Enzymy Flashcards
Rodzaje enzymów jeśli chodzi o budowę
- białka (globularne)
→ bez udziału czynników niebiałkowych
→ z udziałem czynników niebiałkowych - kofaktorów - rybozymy (kwasy rybonukleinowe)
- deoksyrybozymy (jednoniciowe kwasy deoksyrybonukleinowe)
Rodzaje kofaktorów
grupa prostetyczna - silnie związana
koenzymy - słabo związane
jony metali
Cechy charakteryzujące enzymy jako katalizatory
sprawność (wydajność)
swoistość (w stosunku do substratu lub reakcji)
funkcjonowanie w łagodnych warunkach
możliwość regulacji aktywności
Enzymy zwiększają szybkość reakcji
10^6 - 10^12 razy
Katalaza znajduje się w
peroksysomach
Podział enzymów ze względu na katalizowaną reakcję - klasy enzymów
- OKSYDOREDUKTAZY
- TRANSFERAZY
- HYDROLAZY
- LIAZY
- IZOMERAZY
- LIGAZY
Szybkość reakcji jest największa gdy
nie ma produktu
Stała szybkości reakcji zależy od
temperatury (↑T = ↑k)
katalizatora (↓ energii aktywacji = ↑k = ↑v)
Szybkość początkowa V0 zależy od
początkowego stężenia substratu
jest wprost proporcjonalna do stężenia enzymu
Powstawanie kompleksu enzym-substrat wymaga pokonania
barier termodynamicznych i fizykochemicznych
- rozproszenie, ruchliwość cząsteczek
- uwodnienie substratu
- stabilność utrwalonej struktury substratów
Centrum/miejsce aktywne
hydrofobowe mikrośrodowisko (zagłębienie niedostępne dla wody
+
układ przestrzenny złożony z polarnych grup reszt aminokwasowych leżących w różnych pozycjach liniowej sekwencji aminokwasów
Modele oddziaływania enzym-substrat
1) model klucza i zamka
2) model wzbudzonego dopasowania
Co umożliwia uzyskanie i stabilizację stanu przejściowego
- zbliżenie i odpowiednie ustawienie substratów (efekty entropijne)
- hydrofobowość centrum aktywnego (wzmocnienie oddziaływań w środowisku o zmniejszonym i ograniczonym dostępie wody)
- wywołanie naprężeń i odkształceń w substracie (przybliżanie struktury stanu przejściowego)
Enzymy
nie zmieniają stanu równowagowego reakcji, a jedynie przyspieszają jego ustalenie
obniżają energię aktywacji
ΔG’°= -2,3 RT x logK
Im wyższe K tym niższe ΔG’°
potencjał termodynamiczny ΔG° nie mówi nic na temat
szybkości reakcji
Stężenie substratu jest zawsze
wyższe od stężenia enzymu
Założenie istnienia stanu stacjonarnego = nieallosteryczna kinetyka reakcji
stan stacjonarny = istnienie stałego stężenia kompleksu ES
szybkość tworzenia kompleksu ES = szybkość rozpadu kompleksu ES
([E]*[S])/[ES] = (k-1 + k2)/k1
k1, k-1, k2 - stałe szybkości reakcji
Stężenie wolnego enzymu w danym momencie
[E] = [E]o - [ES]
Stała Michaelisa Km
Km = (k-1 + k2)/k1= (([E]o - [ES])*[S])/[ES]
Szybkość reakcji Vo zależy od
stężenia kompleksu ES
Maksymalna szybkość reakcji Vmax
gdy stężenie kompleksu ES = całkowite stężenie początkowe enzymu
Równanie Michaelisa-Menten
Vo = (Vmax*[S]o) / (Km+[S]o)
Parametry kinetyczne reakcji enzymatycznej to
stała Michaelisa Km
Vmax
Stała Michaelisa
jest to stężenie substratu przy którym prędkość reakcji wynosi 50% wartości maksymalnej
Im niższa wartość Km
tym enzym ma większe powinowactwo do substratu
kcat
liczba obrotów enzymu
stała szybkości tworzenia produktu
k2=kcat
Kcat = Vmax/[E]o
Zależność liniowa - równanie Lineweaver-Burke
odwrotność równania Michaelisa 1/v = Km/(Vmax) * 1/[S] + 1/Vmax Km/Vmax = nachylenie 1/Vmax = punkt przecięcia z osią y punkt przecięcia osi x = -1/Km
Równanie Michaelis-Menten to zależność
hiperboliczna
Równanie Lineweavera-Burke to zależność
liniowa
Potencjał termodynamiczny określa
zmiany energii podczas reakcji
Kontrola aktywności enzymów w organizmie
hamowanie lub aktywacja ekspresji genów aktywacja zymogenowa kompartmentacja modyfikacja kowalencyjna regulacja allosteryczna
Aktywacja zymogenowa
- hydroliza wiązań peptydowych
- proteazy serynowe są syntezowane w postaci nieaktywnych proenzymów - zymogenów
- zymogeny ulegają aktywacji poprzez proteolityczne usunięcie fragmentu ich łańcucha polipeptydowego
Przykłady enzymów aktywowanych przez proteolizę zymogenów
żołądek: pepsynogen → pepsyna Trzustka: Chymotrypsynogen → α-Chymotrypsyna Trypsynogen → Trypsyna Prokarboksypeptydaza → Karoboksypeptydaza Proelastaza → Elastaza
Chymotrypsynogen jest aktywowany przez
trypsynę
Trypsynogen jest aktywowany przez
enteropeptydazę
Pepsynogen jest aktywowany przez
HCl i pepsynę
Kompartmentacja
oddzielenie obszarów komórki o różnej aktywności
np. synteza kw. tłuszczowych - cytoplazma
utlenianie kw. tłuszczowych - mitochondrium
Modyfikacja kowalencyjna
- fosforylacja → reszty Ser, Thr, Tyr, His - np. fosforylaza glikogenowa
- adenylylacja → Tyr - np. syntetaza glutaminy
- ADP-rybozylacja → Arg, Lys, Gln. Cys
- metylacja → Glu
Reszty jakich aminokwasów ulegają fosforylacji podczas aktywacji enzymu
Ser, Thr, Tyr, His
Kinazy należą do której klasy enzymów
- transferaz
Fosforylazy należą do której klasy enzymów
- hydrolaz
Adenylylacja polega na
przyłączeniu AMP do reszty Tyr enzymu
ADP-rybozylacja polega na
przyłączeniu ADP do reszty Arg, Lys, Gln, Cys enzymu
Kinetyka M-M, krzywa hiperboliczna obowiązuje dla
enzymów z 1 centrum aktywnym
Dla enzymów z większą ilością centrów aktywnych krzywa kinetyczna ma kształt
sigmoidalny
Białko allosteryczne
zbudowane z więcej niż jednej podjednostki
Równanie Hilla - kinetyka allosteryczna
Vo = (Vmax*[S]o^n) / (Km^n+[S]o^n)
n=1 → brak kooperatywności
n>1 → kooperatywność pozytywna
n<1 → kooperatywność negatywna
Efekty homotropowe
zmiany powinowactwa enzymu do substratu i/lub jego aktywności powodowane oddziaływaniem enzymu z substratem lub inną cząsteczką wiążącą się w jego CENTRUM AKTYWNYM
Efekty heterotropowe
zmiany powinowactwa do substratu i/lub jego aktywności powodowane oddziaływaniem enzymu z cząsteczkami wiążącymi się w INNYM MIEJSCU NIŻ CENTRUM AKTYWNE (efektory allosteryczna)
K0,5 w równaniu Hilla
to to samo co Km = takie stężenie przy którym V reakcji wynosi 1/2 Vmax
Większość enzymów allosterycznych należy do
klasy K
efektory allosteryczne nie zmieniają Vmax
inhibitor allosteryczna zwiększa a aktywator zmniejsza K0,5 dla substratów