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Rita Santamaria » 6.Inibizione enzimatica


Inibizione enzimatica

Un inibitore è una sostanza che interferisce con l’attività di un enzima e rallenta la velocità della reazione catalizzata.

L’inibizione può essere irreversibile o reversibile.

Nell’inibizione irreversibile:

  • l’inibitore si lega con un legame covalente all’enzima;
  • questo legame determina la distruzione di alcuni gruppi funzionali dell’enzima;
  • si ha inattivazione dell’enzima;
  • non si rigenera l’enzima originario.

Nell’inibizione reversibile:

  • l’inibitore si lega con un legame non covalente all’enzima;
  • l’inibitore si può dissociare dall’enzima;
  • si rigenera l’enzima originario.

Inibizione reversibile

Gli inibitori reversibili possono essere suddivisi in due classi principali, in base ai siti sulla molecola di enzima ai quali si legano.

Gli inibitori di tipo competitivo si legano al sito attivo.

Gli inibitori di tipo non competitivo si legano ad un sito diverso dal sito attivo.

La presenza dell’inibitore reversibile determina una variazione dei parametri cinetici della reazione enzimatica.

I dati ottenuti in assenza o in presenza dell’inibitore possono essere riportati in un grafico dei doppi reciproci.

Inibizione competitiva

Nell’inibizione competitiva:

  • l’inibitore ha una struttura molecolare molto simile a quella del substrato;
  • l’inibitore si lega al sito attivo;
  • l’inibitore compete con il substrato per il legame al sito attivo.

Sul sito attivo si lega il substrato o l’inibitore ma mai entrambi.

E + S ⇆ ES → E + P ……….. La catalisi avviene

E + I ⇆ EI ……………………… La catalisi non avviene

Cinetica enzimatica in presenza di inibitore competitivo

In presenza di un inibitore competitivo l’equazione di Michaelis-Menten risulta modificata (Figura 1).

La velocità massima (Vmax) viene raggiunta ma a concentrazioni maggiori di substrato.

L’effetto dell’inibitore competitivo può essere soppresso se la concentrazione del substrato aumenta.

I parametri cinetici della reazione risultano così modificati:

  • Km aumenta;
  • Vmax rimane costante;
  • pendenza della retta aumenta.
Fig. 1 Rappresentazione grafica della cinetica di una reazione enzimatica in presenza di un inibitore competitivo

Fig. 1 Rappresentazione grafica della cinetica di una reazione enzimatica in presenza di un inibitore competitivo


Inibizione non competitiva

Nell’inibizione non competitiva:

  • l’inibitore si lega ad un sito diverso dal sito attivo;
  • il substrato può legarsi al sito attivo;
  • l’inibitore determina una modificazione della struttura dell’enzima nelle vicinanze del sito attivo tale da impedire la catalisi.

In base alla modalità con la quale l’inibitore si lega all’enzima, l’inibizione non competitiva si suddivide in:

  • incompetitiva;
  • mista.

Inibizione incompetitiva

Nell’inibizione incompetitiva l’inibitore si lega solo al complesso enzima/substrato (ES) e non all’enzima libero.

E + S ⇆ ES → E + P …….. La catalisi avviene
E + S ⇆ ES + I ⇆ ESI …… La catalisi non avviene

Nel caso dell’inibizione incompetitiva l’equazione di Michaelis-Menten risulta modificata (Figura 2).

I parametri cinetici della reazione risultano così modificati:

  • Km diminuisce;
  • Vmax diminuisce;
  • pendenza della retta rimane costante.
Fig. 2 Rappresentazione grafica della cinetica di una reazione enzimatica in presenza di un inibitore incompetitivo

Fig. 2 Rappresentazione grafica della cinetica di una reazione enzimatica in presenza di un inibitore incompetitivo


Inibizione mista

Nell’inibizione mista l’inibitore si può legare sia all’enzima libero E che al complesso enzima/substrato (ES):

E + S ⇆ ES → E + P ……. La catalisi avviene
E + S ⇆ ES + I ⇆ ESI …. La catalisi non avviene
E + I ⇆ EI + S ⇆ ESI ….. La catalisi non avviene

Nel caso dell’inibizione mista l’equazione di Michaelis-Menten risulta modificata (Figura 3).

I parametri cinetici della reazione risultano così modificati:

  • Km aumenta;
  • Vmax diminuisce;
  • pendenza aumenta.
Fig. 3   Rappresentazione grafica di una reazione enzimatica in presenza di un inibitore misto

Fig. 3 Rappresentazione grafica di una reazione enzimatica in presenza di un inibitore misto


Inibitori come farmaci

Per la terapia di molte malattie si utilizzano come farmaci molecole che funzionano come inibitori di enzimi specifici:

  • antibiotici;
  • farmaci antitumorali;
  • farmaci antivirali;
  • acido acetilsalicilico;
  • statine.
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