Enzimi Biochimica - Tipologie e classi
Summary
TLDRThis video script delves into the world of enzymes, highlighting their role as biological catalysts that speed up chemical reactions without being consumed. It categorizes enzymes into six classes based on the reactions they catalyze, such as oxidoreductases and transferases. The script further explains how enzymes function through energy changes and active site interactions, and how factors like substrate concentration, pH, and temperature influence their activity. It also touches on enzyme inhibitors, allosteric regulation, and covalent regulation, emphasizing the importance of enzymes in adjusting metabolic processes to cellular energy demands.
Takeaways
- 🧬 Enzymes are biological catalysts, which are proteins that speed up chemical reactions without being consumed in the process.
- 🔍 Enzymes selectively channel substrates in biochemical reactions, maintaining their structure and energy balance throughout the process.
- 📚 There are six classes of enzymes defined by the reactions they catalyze: oxidoreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases, and ligases.
- 🍏 Oxidoreductases catalyze oxidation-reduction reactions, such as the conversion of lactate to pyruvate.
- 🔄 Transferases facilitate the transfer of functional groups like carbon, nitrogen, or potassium, exemplified by the conversion of serine to glycine.
- 💧 Hydrolases catalyze the breaking of bonds through the addition of water, playing a crucial role in digestion and other processes.
- 🔗 Lyases catalyze the breaking of various chemical bonds, including carbon-carbon, carbon-sulfur, and some carbon-nitrogen bonds.
- 🔄 Isomerases catalyze the transfer of atoms within a molecule to form isomeric forms, such as the conversion of malate to fumarate.
- 🔗 Ligase enzymes catalyze the formation of bonds between carbon, oxygen, nitrogen, and sulfur, often coupled with the hydrolysis of high-energy phosphates.
- 🔑 The function of enzymes can be influenced by energy changes and the stabilization of the transition state through various catalytic mechanisms.
- ⚗️ Factors affecting enzyme speed include substrate concentration, pH, and temperature, with enzymes having an optimal pH and temperature for activity.
- 🛑 Enzyme inhibitors can be reversible or irreversible, with competitive inhibition being a common type where the inhibitor binds reversibly to the active site.
- 🔄 Regulatory enzymes, or allosteric enzymes, adjust their catalytic activity in response to physiological signals and regulators, ensuring metabolic pathways adapt to cellular energy demands.
Q & A
What are enzymes and what is their primary function?
-Enzymes are biological catalysts, which are proteins that increase the rate of chemical reactions without being consumed in the process. They remain unchanged after the reaction, allowing them to catalyze the reaction multiple times.
How do enzymes selectively channel substrates during their function?
-Enzymes selectively channel substrates by binding to them in a way that is complementary in shape and charge, stabilizing the transition state of the reaction and thus facilitating the process without altering the substrate or enzyme itself.
What are the six classes of enzymes and what do they catalyze?
-The six classes of enzymes are: Oxidoreductases (catalyze oxidation-reduction reactions), Transferases (catalyze the transfer of groups), Hydrolases (catalyze the breaking of bonds with the addition of water), Lyases (catalyze the cleavage of carbon-carbon, carbon-sulfur, and some carbon-nitrogen bonds), Isomerases (catalyze the transfer of atoms within a molecule to form isomers), and Ligases (catalyze the formation of carbon-oxygen, carbon-nitrogen, and carbon-sulfur bonds).
How do energy changes and the active site of an enzyme contribute to catalysis?
-Energy changes involve the activation energy and the reaction speed, which are alternatives for the reaction. The active site of an enzyme is structured to bind only to a specific substrate, stabilizing it in its transition state and increasing molecular interactions, allowing the reaction to proceed correctly.
What are the three factors that influence the speed of an enzyme-catalyzed reaction?
-The three factors influencing the speed of an enzyme-catalyzed reaction are substrate concentration, pH, and temperature. The reaction speed increases with substrate concentration until a maximum is reached, is optimal at a specific pH that reflects the environment where the enzyme functions, and increases with temperature until an inactivation point is reached.
What are enzyme inhibitors and how do they affect enzyme activity?
-Enzyme inhibitors are molecules that interfere with catalysis by slowing down or blocking the reactions catalyzed by enzymes. They can be reversible, binding non-covalently and allowing the enzyme to resume activity once dissociated, or irreversible, rendering the enzyme permanently inactive.
What are the two common types of enzyme inhibition and how do they differ?
-The two common types of enzyme inhibition are competitive inhibition, where the inhibitor binds reversibly to the site that the substrate should occupy, and non-competitive inhibition, where the inhibitor can bind to the enzyme or the enzyme-substrate complex, blocking the reaction without competing for the substrate binding site.
What are allosteric enzymes and how do they function?
-Allosteric enzymes are enzymes that vary their catalytic activity in response to physiological signals through the action of regulators or modulators. They bind to these regulators in a site different from the active site, affecting the enzyme's activity and adjusting the speed of metabolic sequences to match cellular energy demands.
What are homotropic and heterotropic effectors, and how do they influence enzyme activity?
-Homotropic effectors are substrate molecules that, when bound to an enzyme at a site different from the active site, increase the catalytic activity of other sites, cooperating with each other. Heterotropic effectors are different from the substrate and can influence enzyme activity in various ways, such as feedback inhibition, where the end product of a metabolic pathway inhibits an enzyme earlier in the pathway.
What are covalent regulators and how do they regulate enzymes?
-Covalent regulators are enzymes that are regulated through the addition or removal of groups such as phosphate to specific residues like serine, threonine, and tyrosine. Phosphorylation and dephosphorylation, catalyzed by kinases and phosphatases respectively, are major cellular processes that regulate enzyme activity.
How do the levels of enzyme expression and activity regulation interplay?
-Enzyme expression and activity regulation work on three levels: rapid and reversible activation/inactivation mechanisms, slower covalent modulation affecting enzyme activity, and gene expression that adjusts enzyme concentration in response to long-term exposure or specific conditions.
Outlines
🧬 Enzymes: Biological Catalysts and Their Classification
This paragraph introduces the concept of enzymes as biological catalysts, which are proteins that speed up chemical reactions without being consumed. It explains that enzymes remain unchanged after the reaction and can be reused multiple times. The paragraph then delves into the classification of enzymes into six main classes based on the type of reactions they catalyze: oxidoreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases, and ligases. Each class is briefly described with examples, such as lactate dehydrogenase for oxidoreductases and serine protease for transferases. The paragraph also touches on how enzymes function, focusing on the energy changes involved in the activation of reactions and the stabilization of transition states through the active site's interaction with substrates.
🔬 Factors Influencing Enzyme Activity and Regulation
The second paragraph discusses the factors that affect the rate of enzyme-catalyzed reactions, including substrate concentration, pH, and temperature. It explains that the reaction velocity increases with substrate concentration until a maximum velocity is reached, and that each enzyme has an optimal pH reflecting its natural environment. The paragraph also covers the influence of temperature, noting that enzyme activity increases with temperature up to a peak before becoming inactive at higher temperatures. Furthermore, it explores enzyme inhibitors, which can be reversible or irreversible, and their mechanisms of action, such as competitive inhibition where the inhibitor binds reversibly to the active site, and non-competitive inhibition where the inhibitor can bind elsewhere on the enzyme. The paragraph concludes with an overview of allosteric regulation, where effectors or modulators bind to a site other than the active site, influencing enzyme activity in response to physiological signals. It also mentions homotropic and heterotropic effects, covalent regulation, and the levels at which enzymes can be regulated, including activation/inactivation mechanisms, cellular activity coordination, covalent modulation, and gene expression.
Mindmap
Keywords
💡Enzymes
💡Catalysts
💡Substrates
💡Oxidoreductases
💡Transferases
💡Hydrolases
💡Lyases
💡Isomerases
💡Ligases
💡Active Site
💡Allosteric Regulation
💡Covalent Modification
💡Enzyme Kinetics
💡Inhibitors
Highlights
Enzymes are biological catalysts that speed up chemical reactions without being consumed.
Enzymes selectively channel substrates in biochemical reactions without altering their structure.
There are six classes of enzymes defined by the reactions they catalyze.
Oxidoreductases catalyze oxidation-reduction reactions, such as lactate dehydrogenase.
Transferases catalyze the transfer of functional groups like carbon, nitrogen, or potassium.
Hydrolases catalyze the cleavage of bonds through the addition of water.
Lyases catalyze the cleavage of carbon-carbon, carbon-sulfur, and some carbon-nitrogen bonds.
Isomerases catalyze the transfer of atoms within a molecule to form optical or geometric isomers.
Ligases catalyze the formation of carbon-oxygen, nitrogen, and sulfur bonds, coupled with the hydrolysis of high-energy phosphates.
Enzyme function can be analyzed by energy changes and how the active site facilitates catalysis.
The active site of an enzyme is structured to bind only a specific substrate, stabilizing it in its transition state.
Factors influencing enzyme speed include substrate concentration, pH, and temperature.
Enzyme inhibitors can be reversible or irreversible, interfering with catalysis by binding to the enzyme.
Common types of inhibition include competitive, non-competitive, and mixed inhibition.
Regulatory enzymes, or allosteric enzymes, adjust their catalytic activity in response to physiological signals.
Allosteric enzymes are regulated by effectors or modulators that bind to a site different from the active site.
Homotropic and heterotropic effects describe how the presence of substrate or effectors can influence enzyme activity.
Covalent regulation involves enzymes being regulated through the addition or removal of phosphate groups.
Phosphorylation and dephosphorylation are key regulatory mechanisms in cellular processes, catalyzed by kinases and phosphatases.
Enzyme expression levels determine the efficiency of metabolic pathways, regulated at multiple levels including activation, covalent modulation, and gene expression.
Transcripts
ciao a tutti in questo nuovo video a
richiesta tratteremo l'argomento degli
enzimi mi è stato chiesto di parlare
degli enzimi allo steri cima vediamo
prima cosa sono
insigne sono dei catalizzatori biologici
proteici che fanno aumentare la velocità
delle reazioni restando immutati
al termine del processo questo vuol dire
che la reazione non consuma gli enzimi e
perciò possono ripetere la molte volte
enzimi incanalano selettivamente
reagenti o substrati in via bio chimiche
utili durante la loro funzione non viene
alterata nella costante ed equilibrio ne
l'energia libera man enzima accelera la
reazione e basta esistono sei classe di
enzimi definite dalle reazioni che
catalizzano la prima classe sono le
ossido riduttasi catalizzano reazioni di
ossidoriduzione per esempio lattato
privato
poi la seconda classe the transferasi
catalizzano il trasferimento di un
gruppo contenente per esempio carbonio
azoto o potassio un esempio la serina e
diventa vicina la terza classe idrolasi
catalizzano alla rottura dei legami
mediante l'aggiunta di acqua la quarta
classe elia si catalizzano la scissione
dei legami carbonio carbonio carbon di
zolfo e di alcuni legami carbon azoto un
esempio più rubato che diventa
acetaldeide la quinta classe
l'ism e rasi catalizzano il
trasferimento di atomi nella stessa
molecola formando isomeri ottici o
geometrici per esempio il met il malone
il coah diventa su circo la sesta classe
ii liga si catalizzano la formazione di
legami tra carbonio ossigeno tra azoto e
zolfo accoppiata l'idrolisi di fosfati
ad alta energia il piruvato che diventa
o sarà accettato per esempio
quindi ricapitolando le sei classi di
enzimi sono le ossido reduttasi dei
transferasi idrolasi lelia xi liso me
rasi e la leaf casi come funzionano gli
enzimi la funzione degli enzimi può
essere analizzata da due fattori il
primo fattore sono i cambiamenti
energetici che riguardano l'energia
libera di attivazione la velocità di
reazione ed è di alternative per la
reazione il secondo modo e analizzare
come il sito attivo favorisce la
catalisi la stabilizzazione quindi dello
stato di transizione la catalisi acido
basica covalente hop elettrostatica
enzima a un sito in cui si lega al
substrato che è complementare per forma
che carica il substrato attaccato subirà
modificazione tramite l'interazione con
l'enzima portando alla formazione del
prodotto
il sito attivo dell'enzima è strutturato
in modo da legare solo quel particolare
substrato stabilizzandolo nel suo stato
di transizione
ciò fa sì che aumentino le interazioni
molecolari e la reazione possa procedere
nel senso corretto i fattori che
influenzano la velocità della razione
sono tre il primo riguarda la
concentrazione del substrato ovvero la
velocità di una reazione catalizzata da
un enzima aumenta all'aumentare della
concentrazione del substrato fino a
raggiungere una velocità massima
il secondo fattore che influenza la
velocità e il ph un enzima ha un ph
ottimale solitamente
rispecchia la concentrazione dei milioni
dell'ambiente in cui l'enzima
normalmente svolge le sue funzioni la
concentrazione degli ioni influenza la
velocità dell'enzima perché la struttura
di una molecola proteica che manifesta
in attività catalitica dipende anche dal
carattere jonico delle sue catene
laterali aminoacidi che il terzo fattore
è la velocità della razione aumenta al
crescere della temperatura fino al
raggiungimento di un picco in cui
l'enzima diventa in attivo a temperatura
ancora più elevate inibitori enzimatici
sono molecole che interferiscono con la
catalisi rallentandola o bloccando le
reazioni catalizzate dagli enzimi
inibitori possono essere reversibili
quelli che legano all'enzima con legami
non covalenti e una volta dissociato al
complesso enzima inibitore il
catalizzatore riprende la sua attività
oppure gli enzimi inibitori possono
essere irreversibili sono quelli
inibitori che rendono all'enzima
inattivo definitivamente i due tipi più
comuni l'inibizione sono l'inibizione
competitiva in cui l'inibitore si legga
reversibilmente al sito che dovrebbe
occupare substrato competendo con esso
il legame supersito poi abbiamo
l'inibizione non competitiva in cui
l'inibitore non competitivo può legarsi
sia l'enzima libero che al suo complesso
enzima substrato bloccando la reazione
poi abbiamo le inibizione mista in cui
l'enzima lega l'inibitore e poi le gare
substrato formando il complesso enzima
substrato inibitore benzema libero
infatti ha già city pronti sia per il
substrato e l'inibitore e uno non
esclude l'altro alcuni enzimi non
rispecchino l'equazione de michelis
mente
la linea che disegnano in sé che morde e
sono gli enzimi regolatori o allo steri
c
questi variano la loro attività
catalitica ed esposta a segnali
fisiologici mediante l'azione di questi
regolatori che sono gestite una volta da
modulatori la velocità di ogni sequenza
metabolica si adegua alla domanda
cellulare di energia possono essere
regolatori allo steri civiche sono
chiamati effettori o modulatori e si
legano in modo non covalente in un sito
diverso dal sito attivo il decreto dello
stesso ci possono essere anche effettori
homo tropici quando il substrato è esso
stesso nel settore la presenza di una
molecola del substrato in un sito
dell'enzima fa aumentare l'attività
catalitica degli altri siti cooperando
tra loro modificando il loro stato da
inattivo adattivo oppure abbiamo gli
effetto ripetero tropici che le abbiamo
quando gli effettuari sono diversi dal
substrato ad esempio nell'inibizione
retroattiva
un altro esempio di enzimi regolatori
sono i regolatori covalenti cioè sono
enzimi che vengono regolati attraverso
la dizione di gruppi fosfato e specifici
residui di serina treonina e trio cena
all'enzima la fosforilazione la de force
for e azione le proteine è uno dei
principali regolatori dei processi
cellulari le fosforilazione le
deformazioni sono catalizzate da enzimi
detti proteina chinasi che utilizzano
atp come donatore di fosse morto il
gruppi fosfato sono allontanate dagli
enzimi fosfori lati grazie alle fosfo
proteine fosfatasi l'espressione di un
enzima nella sua concentrazione
determina la velocità di efficacia della
lezione abbiamo tre livelli su cui
agiscono l'enzima abbiamo il meccanismo
di attivazione inattivazione che
definito allo storico
questo è rapido e di
tenta neo poi abbiamo la coordinazione
dell'attività cellulare completa che è
la modulazione covalente che ha un
effetto più lento e poi infine
l'espressione genica in condizioni
particolari una lunga esposizione è una
determinata situazione porta l'aumento
di concentrazione degli enzimi per
questo video è tutto e continuate a
seguire il canale scrivetevi attivate la
campanella delle notifiche per rimanere
sempre aggiornati grazie
un saluto
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