attività enzimatica_inibizione irreversibile

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

È venuto il momento di ripassare come lavora un enzima e di vedere invece come argomento nuovo in che modo può essere regolata l'attività e la velocità di lavoro di un enzima. Allora, noi sappiamo bene che l'enzima presenta all'interno della sua catena aminoacidica

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Una cavità, detta sito attivo, costituita da una serie di residui amminocidici non necessariamente contigui lungo la sequenza primaria, la struttura primaria, quindi lungo la catena, ma che si trovano affacciati gli uni agli altri e rendono la loro natura, la natura dei loro gruppi R e quindi la natura dei legami che possono instaurare, rendono questo sito attivo specifico.

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per un certo substrato perché solo un tipo di molecola o un tipo di struttura contenuta in una molecola più grande potrà interagire con questi gruppi R dialogando attraverso legami intermolecolari.

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E dialogando con questo strato lo ospiterà in modo selettivo, portando, vedremo adesso come abbiamo detto, a un abbassamento dell'energia di attivazione utile per far avvenire la reazione.

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Quando due molecole si urtano per reagire devono urtarsi secondo il corretto orientamento, quindi gli atomi che devono reagire devono potersi urtare uno con l'altro e queste molecole devono avere l'energia necessaria che serve per rompere i legami che devono rompersi e quindi formare poi i legami che dovranno formarsi per dare origine ai prodotti.

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E questo determina questa energia di attivazione. Una cosa importante da sottolineare prima di vedere il meccanismo di interazione tra l'enzima e il suo strato, e quindi il meccanismo di catalisi, è che è molto importante che ci sia questa barriera energetica e che quindi l'energia di attivazione per la...

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la grande maggioranza delle reazioni all'interno delle cellule sia alta, perché questo consente il fatto che solo in presenza dell'enzima questa reazione avvenga e che quindi solo in condizioni dettate dalla cellula, che a sua volta rileva gli stimoli ambientali e quindi è in grado di

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modulare la risposta rispetto allo stimolo esterno, solo in queste condizioni quella barriera di attivazione, quell'energia di attivazione si abbassi grazie al fatto che è presente l'enzima e quindi la reazione avvenga.

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Se quelle energie di attivazione, queste barriere, fossero minori, molte reazioni potrebbero tranquillamente avvenire all'interno della cellula, ma purtroppo senza controllo e quindi senza una regolazione molto fine come quella che invece si viene a dire. Ok, quindi come lavorano questi enzimi? Noi sappiamo appunto che contengono questo sito attivo.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

con una serie di gruppi R, quindi l'enzima in che modo abbassa questa energia di attivazione? L'abbassa interagendo con i substrati, col substrato e con i substrati, e quindi orientando nella corretta direzione le molecole che devono reagire. Ma non fa solo questo, perché...

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Non basterebbe. Quello che fa l'enzima, andando a interagire con i substrati, è mettere in tensione fisica i legami che devono spezzarsi. Quindi riduce la stabilità di questi legami e ne favorisce quindi la rottura, fatto molto molto importante.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Questo si verifica proprio perché si forma quello che viene detto complesso enzima-substrato, ovvero questa complementarietà delle catene tra la molecola del substrato e il sito attivo, i gruppi R del sito attivo, per cui questa complementarietà

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

consente l'interazione questa interazione però non è avevamo visto in seconda statica rigida vi ricordate andava per la maggiore il modello chiave serratura però questo modello chiave serratura come sembrerebbe da questa slide

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Non è un modello che rispecchia la realtà, che rispecchia il fatto che le molecole possono cambiare la loro struttura in seguito all'interazione con altre molecole. Sicuramente questa slide ci fa capire come mai un enzima possa interagire con un eantiomero, ma non con la sua immagine speculare, proprio perché c'è una sorta di incastro, di interazione tra.

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gruppi r e i gruppi gli atomi presenti all'interno del sud non è solo questo perché il modello chiave serratura non va bene ma è molto meglio considerare il il modello dell'adattamento indotto perché comunque sicuramente il fatto che ci sia l'interazione tra

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Il substrato e l'enzima determina un cambiamento di conformazione di questo enzima e quindi migliora, ottimizza l'interazione tra il substrato e l'enzima e soprattutto, vedremo in questo caso, in questo esempio che vi ho riportato, migliora anche l'efficacia dell'enzima stesso. Sul libro avete...

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l'attività indicata sia l'attività dell'isozima, che quella della citratosintasi, che quella appunto dell'esochinasi, in cui appunto, come nel nostro caso, si vede che la struttura enzimatica cambia

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

da AB, passando quindi dall'enzima libero all'enzima che ha interagito con il substrato e il glucosio.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Ha quale compito? Come vedete dalla reazione che vi ho scritto, ha il compito di fosforilare in posizione 6 una molecola di glucosio. Quindi il substrato su cui agisce l'esokinasi è il glucosio indicato in rosso.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

In questo slide vi ho indicato la molecola del glucosio, il prodotto della reazione e vi ho indicato anche che cosa. Vi ho riportato, vedete il glucosio al centro, vi ho indicato anche, vi ho riportato, scusate, gli amminoacidi coinvolti all'interno nel sito attivo.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

gli atomi della molecola di glucosio e gli atomi dei gruppi R degli aminoacidi che costituiscono il sito attivo. Se guardate il numero dell'aminoacido,

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

corrispondente, vedete, c'è il nome, la sigla dell'aminoacido, quindi acido glutammico, lisina, asparagina e così via, ma a fianco c'è il numero lungo la sequenza primaria, la sequenza amminacidica. Come vedete questi...

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

I numeri ci indicano che questi aminoacidi sono più o meno distanti tra loro, non sono sicuramente in successione, ma evidentemente sono affacciati all'interno di quello che è la sacca del sito. In cosa consiste questo link che vi ho dato?

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Consente, scusate, adesso volevo solo... Eccomi, mi sono impiantata un attimo perché non riuscivo ad accedere al link con la registrazione attiva. Quindi cliccando su... selezionando quell'indirizzo, voi vi ritroverete ad avere il modello che potrete studiare.

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

di un'esokinasi, vedete all'interno avete la molecola di glucosio e questa è la struttura della proteina e si vede bene facendo ruotare la molecola.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

che quale sia la sacca il sito attivo che contiene questo glucoso e si vede bene come gli aminoacidi affacciati siano in punti diversi della sequenza per cui possiamo poi cambiare volendo anche la presentazione in questo caso si vedono bene le zone d'alfa elica a foglietto ripiegato

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

In questo caso la colorazione è a seconda del tipo di struttura secondaria, ma io posso metterla di amminoacido a amminoacido, quindi si vede bene quali sono i vari amminoacidi nella sequenza. Vedete che abbiamo affacciati tutte queste serie di amminoacidi che sono distanti nella sequenza amminoacidica. Ma torniamo alla nostra presentazione.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Questa molecola di glucosio interagisce con l'enzima, l'enzima in seguito alla formazione dei primi legami, che sono quelli che vi ho indicato, interagisce, si chiude adattandosi alla molecola di glucosio e quindi inizia la sua catalisi che consiste appunto nell'addizione di questo gruppo fosfato.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Quindi si passa a una condizione in cui abbiamo un complesso enzima-prodotto e non più enzima-substrato. Il prodotto non ha la stessa complementarietà, la stessa affinità rispetto al substrato iniziale e quindi

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

La conformazione dell'enzima si modifica nuovamente e questo prodotto viene rilasciato nell'ambiente e quindi l'enzima torna nella sua conformazione iniziale. Un altro esempio che vi ho riportato è l'esempio della...

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dell'attività dell'atrioso fosfatisomerasi, vi ricordate? L'abbiamo vista come esempio di nomenclatura enzimatica. Come vedete, questa è la sua struttura, sono indicati gli amminoacidi, l'istidina, il residuo di istidina, di glutamina, che interagiscono con che cosa? Con quello che è sul strato, che è indicato qua all'interno di questa ansa.

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

L'atrioso fosfato e isomerasi ospita il diidrossi acetone fosfato, come vedete, e grazie all'intervento di questi due residui aminoacidici del sito attivo determina la sua catalisi.

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Vediamo come, perché in questo caso i due aminoacidi non intervengono semplicemente formando legami intermolecolari con il substrato, ma intervengono attivamente, determinando in qualche modo reazioni acido-base. Se guardiamo i vari passaggi, cosa vediamo? Che il gruppo carboossilato strappa un idrogeno,

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

a questo atomo di carbonio, questo CH2. Il carbonio viene ad avere quindi due elettroni del doppietto, perché il carbossilato strappa uno di NH+, e lo utilizza per formare un doppio legame carbonio-carbonio. Gli elettroni del doppio legame carbonio-ossigeno vanno sull'ossigeno, che strappa quindi un idrogeno al gruppo NH dell'istidina.

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

E grazie al fatto appunto che la zona dell'istidina può prendere su di sé i due elettroni di legame che vengono delocalizzati, come vedete, sull'anello. Cosa succede in un secondo momento? Quindi si forma questo intermedio enen diolico, perché...

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

perché è presente un doppio legame e due gruppi ossidrile sui due atomi di carbonio che formano il doppio legame, quindi è un diolo ma c'è anche un doppio legame, quindi è un enediolo. Questo intermedio però non è certamente stabile, l'ossigeno si prende...

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

il residuo di istidina tende a tornare nella sua conformazione normale e quindi l'azoto, in virtù della presenza di questa carica negativa, di questo eccesso di elettrone, strappa l'idrogeno.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

all'ossigeno della posizione 1, questo aminoacido torna nella sua configurazione iniziale, nella sua struttura iniziale e l'ossigeno che ha questo eccesso di carica negativa va a formare un doppio legame col carbonio adiacente, a quel punto si rompe il doppio legame carbonio-carbonio e il carbonio

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

In posizione 2, cosa fa? Strapperà un idrogeno all'acido glutammico che tornerà nella conformazione di glutammato. E quindi ecco che nel giro di una sequenza di reazioni che lasciano inalterato, come vedete, il sito attivo perché i due residui rimangono uguali, siamo passati dal diidrossiacetone fosfato alla gliceraldeide 3-fosfato.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Quest'ansa che era indicata anche precedentemente, che viene a formarsi, fa sì che l'intermedio instabile, che è l'intermedio enediolico, non esca dalla sacca, dal sito attivo, fino a quando appunto poi la reazione non è completata.

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

uscisse in quanto intermedio instabile, come vedete darebbe origine a questo prodotto che non serve a nessuno.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Questi due esempi con gli esatti aminoacidi coinvolti, con il meccanismo di reazione indicato, non dovete certamente saperli nel dettaglio, sono solo due esempi che ci servono a capire un po' meglio come funziona poi in definitiva un enzima, come fa a lavorare un enzima.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Sono due esempi di due enzimi che incontreremo nella glicolisi e quindi ho scelto questi piuttosto che altri. Come avviene la regolazione dei vari processi metabolici? Sicuramente c'è una regolazione a monte che è...

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

il fatto che questi enzimi possano essere sintetizzati o meno. Quindi c'è una regolazione a monte che deriva dagli stimoli esterni che è quella per cui vengono attivati o disattivati i geni che codificano per gli enzimi. Dopodiché però ci sono altre regolazioni.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Una di queste è la concentrazione degli enzimi e dei substrati, quindi per quanto riguarda la concentrazione degli enzimi ovviamente la concentrazione dipende dall'attivazione dei geni che codificano la loro produzione e quindi poi dall'attività dei ribosomi. La concentrazione dei substrati che sicuramente va a influenzare l'attività catalitica

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Però avviene anche un altro tipo di regolazione che è il punto 2, che è la compartimentazione degli enzimi di cui abbiamo già parlato, quindi sicuramente un enzima.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

viene prodotto e poi sistemato, indirizzato esclusivamente nel compartimento in cui serve la sua presenza, per cui infatti noi sappiamo ad esempio che i mitocontri e i cloroplasti hanno un sistema interno di

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

I ribosomi che decodifica il DNA contenuto all'interno, l'RNA che proviene dal DNA mitocondriale o del cloroplasto, è un sistema di ribosomi appunto che sintetizza le proteine e quindi anche gli enzimi necessari per svolgere tutte le attività al loro interno. Per quanto riguarda gli altri organoli,

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

gli enzimi prodotti nei ribosomi all'interno del citoplasma vengono poi indirizzati negli organoli di competenza in modo tale che quel tipo di via metamolica

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

sia localizzato. Quindi noi abbiamo visto che le vie metaboliche sono compartimentate. Avvengono le vie metaboliche solo in alcune zone e non in altre perché gli enzimi che consentono lo svolgimento di queste vie metaboliche sono a loro volta compartimentati.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

E inoltre, scusate queste pause ma sto pensando, inoltre diciamo che abbiamo una regolazione enzimatica molto sofisticata all'interno delle cellule che porta a...

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

modulare l'attività enzimatica. Quindi ci sono due modalità di regolazione principali dell'attività diretta sullo specifico enzima che sono una regolazione passiva.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Una regolazione attiva, quindi la regolazione passiva appunto è quella che riguarda la concentrazione dei substrati e dei prodotti. Il pH, noi sappiamo bene che variazioni di pH e di temperatura possono portare a una denaturazione più o meno reversibile della proteina e quindi a terminare l'attività, possono influenzare l'attività dell'enzima.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

può essere appunto l'intervento e la concentrazione di cofattori, per cui anche se l'apoenzima è presente, quindi la parte proteica è presente, ma il cofattore non è presente in quantità sufficiente, in concentrazione sufficiente, essente, l'enzima non è attivo.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Oppure può essere una regolazione attiva e quindi quello che dovremmo vedere noi è proprio il discorso relativo alle tre modalità di regolazione attiva che sono l'inibizione, la modificazione covalente e l'interazione allosterica. Iniziamo dall'inibizione. L'inibizione può essere irreversibile

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

reversibile e allora nel caso dell'inibizione reversibile dobbiamo distinguere tre casi quindi quella competitiva quella non competitiva e quella a competitiva cos'è l'inibizione e cosa sono gli inibitori

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Beh, lo dice il termine stesso, gli inibitori sono molecole che sono in grado di legarsi agli enzimi e di ridurre quindi la loro attività e quindi ridurre la velocità delle reazioni che catalizzano. Alcuni inibitori sono naturali, altri sono assolutamente artificiali o di sintesi.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

motivi più svariati per cui l'uomo decide di produrre inibitori di sintesi. Spesso sono inibitori prodotti per curare malattie, per uccidere microorganismi o insetti, quindi molti antiparassitari ad esempio contengono degli inibitori, o per svolgere comunque attività di ricerca.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

È abbastanza intuitivo, direi, comprendere la differenza tra un'inibizione irreversibile e una reversibile. Un'inibizione irreversibile, che è anche detta appunto inattivazione, è un'inibizione che porta all'inattivazione permanente dell'enzima, per cui si forma un complesso enzima inibitore che in nessun modo può...

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

dissociarsi e quindi quella molecola di enzima smetterà di funzionare per cui poi quel processo smetterà di avvenire e se è un processo che ha a che fare con un

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

una via metabolica fondamentale per la sopravvivenza di quella cellula, quella cellula è destinata a morire nel giro di breve tempo. Un'inibizione invece reversibile è un'inibizione, come il termine stesso, può...

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Tornare indietro, non è permanente, quindi si viene a creare, vedremo come, un complesso enzima-inibitore che però è un complesso temporaneo perché quell'inibitore può poi separarsi nuovamente dall'enzima e quindi permettere all'enzima di passare di nuovo nella forma attiva.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Vi parlo solo più in questo file degli inibitori irreversibili perché poi temo che le dimensioni del file siano troppo grosse e diventi più difficile poi caricarlo su Classroom. L'inibizione irreversibile, questi sono una serie di inibitori irreversibili. Mi ho portato una casistica di nuovo, non perché dobbiate studiare le formule a memoria, ma perché abbiate...

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Cosa si verifica quando si opera con un inibitore irreversibile e perché l'inibizione è irreversibile? Perché l'inibitore stabilisce, forma un legame covalente con gli aminoacidi del sito attivo, impedendo quindi l'accesso al substrato, come potete vedere bene a pagina B56.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

E quindi il fatto che si forme un legame covalente, prima di tutto fa sì che si forme un legame forte, difficile da rompere tra il sito attivo e il sito attivo.

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S… Speaker 1 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

ed inibitore. In più, e quindi, questo cosa comporta? Che il sito attivo sia perennemente, costantemente impegnato con l'inibitore e di conseguenza non ci sia la possibilità per il substrato di entrare, fare il suo ingresso e interagire con il sito attivo.

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S… Speaker 3 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Molti inibitori irreversibili sono letali. Tutti i gas nervini o gran parte dei gas nervini in realtà sono inibitori irreversibili che agiscono.

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

su enzimi che producono neurotrasmettitori, quindi che sono enzimi che producendo neurotrasmettitori, una volta bloccati, impediscono poi che avvengano le sinapsi, che avvengono le comunicazioni tra le cellule del sistema nervoso, ecco perché sono stati chiamati gas nervini.

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

non più di tanto non è scritto sul testo però io vi ho caricato sul registro elettronico una scheda che narra un po la storia dell'origine di questi gas nervini gas nervini che purtroppo sono ovviamente usati sicuramente non a scopi benefici ma

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S… Speaker 2 (attività enzimatica_inibizione irreversibile)

Il DFP, che cita il testo, piuttosto che ad esempio il Sarin, che è qua nella slide, è stato utilizzato per l'attentato alla metropolitana di Tokyo nel 1995, quindi purtroppo anche in tempi relativamente recenti c'è chi li utilizza per fare stragi di massa.

attività enzimatica_inibizione irreversibile

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