Mechanizmy działania i regulacji enzymów

Transkrypt

1 Mechanizmy działania i regulacji enzymów

2 Enzymy: są katalizatorami, które zmieniają szybkość reakcji, same nie ulegając zmianie są wysoce specyficzne ich aktywność może być regulowana m.in. przez modyfikacje posttranslacyjne

3

4 Grupa fosforanowa

5 Grupa fosforanowa

6 Klasyfikacja enzymów EC dehydrogenaza alkoholowa EC Nazwa Typ reakcji 1 Oksydoreduktazy Utlenianie i redukcja cząsteczek (przenoszenie elektronów) 2 Transferazy Przenoszenie grup funkcyjnych między cząsteczkami 3 Hydrolazy Hydroliza cząsteczek 4 Liazy 5 Izomerazy 6 Ligazy Odszczepianie grup innym sposobem niż za pomocą hydrolizy lub utleniania Zmiana konfiguracji cząsteczki, np. cis - trans, L - D, aldehyd - keton itd. Wytworzenie cząsteczki przez połączenie dwóch różnych cząsteczek

7 EC1 Oksydoreduktazy Pirogronian Kwas mlekowy EC2 Transferazy Kinaza P

8 EC3 Hydrolazy Fosfataza P EC4 Liazy Dehydrataza H2CO3 CO 2 + H2O

9 EC5 Izomerazy O O = C O - = C O - H C NH3 + NH3 + C H CH3 CH3 EC6 Ligazy trna + alanina Alanylo-tRNA

10 Jak przyspieszyć reakcje? zwiększyć częstość zderzania cząsteczek zwiększyć energię każdego zderzenia obniżyć energię aktywacji ustawić odpowiednio cząsteczki reagujące

11 Jak przyspieszyć reakcje? zwiększyć częstość zderzania cząsteczek zwiększyć energię każdego zderzenia obniżyć energię aktywacji ustawić odpowiednio cząsteczki reagujące

12 Energia aktywacji Bez katalizatora Energia Substrat Produkt Czas reakcji

13 Energia aktywacji Bez katalizatora Energia Substrat Produkt Z katalizatorem Czas reakcji

14 Rozpoznawanie substratu

15 Model indukowanego dopasowania

16 Kompleks enzym-substrat

17 Centrum (kieszeń) aktywne (katalityczne)

18 Kofaktory (koenzymy) mogą być niezbędne do poprawnego działania enzymów jony nieorganiczne: Fe 2+, Fe 3+, Cu 2+, Zn 2+, Mn 2+, Co 3+, Mo 2+ itd. niebiałkowe cząsteczki organiczne: koenzymy (np. ATP, NAD +, witaminy) grupa prostetyczna kofaktory związane na stałe z enzymem

19 Kinetyka Michaelisa-Menten Szybkość początkowa reakcji Stężenie substratu

20 Dlaczego początkowa?

21 Kinetyka Michelisa-Menten Szybkość reakcji vmax Enzym 2 Enzym 1 1/2 vmax KM 2 KM 1 Stężenie substratu

22 Szybkość reakcji Enzym 2 vmax Enzym 1 1/2 vmax KM 2 KM 1 Stężenie substratu Stała Michaelisa Enz. 1 > Enz. 2 Powinowactwo Enz. 1 < Enz. 2

23 Równanie Michaelisa- Menten v = vmax [S] KM + [S]

24 Optymalne warunki pracy ~7 Temperatura Wartość ph

25 A co w 100 o C?

26 A co w 100 o C?

27 Pepsyna

28 Pepsyna

29 Aktywny enzym Trombina Proenzym Trombinogen

30

31 Krzepnięcie krwi Fibrynogen

32 Krzepnięcie krwi Fibrynogen Fibryna Działanie trombiny (proteazy)

33 Krzepnięcie krwi Fibrynogen Fibryna Polimer fibryny

34 Trombina Zablokowana hirudyną Aktywna

35 Inhibitory enzymów Cząsteczki hamujące reakcje katalizowane przez enzymy Inhibitory kompetycyjne konkurują o centrum aktywne z substratem Inhibitory niekompetycyjne wiążą się z innymi miejscami niż centrum aktywne

36 Inhibitory niekompetycyjne Reakcja Hamowanie

37 Substrat samobójczy Na stałe wiąże się z enzymem i uniemożliwia jego dalsze działanie Często stosowany w terapii Penicylina Uniemożliwienie syntezy ściany komórkowej AZT (azydotymidyna) Zablokowanie namnażania wirusa HIV

38 Podobieństwo strukturalne Deoksytymidyna (właściwy substrat) Azydotymidyna (substrat samobójczy)

39 Sprzężenie zwrotne (ujemne) Enzym X Enzym Y Enzym Z A B C D

40 Sprzężenie zwrotne (ujemne) Enzym X Enzym Y Enzym Z A B C D

41 Izoenzymy Katalizują te same reakcje, ale różnią się właściwościami fizycznymi lub kinetycznymi Optimum ph Powinowactwo do substratu Wrażliwość na inhibitory

42 Badanie LDH H4 (serce) H3M1 H2M2 H1M3 M4 (wątroba)

43 Glukometr Oksydaza glukozowa katalizuje reakcję utleniania Glukoza -> Glukozo-1,5-lakton Reakcji towarzyszy przepływ elektronów Urządzenie wykrywa przepływ prądu Im więcej glukozy, tym większy przepływ Większa liczba na wyświetlaczu...

44 Na deser też enzymy

45 Inwertaza Sacharoza -> Glukoza + Fruktoza Cukry proste mają większą higroskopijność i wyciągają wodę z czekolady Utwardzoną masę cukrową zalewa się czekoladą