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Cinetica Enzimatica

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Teoria della cinetica degli enzimi

Text of Cinetica Enzimatica

  • Cinetica enzimatica

  • Cenni alla cinetica delle reazioniCenni alla cinetica delle reazioni

    Velocita di reazione Reazioni di I e II ordine Molecolarita di una reazione Molecolarita di una reazione t1/2 Velocita e costanti di equilibrio

  • CINETICA ENZIMATICACINETICA ENZIMATICAOVVERO:

    LO STUDIO DELLA VELOCITA DI REAZIONE

    FATTORI CHE INFLUENZANO LA VELOCITA DI REAZIONE:

    -Concentrazione del substrato

    -Concentrazione dellenzima

    -pH

    -Temperatura

    -Inibitori, Attivatori

    -Concentrazione dei Sali (forza ionica)Co ce t a o e de Sa ( o a o ca)

  • La velocit di una reazione i ti i f i d llenzimatica in funzione della

    concentrazione del substratoconcentrazione del substrato

  • (D. Voet, J.G. Voet, Biochemistry, 3 ed., John Wiley & Sons, 2004)

  • Teoria di Michaelis e Menten

  • Teoria di Briggs e Haldane

    (Teoria dello stato stazionario)(Teoria dello stato stazionario )

  • E + S ES E + P

    (D. Voet, J.G. Voet, Biochemistry, 3 ed., John Wiley & Sons, 2004)

  • E + S ES E + P k1 k2

    kDove: k2 = kcat

    k-1 e se: k2 k-1[ ] [ ][ ] [ ] [ ]ESd[ ] [ ][ ] [ ] [ ]ESkESkSEkdtESd

    1210 ==[ ] [ ] [ ]ESEE =:conosostituend [ ] [ ] [ ]ESEE = 0:con osostituend

    [ ] [ ][ ]kk SEES += 0 ma poich: [ ]ESkv cat=[ ] [ ]Sk

    kk ++ 1

    12p [ ]cat

    [ ][ ]SEk 0[ ][ ][ ]S

    kkk

    SEkv cat++

    =

    1

    12

    0

    k1Questa lequazione di Michaelis-Menten, dove:

    12 kkK +1

    12

    kKM =

  • Equazione di Michaelis e Menten

    [ ][ ]SEkv cat= 0 [ ]SKv M +=dove: [ ] max0 VEkcat =La concentrazione del substrato alla quale max2

    1 Vv =2

    denominata MK , la costante di Michaelis.Notare che a basse [S] , dove [S]

  • Poich KS per la dissociazione di [ES] uguale a si ha: 1

    1

    kk

    2k

    E chiaro che quando k 1>> k2 lequazione si semplifica a:

    1

    1

    2

    kkKK SM +=

    E chiaro che quando k-1>> k2, l equazione si semplifica a:

    SM KK =

    [ ][ ]

    :che ha si :Se max0 VEkcat =[ ][ ] :cui da max SKSVv

    M +=

    [ ][ ] [ ]

    ,S

    max

    max

    SVKS

    VvKM =>>[ ] [ ][ ]

    , max

    V

    SK

    vKSM

    M =

  • k1 k2E + S ES E + P

    k-1

    Dove: k2 = kcate: 1

    kk = KS

  • (D.L. Nelson, M.M. Cox, Lehninger Principles of Biochemistry, 4th ed., W.H. Freeman & Co., 2005)

  • Dato: [ ]max SVv = [ ][ ]:reciprociiprendendo

    SKv

    M +=

    [ ]111

    :reciprociiprendendo

    VSVKM +

    =

    fi di i k ( d i i i)

    [ ] maxmax VSVv Grafico di Lineweaver e Burk (o dei reciproci)

    [ ] maxVSvKv M +=

    G fi di E di H f

    [ ]SGrafico di Eadie e Hofstee

  • (D. Voet, J.G. Voet, Biochemistry, 3 ed., John Wiley & Sons, 2004)

  • (A. Fersht, Structure and mechanism in protein science, W.H. Freeman & Co., 1999)

  • Il significato dei parametri di Michaelis e Menten:g pkcat :

    l li i di Mi h li M i i i l- nel semplice meccanismo di Michaelis e Menten in cui vi un solo complesso enzima-substrato e tutte gli steps di binding sono veloci, kcat semplicemente la costante di I ordine per la conversione chimica del complesso ES nel complesso EP;

    - (per reazioni pi complesse, kcat una funzione di tutte le costanti di I ordine e non pu essere assegnata a un particolare processo eccetto quando intervengano delle g p p q gsemplificazioni;)

    V- , questa quantit detta anche numero di turnover

    perch rappresenta il numero massimo di molecole di substrato [ ]0

    max

    EVkcat =

    p ppconvertite in prodotto per sito attivo nellunit di tempo (o il numero di volte che lenzima turns over per unit di tempo.

  • KKM :

    sebbene alida per il semplice meccanismo di Michaelis e Menten o in casi in-sebbene valida per il semplice meccanismo di Michaelis e Menten o in casi in cui comunque KM = KS, la vera costante di dissociazione del complesso enzima-substrato, KM pu essere considerata in qualche caso come una costante di di i idissociazione apparente.-KM unica per ogni coppia enzima-substrato. Substrati differenti che reagiscono con uno stesso enzima hanno KM differenti; cos come enzimi differenti che agiscono su uno stesso substrato hanno KM differenti.-In reazioni enzimatiche dove esistono pi complessi ES, KM rappresenta comunque la quantit di enzima legato sotto qualsiasi forma al substrato.I i i i K l i d l b ll l-In tutti i casi KM la concentrazione del substrato alla quale:

    maxVv =KM una costante di dissociazione apparente che pu essere considerata come la costante di dissociazione complessiva di tutte le specie di enzima legato.

    2v =

  • kcat/KM:

    quando

  • kcat : numero di micromoli di S convertite in P per secondo da una micromole di enzima operante in condizioni saturanti di Suna micromole di enzima operante in condizioni saturanti di S.

  • k k k k k k

    KS K K

    E + S ES ES ES EP EP E + Pk1 k2 k3 k4 k5 k6

    k 1 k 2 k 3 k 4 k 5 k 6k-1 k-2 k-3 k-4 k-5 k-6

  • (D. Voet, J.G. Voet, Biochemistry, 3 ed., John Wiley & Sons, 2004)

  • (D. Voet, J.G. Voet, Biochemistry, 3 ed., John Wiley & Sons, 2004)

  • (D. Voet, J.G. Voet, Biochemistry, 3 ed., John Wiley & Sons, 2004)

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