BIOLOGIA - Inibizione e Regolazione Enzimatica | Approfondimento

[Musica] [Musica] bentornati a tutti in questa nuova lezione in cui parleremo di enzimi dell'inibizione enzimatica e della regolazione enzimatica questa lezione fa seguito alla lezione riguardante gli enzimi già trattata sul canale e che vi lascio nelle schede ovviamente conviene riprenderla perché siano molti concetti in questo caso non si capirebbero andiamo a fare un piccolo riepilogo su cosa sono gli enzimi innanzitutto sono catalizzatori biologici e cioè abbassano l'energia di attivazione delle reazioni andando a facilitare e velocizzare la trasformazione da i reagenti che in questo caso noi li chiameremo substrati nei prodotti e cioè quello che viene

prodotto dalla reazione in altre parole in assenza di anzi mi ci sono reazioni che nel nostro corpo avverrebbero troppo lentamente o addirittura non potrebbero avvenire grazie agli enzimi queste grosse proteine che aiutano le reazioni l'energia di attivazione che vedete nel grafico viene abbassata e quindi le reazioni che avverrebbero in tempo troppo lungo o non avverrebbero vengono facilitate velocizzate così da trasformare i reagenti che come già detto chiamiamo substrati da adesso in poi in prodotti e in questo grafico molto semplicemente si vede l'energia totale della reazione si vede come in effetti l'energia di attivazione presente in

ogni reazione e cioè quell'energia che deve essere raggiunta per far sì che poi reagenti diventino prodotti con la presenza di un enzima viene abbassata e cioè la reazione quindi viene velocizzata facilitata e per fare questo gli enzimi hanno una conformazione molto particolare che ora andremo a vedere prima di tutto disegniamo la forma di un enzima generico che semplicemente una grossa proteina al cui interno è presente questa zona che io colorò di rosso che chiamiamo sito attivo e cioè il luogo fisico cioè proprio il posto nel quale si inseriscono i substrati e vengono poi sviluppati prodotti

cioè il punto esatto in cui l'enzima fa il suo lavoro possiamo dire che su tutto l'enzima il sito attivo e proprio luogo d'azione in cui vi vengono trasformati i substrati in prodotti ed ecco che il sito attivo è normale che abbia una conformazione un po particolare spesso all'interno ci sono atomi o molecole molto particolari che danno la caratteristica funzionale e poi dell'ennesima stesso ma in realtà tutta la conformazione di questa proteina molto grossa aiuta a svolgere questo lavoro è infatti a proposito di forma vediamo come io l'ho disegnato dietro il sito attivo vedete che c'è

una piccolo avvallamento che ho disegnato in questa forma della proteina che io adesso vado a colorare di verde e questa zona viene chiamata a sito allo storico che cos'è il sito allo storico è un ulteriore punto o possono essere anche più di uno in cui possono posizionarsi delle molecole che vanno a modificare la conformazione quindi la forma tridimensionale dell'enzima andando a modificare anche leggermente la forma tridimensionale dell'enzima il sito attivo potrebbe subire delle ripercussioni e di conseguenza il sito attivo potrebbe essere più attivo o meno attivo o meglio l'enzima può andare a catalizzare in modo

più efficace o meno efficace a seconda del sito allo storico venga occupato o meno come vediamo quindi in questa rappresentazione quando substrato si inserisce dentro il sito attivo l'enzima lo modifica fa venire velocizza la reazione che dovrebbe avvenire e va a produrre appunto i prodotti con l'inserimento invece di una molecola che va a inserirsi appunto nel sito allo storico ecco questa molecola può essere un inibitore un attivatore a seconda che attivi cioè vada ad aumentare l'attività dell'enzima o inibisca l'attività dell'enzima ecco con l'occupazione del sito allo storico la conformazione dell'ennesima cambia e di conseguenza l'enzima

svolgerà in maniera migliore o peggiore il proprio lavoro perché perché andrà a modificarsi anche il luogo del sito attivo e di conseguenza potrà diventare più o meno complementare al substrato e quindi potrà trovarsi ad essere inibito ho attivato in questo caso vediamo principalmente l'inibizione ed è da qui che in effetti iniziamo a parlare di come l'attività enzimatica può essere modificata oggi andremo a parlare principalmente di inibizione e di regolazione invece più generale i primi fattori che vanno a regolare l'attività di un enzima ma sono ovviamente temperatura e ph dico ovviamente perché all'interno del nostro corpo

temperature ph non ha rilevanza assoluta e sicuramente chi ha già studiato chimica sa che in qualsiasi reazione chimica temperatura ph sono importantissimi e anzi direi determinanti per ogni reazione possiamo dire in linea di massima che ogni enzima ha la sua temperatura e suo ph ideale però è anche vero che aumentando la temperatura l'enzima tendenzialmente va funzionare meglio fino a quando lo vediamo in questo grafico non c'è una temperatura assoluto ottimale per ogni enzima perché come già detto ogni esima a una temperatura specifica a cui funziona meglio però se noi alziamo di tanto la temperatura ad

un certo punto è questo funziona per tutte le proteine enzimi compresi la temperatura potrà andare a denaturare la nostra proteina il nostro enzima cosa vuol dire denaturare vi lascio nelle schede la lezione riguardante la struttura tridimensionale delle proteine in cui si parla anche di denaturazione ma ha spiegato in modo molto semplice l'enzima va a degradarsi va a perdere la sua struttura tridimensionale la sua forma e di conseguenza va a perdere anche la sua attività biologica quindi la temperatura pian piano che si alza arriva alla temperatura ottimale l'enzima funziona sempre meglio quando esageriamo con l'innalzamento della

temperatura l'enzima vaden a turarsi e di conseguenza perde la sua attività il ph se vogliamo ancora più specifico perché ogni enzima a un suo ph ottimale qua vediamo la pepsi na il cui ph ottimale e due la pepsi na infatti lavora bene nello stomaco a si viene utilizzata nel nostro corpo nello stomaco e un enzima che va a spezzare le proteine però abbiamo la china o tripsina che anche lui un enzima che spezza le proteine però guardate il suo ph ideale e tra 7 e 8 e in effetti questa kimo tripsina non lavora nello stomaco

in cui ph è molto basso ma lavora nell'intestino tenue e l'intestino tenue ha un ph che possiamo dire appunto basico e lavora quindi bene a questo ph infatti il nostro corpo anzi il pancreas la rilascia nell'intestino tenue dove c'è questo ph e lei il suo lavoro lo fa molto bene a quel ph e come si vede da questo esempio ogni insieme a un suo ph ottimale se noi gli cambiano il ph vedete come l'attività scende l'attività biologica di quelle sì ma va a calare drasticamente ed ora presi in considerazione due fattori importantissimi come temperature ph

andiamo a vedere invece delle molecole né cosa possono fare sui nostri enzimi iniziamo parlando di inibizione enzimatica che come vi ho detto è uno dei due grandi capitoli che tratteremo in questo video l'altro e la regolazione questi due argomenti inibizione regolazione sono sovrapponibili in sostanza sono praticamente la stessa cosa se non fosse che l'inibizione intanto si sta parlando di inibire basta quindi non attivare anche ma solo inibire la si intende solitamente ad opera di sostanze esogene quindi sostanze che vanno a interferire con l'attività delle nostre anzi ma come possono essere ad esempio dei farmaci e

possiamo distinguere l'inibizione in due grandi classi l'inibizione definita irreversibile e cioè abbiamo una molecola che va a legarsi in modo irreversibile cioè non si riesce poi a staccare all'enzima e lo vediamo molto bene in questa immagine vedete l'inibitore equa vi ho rappresentato in azzurrino quindi abbiamo il substrato classico che in verde abbiamo un indebito re che va a legarsi al sito attivo e se appunto il legame è irreversibile c'è un legame che non si può rompere l'enzima è da buttare sostanzialmente vedetevi ho messo una bella hicks rossa sopra e cioè quelle sì ma è inutilizzabile

per una seconda razione di conseguenza se ci sono in debito ri e reversibili di quell enzima pian piano tutte le unità di quelle sì ma andranno a essere degradate perché saranno inutilizzabili ovviamente qua rappresentato un'inibizione irreversibile sul sito attivo ma è possibile anche che vi sia un'inibizione irreversibile sul sito allo storico o in altri punti dell'enzima che vanno quindi a inattivare in maniera permanente quell enzima esiste poi anche però un'inibizione definita reversibile e cioè l'inibitore può poi staccarsi dall'enzima l'inibizione è definita competitiva se avviene suscita attivo e cioè l'inibitore va a competere con la molecola

di substrato lui abbastanza complementare al sito attivo l'enzima lo scambia per il suo substrato specifico naturale e lo va a prendere lo va ad utilizzare prova a farlo reagire peccato che quella mole collina non era il substrato cosa succede in questo caso ma sicuramente si può scartare diciamo così si può togliere perché ovviamente stiamo parlando di un inibizione e irreversibile però è anche vero che per toglierla dobbiamo aumentare la quantità di substrato e quindi per andare a combattere un inibitore competitivo dobbiamo aggiungere substrato perché substrato in quantità grosse andrà a scalzare l'inibitore competitivo e pian

piano andrà a prenderne il posto e quindi ridurre questa inibizione quindi si può ridurre un'inibizione competitiva ovviamente irreversibile aumentando la quantità di substrato altre cose invece riguarda l'inibizione non competitiva sempre reversibile mi raccomando perché questa avviene sul sito che abbiamo trattato poco fa che il sito allo storico e cioè molto semplicemente una molecola inibitrice va a legarsi al sito allo storico di un enzima e questo legame va a cambiare la conformazione dell'enzima e di conseguenza la conformazione del sito attivo che diventerà meno complementare al substrato e lo vediamo bene in questa figura e di conseguenza

nel si ma non riuscirà a svolgere in maniera ottimale la sua funzione può essere inibito totalmente o parzialmente in ogni caso rallenterà la sua attività e finché l'inibitore non viene scalzato dal sito allo storico l'enzima non potrà riprendere in maniera ottimale la sua attività quindi riepilogando inibizione irreversibile enzima da buttare può venire a sostitutivo col nel sito allo storico o anche in altri siti inibizione irreversibile invece può avvenire sul sito attivo e la chiamiamo competitiva se avviene sul sito allo storico la chiamiamo non competitiva in ogni caso l'inibizione irreversibile può essere diciamo così combattuta perché

essendo reversibile ovviamente gli inibitori si possono attaccare dall'enzima gli enzimi non sono da buttare e ora quindi abbiamo parlato di inibizione ma abbiamo detto che tratteremo anche la regolazione enzimatica la regolazione enzimatica la distinguiamo dall'inibizione perché tendenzialmente si va a parlare di regolazione quando avviene all'interno delle cellule e quindi una regolazione che può essere inibitoria o attiva toria eindhoven ha quindi effettuata proprio dalle cellule cioè le cellule vogliono in effetti inibire o attivare un enzima questo perché serve a regolare l'attività le reazioni chimiche all'interno di una cellula ad esempio una reazione deve essere velocizzata o

magari deve essere rallentata ricordiamoci ad esempio in un processo metabolico che quel processo può servire di più servire di men in quel momento lì di conseguenza possiamo distinguere la regolazione enzimatica in due grandi categorie ovviamente io né tratterò 2 ma ce ne sono altri come ad esempio la regolazione genica eccetera eccetera ma noi ci concentriamo principalmente su queste due la prima è la regolazione allo steri ca nun covalente la seconda è invece una regolazione covalente che possiamo andare a sintetizzare come fosforilazione o taglio proteolitici cioè la regolazione covalente può avvenire per l'aggancio di un fosfato

al nostro insieme oppure l'enzima può essere tagliato e da pro enzima o zymogen diventa poi un enzima tutti gli effetti attivo e parlando di regolazione allo storico possiamo dire che si verifica quando legandosi in corrispondenza di un sito di regolazione una molecola che noi potremmo chiamare inibitore o attivatore allo storico a seconda dell'attività che svolge sull'enzima induce quindi l'enzima a cambiare forma lo vediamo molto bene nelle due immagini in alto dove nella prima abbiamo un inibitore allo storico cioè questa pallina gialla che si lega a l'enzima egli va a far cambiare forma il sito attivo

vedete come il substrato non si inserisce poi molto bene quindi l'attività è stata diminuita oppure se noi abbiamo una moglie coleen a che si attiva l'enzima la chiameremo appunto attivatore vedete che il sito attivo non era perfettamente complementare o meglio sarebbe potuto essere più complementare e in effetti questo attivatore lo va ad attivare cioè va a cambiare conformazione all'enzima e di conseguenza il sito attivo è più affine al suo substrato equa vediamo appunto che il substrato può essere inserito in maniera molto molto molto facile quindi poi può andare incontro alla sua reazione tale cambiamento altera

l'affinità del sito attivo come abbiamo detto per il suo substrato e influenza quindi la velocità della reazione quindi abbiamo degli inibitori allo sferici o degli attivatori allo steri ci vediamo nell'ultima figura però che esistono anche gli effetto riello sferici che in realtà in modo molto generale potremmo chiamare attivatore inibitori anche effettori però solitamente questo termine si utilizza di più quando si parla di un ligando in grado di modulare la posizione dell'equilibrio tra due o più con formazioni di proteine oligomeri che regolandone in tal modo l'attivita e cioè traduciamo in italiano più semplice a questa frase

spesso avviene all'interno delle nostre cellule che le proteine e gli enzimi non si trovano da soli ma spesso sfruttano delle strutture quaternarie in cui sono presenti più subunità di quell enzima che vanno a formare poi un mag enzima viene chiamato in realtà non megan si ma viene chiamato complesso enzimatico o complesso proteico ecco che può capitare anzi molto spesso succede che ci sono gli attivatori o inibitori che legandosi in maniera allo storica ad una di queste subunità vanno a far cambiare la forma la conformazione a tutte le sub unità di quel grosso complesso proteico questo

perché ovviamente il disegno ve li disegna parzialmente staccati però queste proteine sono comunque in contatto tra di loro quindi queste quattro sub unità del disegno sono in contatto tra di loro e se una cambia conformazione è facile che anche le altre cammino con formazione di conseguenza si è visto che con alcuni effettori allo steri c il cambio conformazionale di una sub unità va a far cambiare anche le altre e quindi un effetto re allo storico può andare a inibire ea modificare in modo inibente una proteina o league omerica oppure un attivatore può andare ad attivare

può andare a predisporre tutte le sub unità di questa grossa proteina per svolgere l'attività appunto che questa proteina deve effettuare attenzione ragazzi io parlo di enzimi barra proteine perché ovviamente gli enzimi sono proteine quindi non vi preoccupate se mi sentite switch aree tra questi due nomi ma ovviamente una proteina è una serie di aminoacidi che si conformano in un certo modo eco un enzima è una sottocategoria di proteina quindi io quando parlerò di enzimi ogni tanto per non ripetere sempre la parola enzima può essere che gli utilizzi la parola proteina però ovviamente siamo sempre parlando

di particolari proteine chiamate enzimi ed ecco che in effetti questa regolazione allo storico viene utilizzata molto spesso nelle vie metaboliche chiamate anche pathway dall'inglese metabolici ed è costituita da una serie che cosa una via metabolica ecco cosa vi ho descritto questo nella slide cioè una serie di reazioni immaginiamola agricoli xi il ciclo di craps ciascuna di queste reazioni catalizzata da un enzima diverso e che porta ad uno specifico prodotto intermedio che poi dovrà essere reagito dall'enzima successivo per arrivare poi il prodotto finale ecco capita molto spesso che il prodotto finale di una via metabolica possa

andare a inibire o anche attivare in alcuni casi l'enzima iniziale di quella via metabolica l'esempio più classico e quello del catabolismo del glucosio in modo molto semplice noi andiamo a bruciare il glucosio per produrre atp quindi energia vi lascio le nelle schede ovviamente tutta la parte riguardante il metabolismo andate a riprendere perché sicuramente in quella parte è molto evidente l'azione degli enzimi ecco che se noi però abbiamo già tanto atp perché magari abbiamo bruciato già tanto zucchero non ci servirà a bruciare altro zucchero anzi conviene che quello zucchero venga tenuto come riserva e allora il

prodotto finale che in questa immagine noi vediamo in verde possiamo immaginarlo come l'atp l'atp va ad inibire il primo enzima della glicoli xi che è leso chinasi e di conseguenza viene blu catalent rata del glucosio in questo processo kata boli co lo vediamo molto bene in questo video in cui l'ultimo prodotto della via metabolica va a inibire il primo enzima della stessa via metabolica di conseguenza se c'è già tanto prodotto non serve produrne altro e allora andiamo a bloccare quella via metabolica questa cosa ovviamente può essere un'inibizione ma esiste anche l'attivazione e cioè il nostro

corpo è strutturato su una serie di feedback positivi o negativi si chiamano proprio così e cioè un feedback negativo e quando o meglio chiamiamolo meccanismo a feedback negativo e quando appunto il prodotto di una serie di pathway di via metaboliche va a inibire l'inizio o una fase centrale di quella via metabolica un meccanismo invece a feedback positivo e quando il prodotto finale invece va a aumentare quella via metabolica può succedere anche quello perché può essere utile nel nostro corpo andare ad aumentare quella via metabolica ovviamente ci sarà poi per forza un altro meccanismo che andrà

invece a inibire quella via metabolica quando è stata aumentata troppo perché il nostro corpo si situa in una posizione sempre di equilibrio deve trovare un equilibrio chiamato appunto omeostasi possiamo quindi dire che l'insieme di meccanismi a feedback positivo e negativo servono per mantenere l'equilibrio il giusto equilibrio e la giusta omeostasi del nostro corpo e andiamo infine a vedere la regolazione covalente che come vi ho detto può essere una fosforilazione ma anche un taglio proteolitici il taglio proteolitici è semplicemente il taglio di una porzione di quell enzima così da attivarlo noi non andiamo a vedere in

maniera dettagliata in questo caso vi dico solo che avviene per benzema che abbiamo già visto quando parlavamo di ph cioè la pet cena e la kimo tripsina che quando non sono tagliate protoni ticamente si chiamano kimo trip si no geno e pepsi no geno perché vengono utilizzate perché essendo che questi enzimi vanno a degradare le proteine vanno a tagliare il proteina se venissero e messi già attivi potrebbero andare a digerire il nostro corpo dall'interno diciamo così di conseguenza vengono emessi in forma inattiva e vengono poi attivati successivamente quando si trovano sul luogo d'azione cioè se

la pena deve agire sulle proteine nello stomaco e inutile che il attivo in giro per il corpo sono mi fa danni allora io la butto nello stomaco come pepsi no geno gli vado a fare un taglio che avviene in quel caso ad opera della hc l dell'acido cloridrico che è presente solo nello stomaco in quel caso e allora gli pepsi no genoa diventa peep cena e può agire in maniera tranquilla andiamo invece qua a parlare di regolazione con valente più che altro vi ho fatto il disegno di una fosforilazione abbiamo un enzima che possiamo definire

in attivo grazie alla scissione di un fosfato dall'atp che diventerà a sua volta adp questo post fatto viene agganciato all'enzima e l'enzima grazie a questa fosforilazione cioè questo aggancio di un fosfato si attiva vediamo in questa rappresentazione come l'attivazione di un enzima in questo caso viene fatta ad opera di un altro enzima chiamato chinasi solitamente gli enzimi che fosfori l'anno altri enzimi si chiamano chinasi prima in effetti o denominato leso chinasi presente in glicolisi mentre invece quando dobbiamo disattivare quelle insieme quindi farlo tornare alla situazione di riposo abbiamo bisogno di una fosfatasi che semplicemente va

a tagliare il fosfato legato all'ennesima abbiamo quindi che l enzima in attivo e senza al fosfato l'enzima attivate con il fosfato anche questa regolazione avviene su molte vie metaboliche ma soprattutto su vie di segnalazione cellulare e allora ho provato a fare uno schema che andasse a riepilogare tutto quello che abbiamo visto cercando di renderlo molto più chiaro e andando a classificare bene tutte le parti che abbiamo trattato in questo video innanzitutto abbiamo trattato l'inibizione l'inibizione di matica si può suddividere in irreversibile se l'inibitore si legga l'enzima in modo irreversibile quindi non lo lascia più andare

e l'enzima in quel caso non può essere riutilizzato oppure esiste un'inibizione irreversibile se l'inibitore si lega in modo irreversibile e può essere competitiva se avviene sul sito attivo o non competitiva se viene sul sito non attivo quindi quello allo storico sappiamo però che se questa regolazione avviene all'interno del cellule per opera della cellula stessa questa regolazione appunto non viene chiamata inibizione basta ma a regolazione enzimatica che può essere non covalente e cioè allo steri ca o covalente ad esempio la fosforilazione o il taglio proteolitici ricordiamo che la regolazione enzimatica può avvenire come attivazione di un

enzima o inibizione proprio perché essendo una regolazione deve essere permessa questa doppia via dobbiamo poter attivare in maniera maggiore quelle enzima o inibirlo perché magari non ci serve più quell'attività bene ragazzi questa lezione si conclude qui io spero di essere stato abbastanza chiaro se è così lasciato un like perché mi aiuterebbe molto e vi esorto anche ad iscrivervi al canale visto che circa l'ottanta per cento delle persone che seguono i video non è iscritto a voi non costa niente e anzi oltre ad aiutare me sarete più facilitati a vedere tutti i video successivi e anche

quelli precedenti inoltre che si trovasse molto bene con i miei video e volesse aiutarmi perché ovviamente sviluppare questi video richiede tempo e anche denaro può sostenere il canale tramite una donazione attraverso il link che vi lascio in descrizione vi ringrazio in anticipo e vi do appuntamento alla prossima lezione