BIOCHEMIA

ENZYMY

Wanda Baer-Dubowska

ENZYMY

Katalizatory Reakcji Biochemicznych

Enzymy w wielu aspektach róznia sie od

katalizatorów chemicznych

:

1. Sila katalityczna
2. Lagodniejszymi warunkami reakcji
3. Specyficznoscia - wobec substratu

i reakcji

4. Precyzyjna regulacja

Sila katalityczna wybranych enzymów

Specyficznosc wobec substratu-Trypsina

Specyficznosc wobec substratu- Trombina

Specyficznosc substratowa enzymów

l Specyficznosc geometryczna-wobec grup

chemicznych substratów

l Stereospecificznosc wobec enancjomerów

substatów i stereospecyficznych reakcji

l Energia calkowita ukladu i jego otoczenia jest

stala

l

∆E=E

A

-E

B

=Q-W

l E

A-

energia ukladu na poczatku procesu

l E

B

- energia ukladu na koncu procesu

l Q –

cieplo pochloniete przez uklad

l W-

praca wykonana przez uklad

Zmiana energii ukladu nie zalezy od drogi przemiany

l

∆G-

zmiana energii swobodnej

Zmiany energii swobodnej determinuja kierunek
i stan równowagi reakcji chemicznej

A + B

→P + Q

P + Q

→ A + B

Enzymy nie maja wplywu na równowage reakcji,
ale przyspieszaja jej osiagniecie
Enzymy przyspieszaja reakcje przez stabilizacje
stanu przejsciowego

lS

→ S

t

→ P

l

Substrat stan przejsciowy produkt

l Swobodna energia aktywacji Gibbsa

∆

G

t

= G

St

– G

S

Szybkosc reakcji

V

jest proporcjonalna do stezenia

St

zaleznego od

∆

G

t

lPIERWSZYM ETAPEM KATALIZY

ENZYMATYCZNEJ JEST UTWORZENIE
KOMPLEKSU

ENZYM - SUBSTRAT

Cechy wspólne miejsc aktywnych

enzymów

l Miejsce aktywne zajmuje stosunkowo mala czesc

calkowitej objetosci czasteczki enzymu

l Miejsce aktywne jest ukladem przestrzennym zlozonym

z grup chemicznych lezacych w róznych pozycjach
liniowych sekwencji aminokwasów

l W polaczeniach substratów z enzymami biora udzial

stosunkowo slabe sily wiazania

l Miejsca aktywne sa zaglebieniami lub szczelinami, na

ogól niedostepnymi dla czasteczek wody

l Specyficznosc wiazania zalezy od precyzyjnie

okreslonego ulozenia atomów w miejscu aktywnym

Model Fishera wyjasnia pewne wlasciwosci enzymów

Model indukowanego dopasowania-substrat indukuje konformacyjne zmiany w enzymie

Struktura kompleksu enzym-substrat: cytochrom P450
Substrat jest otoczony przez reszty aminokwasów centrum katalitycznego
Kofaktor, grupa prostetyczna -hem

Zmiana w charakterystyce
spektralnej w wyniku
utworzenia kompleksu ES.
Intensywnosc FU grupy
fosforanu pirydoksalu
znajdujacym sie w miejscu
aktywnym syntazy
tryptofanu ulega zmianie
po dodaniu substratów,
seryny i indolu

Kofaktory: koenzymy (kosubstraty) i metale

Witaminy-elementy koenzymów

lapoenzym(nieaktywny)
l+kofaktor
l= holoenzym(aktywny)

Regulacja aktywnosci enzymatycznej

l1.Kontrola dostepnosci enzymu
l2.Kontrola aktywnosci enzymu
l a/ regulacja allosteryczna
l b/ modyfikacja kowalencyjna

(fosforylacja)

l c/aktywacja proteolityczna (zymogen-

proenzym)

Reakcja katalizowana
enzymatycznie osiaga
maksymalna szybkosc.
Jest to dowód na
tworzenie kompleksu
ES

REGULACJA ALLOSTERYCZNA np. Karbamoilotransferaza asparaginianowa

p-Hydroksyrteciobenzoesan
oddzialywuje z kluczowymi
resztami cysteiny w
karabamoilotransferazie
asparaginianowej powodujac
dysocjacje na dwa rodzaje
podjednostek

CAT istnieje w dwóch stanach konformacyjnych; w zwartej stosunkowo nieaktywnej

formie T i rozluznionej formie R. Zwiazanie substratu (PALA) stabilizuje forme R

Koncowy produkt cyklu (CTP) hamuje enzym przez stabilizowanie nieaktywnej formy T

Prosty model sekwencyjny dla enzymu allosterycznego bedacego tetramerem.
Zwiazanie ligandu z podjednostka zmienia konformacje tej podjednostki z formy T w R

Model symetryczny
allosteryzmu

Regulacja aktywnosci enzymów na drodze modyfikacji kowalencyjnej :

fosforylacja (kinazy) i defosforylacja (fosfatazy

)

Kinazy sa aktywowane pod wplywem sygnalu z zewnatrz komórki

Enzymy regulowane na drodze proteolizy

Klasyfikacja enzymów

Izoenzymy dehydrogenazy mleczanowej –specyficzny narzadowo
uklad podjednostek H i M w tetramerze

Watroba

Miesien
sercowy

Nerki

Erytrocyty

Mózg

Leukocyty

Miesien
szkieleto
wy

Cytochrom P450 - wiele form izoenzymatycznych/izoform o zróznicowanej specyficznosci
substratowej charakteryzujacych sie czesto polimorfizmem (zmiennoscia osobnicza)

Izoenzymy dehydrogenazy mleczanowej