Enzyme Flashcards
Wie unterscheiden sich die Typen der Inhibition kinetisch ?
Kompetitive Inhibition kann durch große Mengen an Substrat unwirksam gemacht werden. Jedoch ist der apparente KM – Wert erhöht. Bei der nichtkompetitiven Inhibierung kann Substrat an den EI Komplex binden, jedoch ist Vmax vermindert. Bei der gemischten Inhibierung können beide Werte abweichen.
Was ist die Obergrenze von kcat / KM ?
Die Diffusionskontrollierte Interaktion von Substrat und Enzym bestimmt die Obergrenze der Rate. Diese liegt bei
108 – 109 s-1M-1.
Folgen allosterische Enzyme der traditionellen Michaelis-Menten-Kinetik? Zeichnen Sie ein Diagramm der Reaktionsrate relativ zur Substratkonzentration für ATCase und vergleichen Sie es mit dem Diagramm eines Michaelis-Menten Enzyms.
Nein, ATCase zeigt eine unterschiedliche Kinetik. Eine graphische Darstellung der Geschwindigkeit gegen Substratkonzentration zeigt eine sigmoidale Kurve, entgegengesetzt der einfachen hyperbolischen Kurve eines Enzyms das der Michaelis-Menten-Kinetik folgt.
Du denkst, ein Substrat passt in die Bindungsstelle wie ein Schlüssel ins Schlüsselloch… Dein Kumpel ist da anderer Meinung, wer hat Recht ?
Beide haben bedingt Recht. Generell passt ein Substrat präzise in die Bindungsstelle wie ein Schlüssel ins Schlüsselloch. Allerdings ist die Bindungsstelle eines Enzyms nicht zwangsweise ein starres Konstrukt, sondern kann durchaus flexibel sein. So kann ein Substrat auch die Form der Bindungsstelle ein bisschen anpassen, eine Hypothese die als„Induced Fit“ bekannt ist.
Bedeutung von KM ?
Maß für die Stabilität des ESK
hoher Wert: schwache, niedrige Bindung
niedriger Wert: starke Bindung
(Es können immer mehrere Substrate im AZ binden, aber nur das richtige Substrat kann die maximale Bindungsenergie erreichen)
Beschreibe die Michaelis-Menten Gleichung ! Definiere alle Parameter !
v0 = vmax • (S / (S + KM))
Anfangsgeschwindigkeit: v0
Maximalgeschwindigkeit: vmax
Substratkonzentration: S
Michaelis Konstante: KM
Die Sequenz der 6 basenpaarlangen Restriktionsschnittstelle von EcoRV ist GATXXX. Wie lautet die komplette Sequenz der Erkennungsstelle?
GATATC
CTATAG
Wie können kovalente Modifikationen genutzt werden um den Mechanismus eines Enzyms zu untersuchen?
Wenn für eine bestimmte Aminosäure angenommen wird, dass diese am Mechanismus beteiligt ist, führt eine kovalente Modifikation des Restes zu einer Änderung der Enzymaktivität. Jedoch, muss diese Methode gewöhnlich durch andere Techniken bestätigt werden (Bsp. ortsgerichtete Mutagenese, Zirkluardichroismus, …) um auszuschließen, dass der Verlust der Aktivität beispielsweise durch konformationelle Änderungen verursacht wird.
Wie wird die Kinase-Kaskade aktiviert?
Der Prozess wird oft durch Hormone, die an Membran-Rezeptoren binden eingeleitet. Dieser Prozess aktiviert die Adenylat Cylase, die die Bildung von cAMP, einem intrazellulären Botenstoff bewirkt. Das cAMP aktiviert eine wichtige Protein-Kinase. In eukaryotischen Zellen ist dies ein allosterisches Enzym, die Protein-Kinase A, die dann verschiedenen Zielproteine phosphoryliert.
Medikamentenentwicklung zur Inhibierung von Enzymen ist ein wichtiger Bereich der pharmazeutischen Forschung. Welche Enzymeigenschaften sind in diesem Zusammenhang interessant?
Enzyme können durch Wechselwirkungen mit einem potentiellen Wirkstoff, welcher entweder im aktiven Zentrum oder in einer regulatorischen Stelle bindet, inhibiert werden. Die Struktur von natürlichen Substraten und Aktivatoren und deren Bindungsstellen sind nützliche Angriffstelle für die Entwicklung neuer Medikamente. Dabei ist die Bindungsaffinität und Spezifität wichtig. Mit Enzymaktivitätstest kann der Einfluss der Inhibitoren auf kcat-, KM-, und Vmax-Werte bestimmt werden.
Wie werden Substrate im aktiven Zentrum gebunden ?
Das aktive Zentrum ist ein kleiner Teil des Enzyms, bei dem meist ein dreidimensionaler Hohlraum durch Aminosäuren unterschiedlicher Regionen und Polypeptidketten gebildet wurde. Das Substrat wird hier durch zahlreiche nicht-kovalente Wechselwirkungen wie z.B. elektrostatische Wechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindungen, van der Waals Kräfte und hydrophobe Wechselwirkungen gebunden. Die Spezifität des Enzyms für ein Substrat hängt dabei von der präzisen Anordnung der funktionellen Gruppen innerhalb der Bindungsstelle ab.
Worin liegt die Ursache für den „burst“ der Aktivität und die folgende steady-state-Reaktion von Chymotrypsin wenn man den Reaktionsverlauf mit Hilfe eines stopped- flow Spektrophotometer verfolgt?
Chymotrypsin spaltet Peptidbindungen in einer Zweischrittreaktion. Dabei ist der erste Schritt (Bildung des Acyl-Enzym-Intermediates) schneller ist als der zweite Schritt (Hydrolyse).
In vielen Enzym-Tests werden nicht die natürlichen Substrate und Produkte eingesetzt. Warum ?
Viele Produkte sind schwer nachzuweisen. Einige lassen sich nur schlecht messen, wohingegen andere schwer von den restlichen Substanzen der Reaktion zu unterscheiden sind. Daher werden gerne Substrate verwendet, die noch vom Enzym umgesetzt werden, jedoch leicht messbare Produkte liefern. Beispielsweise finden häufig Substrate Verwendung, die farbige Produkte liefern, die dann photometrisch detektiert werden können.
Was ist das Nukleophil von Cystein-, Metallo- und Aspartatproteasen?
Das Nukleophil ist Wasser.
Wie wird die Blutgerinnungskaskade initiiert?
Sowohl intrinsische (beschädigte Oberfläche) und extrinsische (Trauma) Auslöser können die Kaskade induzieren. Die ersten Schritte unterscheiden sich hierbei, führen aber letztlich zu einem abschließenden, gemeinsamen Weg, um die Fibringerinnsel zu bilden.
Was ist die allgemeine Strategie von Cystein-, Metallo- und Aspartatproteasen?
Alle nutzen einen Mechanismus bei dem ein Nukleophil gebildet wird, welches dann die Carbonylfunktion der Peptidbindung angreift.
Welches Merkmal von Carboanhydrase erlaubt die schnelle Hydratatisierung von Kohlendioxid?
Die räumliche Annäherung der beiden Reaktanten (Kohlendioxid und Wasser) und die Gegenwart eines Puffersystems welches die Protonentransferreaktionen unterstützt.
Wie unterscheidet sich das sequentielle Modell von dem symetrischen Modell für allosterische Enzyme?
Das symetrische Modell erlaubt nichts anderes als eine “Alles-oder-Nichts”- Form des Proteins (komplett gespannt oder entspannt). Im Gegensatz dazu ermöglicht das sequentielle Modell eine gemischte Art des Proteins, mit einigen gespannten und entspannten Untereinheiten. Die Form ist abhängig von der Ligandenbindung an eine bestimmte Untereinheit.
Wie unterscheiden sich die Zwischenstufen bei Enzymmechanismen mit mehreren Substraten ?
Bei einem sequentiellen Mechanismus binden beide Substrate und bilden einen ternären Komplex aus. Bei einem Ping-Pong Mechanismus werden ein oder mehrere Produkte freigesetzt bevor alle Substrate gebunden sind. Somit werden hier ausgetauschte Enzymintermediate gebildet.
Was unterstützt die Theorie, dass die katalytische Triade ein effektives Mittel ist um die Hydrolyse von Peptide zu bewerkstelligen?
Zahlreiche verschiedene Enzyme unter ihnen die Peptidasen und einige Esterasen nutzen ähnliche Reaktionsmechanismen. Während die Strategie dieselbe ist, sind die darin beteiligten Aminosäurereste verschieden. Dies führt zu den Schluss, dass dieser häufig zum Einsatz kommende Mechanismus das Ergebnis von konvergente Evolution ist.
Warum werden Substratanaloge eingesetzt um die Aktivität von Enzymen zu messen?
Ein Enzymaktivitätstest muss so gestaltet sein, dass der Verbrauch des Substrates bzw. die Bildung des Produktes schnell und einfach gemessen werden kann. Substrate die bei der Umsetzung ihre spektralen Eigenschaften ändern, können somit leicht mit Hilfe eines Spektrophotometers quantifiziert werden.
Nennen Sie ein Beispiel, beidem beide Substrate vor der Katalyse gebunden werden.
Z.B. Laktatdehydrogenase und Kreatinkinase.
Warum war es überraschend, dass CTP ATCase hemmt?
Die Substrate für ATCase sind Carbamoylphosphat und Aspartat. Diese Moleküle ähneln nicht CTP. Somit war es klar, dass CTP nicht an der aktiven Stelle, aber dafür an einer anderen regulatorischen Stelle binden muss.
Welchen Mechanismus nutzen Restriktionsendonukleasen um DNA zu spalten?
Ein aktiviertes Wassermolekül greift direkt das Phosphoratom der Phospodiesterbindung an.
