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Benefici della cooperatività

Come già detto in precedenza, la cooperatività da substrato non si trova in tutti gli enzimi allosterici ma si è scoperto che nella maggioranza di quellideve esserci qualche beneficio metabolico. Mentre le ragioniper gli attivatori e gli inibitori sono abbastanza ovvi una volta compreso il loro ruolo e la loro importanza nel controllo metabolico, le ragioni per la cooperatività possono essere non altrettanto immeddiate. Per esaminare queste ragioni diamo uno sguardo al grafico che segue.

E' lo stesso grafico già esaminato a parte l'estensione aggiunta usando concentrazioni di substrato maggiori ed espresse come percentuale della Km. Ho aggiunto due linee orizzontali a segnare i punti in cui la velocità è il 10% e il 90% della Vmax.

Cooperatività Positiva

Se si esamina la curva iperbolica si vedrà che per aumentare la velocità dal 10% al 90% viene richiesta una grossa concentrazione del substrato: 1/9 della Km per il 10% e 9*Km per il 90% della Vmax. Il che vuol dire che bisogna incrementare di 81 volte la concentrazione del substrato per aumentare di 9 volte la velocità. Esameinado la curva a più alta cooperatività positiva (n=4) per lo stesso cambiamento è necessario un incremento di 3 volte della concentrazione del substrato. Se prensiamo la curva per n=2 l'incremento è di 9 volte.
Questi effetti indicano che l'enzima è molto più sensibile ai cambiamenti di concentrazione di substrato ottenibili. Se si considera una situazione quale la glicolisi, si capirà che la quantità di glucosio degradata per ottenere energia dipenderà fortemente dalla situazione fisiologica della cellula. Se c'è bisogno di grandi quantità di energia se ne degraderà molto di glucosio. L'enzima nel processo dovrà fronteggiare grandi differenze nelle quantità di substrato da convertire e la maggiore sensibilità alla concentrazione di substrato prodotta dalla cooperatività positiva da substrato sarà di enorme utilità in questo processo.

Cooperatività Negativa

La cooperatività negativa è molto meno comune. . Dal grafico si evince il punto in cui la linea di n=0,5 attraverserà la linea del 90% è fuori dal grafico. Ci vuole un incremento nella concentrazione del substrato pari a 6561 volte per ottenere gli stessi cambiamenti visti sopra. L'enzima è perciò molto meno sensibile al substrato diventando quasi insensibile al substrato stesso. Può essere utile con un substrato, quale un coenzima forse, la cui concentrazione può variare nella cellula per reazioni non direttamente collegate al processo in cui l'enzima è coinvolto. Può essere un vantaggio in queste circostanze se l'enzima non reagisce affatto ai cambiamenti di concentrazione del substrato.

 

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