La spontaneit di una reazione 竪 determinata dalle propriet
e dalle concentrazioni dei reagenti
Ma se una reazione spontanea non significa che sia veloce
.potrebbe avvenire in tempi lunghissimi
(quindi, in termini biologici, come se non avvenisse)
10. S P
Velocit = k (S)
Inversamente proporzionale
Allenergia di attivazione
12. E + S ES EP E + P
REAZIONE ENZIMATICA TIPO
FORMAZIONE DEL COMPLESSO ES
15. La teoria dello stato di transizione
stato fondamentale (reagenti)
stato di transizione (specie chimiche con legami non
completamente formati)
intermedi (specie chimiche con legami completamente formati)
prodotti
Questa teoria considera una reazione solo in termini di:
16. Enzimi: catalizzatori biologici
X
Y
G
Reazione non
catalizzata
G
G*
G*
Reazione
catalizzata
Gli enzimi si combinano transientemente col substrato e ne abbassano
lenergia di attivazione
Non spostano lequilibrio della reazione, ma aumentano la velocit con cui
lequilibrio viene raggiunto
Non subiscono modificazioni permanenti durante la reazione e sono subito
disponibili per catalizzare una nuovo ciclo di reazione
20. Determinanti del potere catalitico
Formazione di legami covalenti tra
enzima e substrato
Instaurazione di numerose interazioni non
covalenti
ENERGIA DI LEGAME (GB)
26. SITO ATTIVO
regione specifica delle molecole enzimatiche
dove il substrato si lega e reagisce per formare
il prodotto. Esistono due modelli per interpretare
linterazione sito attivo-substrato
modello chiave-serratura
(Fischer 1894)
modello adattamento induttivo
(Koshland 1954)
(modello eccessivamente semplificato)
lenzima 竪 una serratura in cui pu嘆 girare solo
la chiave specifica; infatti, solo una determinata
molecola di substrato ha la forma che le permette
di entrare nella fessura del sito attivovdellenzima
in modo che la reazione possa avvenire
la forma assunta dallenzima 竪 adatta a far avvenire
la reazione solo dopo che questo si 竪 legato al
substrato: tale fenomeno serve a portare i gruppi
funzionali specifici dellenzima nellorientamento
corretto necessario per la catalisi della reazione
28. Reversibilit delle reazioni enzimaticheReversibilit delle reazioni enzimatiche
Lenzima favorisce il raggiungimento dellequilibrio,
quindi catalizza anche la reazione inversa
A <====> B
Ma, se B 竪 substrato di una reazione successiva, la
prima reazione diventa praticamente irreversibile
A -----> B <====> C
Ci嘆 vale per catene anche molto lunghe di reazioni
(catene enzimatiche)
36. Struttura generale degli enzimiStruttura generale degli enzimi
APOENZIMA
(Parte proteica)
OLOENZIMA
coenzima (vitamina)
ione metallico
gruppo prostetico
(legato covalentemente)
38. I coenzimi sono molecole organiche che si associano alle proteine per
aiutarle a svolgere la funzione catalitica. Essi generalmente sono
vitamine del gruppo B modificate (attivate)
Coenzima nelle reazioni di carbossilazione (trasporto
unit monocarboniosa ossidata)
Biotina (H)
Coenzima correlato all' FH4 per il trasporto dei gruppi
monocarboniosi
Cobalamina (B12)
Coenzima FH4 - trasporto dei gruppi monocarboniosi
ridotti
Acido folico
Coenzima A - trasporto gruppi acilici e in particolare
acetato
Acido pantotenico
Coenzima PLP (piridossalfosfato) - trasporto gruppi
amminici e metabolismo aa in generale
Piridossina (B6)
Coenzimi NAD e NADP - trasporto idrogeno ed
elettroni
Niacina (PP)
Coenzima FAD e FMN - trasporto idrogeno ed
elettroni
Riboflavina (B2)
Coenzima TPP (tiamina pirofosfato) - rimozione
gruppi CO2
Tiamina (B1)
FUNZIONEVITAMINA
41. ossidoreduttasi: reazioni di ossido-riduzione
1.1 agisce sul gruppo CHOH del donatore
1.2 agisce sul gruppo aldeidico o chetonico del donatore
1.3 agisce sul gruppo CH-CH del donatore
1.4 agisce sul gruppo CH-NH2 del donatore (ammina primaria)
1.5 agisce sul gruppo C-NH del donatore
1.6 agisce su NADH o NADPH .
1.7 agisce su altri composti azotati
1.8 agisce su gruppi solforati
1.9 agisce sui gruppi eme
Esempio: DEIDROGENASI, CATALASI, OSSIDASI, PEROSSIDASI, IDROSSILASI
REDUTTASI
CLASSIFICAZIONE INTERNAZIONALECLASSIFICAZIONE INTERNAZIONALE
ENZIMI:ENZIMI:
43. NOMENCLATURA
Diidrossiacetone fosfato <-------> gliceraldeide deidrogenasi
TRIOSOFOSFATO DEIDROGENASI
EC 5.3.1.1.
5. ISOMERASI
3. ossidazione di una parte del substrato e riduzione in un altra
1. Interconversione di aldosi in chetosi e viceversa
1. Primo ingresso nella sotto-sottoclasse 5.3.3.
Nomenclatura enzimatica (academic Press, 1992) 3196 enzimi
44. Denominazione costituita da 3 parti:
Nome del substrato
Nome del coenzima
Nome della reazione catalizzata + asi
Esempi:
Alcool + NAD+ <-------> aldeide (o chetone) + NADH
Alcool : NAD+ ossidoreduttasi
EC 1.1.1.1
ATP + Creatina <-------> creatina-fosfato + ADP
ATP : Creatina fosfotrasferasi
EC 2.7.3.2
46. Introduzione agli enzimi (un po di storia)
1850: Pasteur
fermentazione dello zucchero in alcol 竪 catalizzata da fermenti (lievito)
li chiama enzimi e postula che siano inseparabili dalla struttura della cellula vivente
1897: Buchner
gli enzimi coinvolti nella fermentazione possono funzionare
anche una volta rimossi dalla struttura della cellula vivente
1926: Sumner isola e cristallizza lenzima ureasi
postula che gli enzimi siano proteine
fine anni 30: Northrop verifica che gli enzimi sono proteine
Haldane scrive un trattato intitolato Enzimi
seconda met XX sec: sono stati purificati migliaia di enzimi e di centinaia
di essi 竪 stata determinata la struttura e il meccanismo
chimico