Cinetica enzimatica

L’analisi quantitativa dell’attività enzimatica, o cinetica enzimatica da informazioni utili su come agiscono gli enzimi. Questo ci consente di rapportare fra loro i diversi enzimi, o lo stesso enzima in condizioni differenti.
La velocità di reazione V varia in base alla concentrazione molare del substrato [S].

Con presenza di enzimi costante, V è quasi direttamente proporzionale a [S]
All’aumentare di [S] oltre un dato parametro V diventa indipendente.

La cinetica enzimatica è chiarita dall’equazione di Michaelis – Menten di seguito riportata:

Dove Vmax è la velocità massima della reazione, KM è la costante di Michaelis Menten.
Secondo l’equazione, quando [S] = KM allora V = Vmax/2
Quando [S] è molto minore di KM, allora V direttamente proporzionale a [S]
Quando [S] > di KM allora la V è massima e pertanto indipendente da ulteriori incrementi di [S].

Lo studio di questi valori, in funzione delle condizioni nelle quali l’enzima E si trova ad operare, indica l’affinità dell’enzima per il substrato, espresso in valori KM.
KM può oscillare ampiamente ma, per la maggior parte degli enzimi, corrisponde ad un valore che oscilla fra 10-1 e 10-6 M.
Vmax fornisce il numero di molecole di substrato catalizzate nell’unità di tempo quando l’enzima è completamente saturo. Solitamente si adotta il secondo come unità di tempo di riferimento, ed il valore è indicato come turnover.

Inibizione e regolazione dell’attività enzimatica

L’inibizione enzimatica può essere di due tipi: reversibile ed irreversibile.
Nell’inibizione reversibile le regioni funzionali dell’enzima non cambiano e, enzima ed inibitore raggiungono presto un equilibrio. Gli effetti dell’inibitore si possono eliminare aumentando la concentrazione del substrato.
Nell’inibizione irreversibile invece, l’inibitore modifica l’enzima al quale si lega fortemente. In questa situazione l’attività enzimatica è gravemente ridotta o compromessa del tutto.
Molti veleni nervini agiscono con una inibizione irreversibile su alcuni enzimi.
L’inibizione reversibile si realizza con l’uso di inibitori competitivi, che competono con il substrato per lo stesso sito attivo dell’enzima, riducendo quindi la quantità di enzimi disponibili.
L’inibizione non competitiva si realizza quando inibitore e substrato possono legarsi in siti diversi del medesimo enzima diminuendo in ogni caso l’attività enzimatica.

L’inibizione da feedback si ha quando il prodotto finale di una sequenza di reazioni a cascata inibisce l’enzima che catalizza una delle reazioni. L’enzima inibito è detto regolatore. Il metabolita che compie l’inibizione è detto modulatore.

La regolazione dell’attività enzimatica consente il controllo del metabolismo cellulare.