Mechanizmy działania i regulacji enzymów

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

Grupa fosforanowa

Klasyfikacja enzymów EC 1.1.1.1 - 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

EC1 Oksydoreduktazy Pirogronian Kwas mlekowy EC2 Transferazy Kinaza P

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

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

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

Energia aktywacji Bez katalizatora Energia Substrat Produkt Czas reakcji

Energia aktywacji Bez katalizatora Energia Substrat Produkt Z katalizatorem Czas reakcji

Rozpoznawanie substratu

Model indukowanego dopasowania

Kompleks enzym-substrat

Centrum (kieszeń) aktywne (katalityczne)

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

Kinetyka Michaelisa-Menten Szybkość początkowa reakcji Stężenie substratu

Dlaczego początkowa?

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

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

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

Optymalne warunki pracy ~7 Temperatura Wartość ph

A co w 100 o C?

Pepsyna

Aktywny enzym Trombina Proenzym Trombinogen

Krzepnięcie krwi Fibrynogen

Krzepnięcie krwi Fibrynogen Fibryna Działanie trombiny (proteazy)

Krzepnięcie krwi Fibrynogen Fibryna Polimer fibryny

Trombina Zablokowana hirudyną Aktywna

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

Inhibitory niekompetycyjne Reakcja Hamowanie

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

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

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

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

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

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...

Na deser też enzymy

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