Reakcje enzymatyczne. Co to jest enzym? Grupy katalityczne enzymu. Model Michaelisa-Mentena. Hamowanie reakcji enzymatycznych. Reakcje enzymatyczne

Transkrypt

1 Reakcje enzymatyczne Enzym białko katalizujące reakcje chemiczne w układach biologicznych (przyśpieszają reakcje przynajmniej 0 6 raza) 878, Wilhelm uehne, użył po raz pierwszy określenia enzym (w zaczynie) Co to jest enzym? Grupy katalityczne enzymu. Model Michaelisa-Mentena. Hamowanie reakcji enzymatycznych. Np.: Uwadnianie dwutlenku węgla. Aktywne katalitycznie. 2. Specyficzne?? ze względu: - na reakcję -substrat. CO w płucach 2 H 2O H 2CO3 0 7 raza anhydraza węglanowa (0 5 cząsteczek CO 2 /s) w komórkach Reakcje enzymatyczne 93, L. Michaelis Max. szybkość reakcji Szybkość reakcji Reakcja niekatalizowana Energia swobodna Substraty wymaga wyższej energii aktywacji niż reakcja katalizowana Nie ma różnicy w energii swobodnej pomiędzy reakcją katalizowaną a niekatalizowaną /2 Produkty Stężenie substratu ierunek reakcji Min. energia aktywacji zabezpiecza przed samoczynnymi reakcjami. Uwaga: Wysycenie obserwuje się tylko w reakcjach katalizowanych. M Stała Michaelisa Różne czynniki zmieniające energię aktywacji: strukturalne, ph, temperatura,...

2 Równowaga reakcji enzymatycznej Założenie!!!: substrat enzym kompleks enzymsubstrat k k 3 produkt E k [ E][ S] ( k2 k3)[ ES] tworzenia ompleksu [ES] rozpadu [E] << [S] [S] ~ const [E] [E] cał [ES] i szybkość katalizy k 3 [ ES] k 2 k 3 [ E cał ] Stała Michaelis a Równanie Michaelis a -Menten [ S] [ S] M Liczba obrotów enzymu obr/s anhydraza węglanowa M (k k 3 ) / k [E][S] / [ES] M to stężenie substratu, dla którego szybkość reakcji osiąga połowę wartości maksymalnej. M [ S] Inhibicja kompetecyjna (zachowuje stałą maksymalną szybkość reakcji) / inhibitor / Punkt przecięcia z osią y Nachylenie - inhibitor / Punkt przecięcia z osią x -/ M / [S] [ I] i [ S] [ E][ I] M i [ EI] / [S]

3 Inhibicja niekompetecyjna (maksymalna szybkość reakcji zmniejsza się) Hamowanie reakcji enzymatycznych / inhibitor - inhibitor kompetecyjne gdy [E] maleje // M / ([I]/ i )(/[S]) niekompetecyjne gdy maleje / // M / (/[S]) /( [I]/ i ) [ I] i [ I] i [ S] / [S] M [ E][ I i [ EI] ] allosteryczne Nie stosuje się kinetyki Michaelisa-Mentena Mechanizmy regulujące inetyka Michaelis a Menten nie obowiązuje dla enzymów allosterycznych. enzym Miejsce aktywne Allosteryczne miejsce Substrat Pierwszy krok reakcji Forma aktywna Tworzenie produktu Produkt końcowy Jednostka regulująca Jednostka katalizująca Hamujące sprzężenie zwrotne Forma nieaktywna Allosteryczne miejsce Miejsce aktywne Inhibitor allosteryczny Nie ma tworzenia produktu

4 Mioglobina 965 J.Mond, J.Wyman i J-P Changeux Dimer o dwóch możliwych stanach RR lub TT Jednoprzejściowy model allosteryczny (związanie pierwszej cząsteczki powoduje Przejście cząsteczki z formy TT w RR) - efekt homotropowy - efekt heterotropowy Reakcja allosteryczna Dwie formy enzymu: T - małe powinowactwo do substratu R - duże powinowactwo do substratu Stała równowagi L [T 0 ] / [R 0 ] r stała dysocjacji dla układu w stanie R t stała dysocjacji dla układu w stanie T p prawdopodobieństwo tworzenia produktu Współczynnik wiązania 0<c< Szybkość reakcji: Stałe stężenie enzymu: Gdy substrat wiązany jest tylko przez formę R: α( α) L 2 ( α), gdzie W tym modelu inhibitor łączy się z formą T, a aktywator z formą R. ooperatywne wiązanie substratu w modelu jednoprzejściowym.

5 D. oshland model sekwencyjny oddziaływań allosterycznych inetyka wg Michaelis a - Menten a Rozszerzony model MM dla miejsc wzajemnie oddziałujących. Dozwolone są stany mieszane RT (nie ma zachowania symetrii podjednostek enzymu jak w modelu jednoprzejściowym) Założenia: -- przybliżenie w stanie równowagi [P] 0 dla t0 Założenia: -- przybliżenie w stanie równowagi [P] 0 dla t0 Wiązanie podstawnika w jednej podjednostce wpływa na wiązanie substratu w innej podjednostce enzymu. [E total ] [E] [ES] k 3 [E total ] [E total ] [E] [ES n ] n k 3 [E total ] at (/2) at (/2) Enzymy: - typu, -typu. -- MM równanie gdzie, h jest współczynnikiem Hilla Definicje: m [S] at 50% k 3 k cat /[E total ] liczba obrotów" liczba obrotów liczba cząsteczek produktu/ liczbę cząsteczek enzymu / jednostkę czasu. Równanie Hill a

6 ooperatywność zwiększa czułość enzymu na stężenie substratu. 90% 0% m stała Michaelisa