PowerPoint Presentation

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

3. Kataliza enzymatyczna

1. Swoistość enzymu względem katalizowanej reakcji i

względem substratu (specyficzność reakcji i
specyficzność substratowa)

2. Budowa enzymu

Holoenzym= koenzym + apoenzym

3. Mechanizm działania enzymów

E + S ES E + P

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

3. Kataliza enzymatyczna

Reakcja  katalizowana  przez  enzym  rozpoczyna  się  od  związania
substratów  przez  centrum  aktywne  enzymu  i  powstania
przejściowego  kompleksu  enzym-substrat  (E-S).  Następnie
zachodzi  właściwa  reakcja:  połączenie  cząsteczek  substratów  w
produkt  reakcji  albo  rozłożenie  substratu  na  mniejsze  cząsteczki.
Reakcja  kończy  się  uwolnieniem  produktów  przez  enzym.
Cząsteczka  enzymu  nie  zużywa  się  podczas  reakcji  i  po
uwolnieniu  produktów  jest  gotowa  do  przyłączenia  nowych
substratów.

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

3. Kataliza enzymatyczna

ENERGIA  AKTYWACJI  to  energia,  którą  muszą  mieć
cząsteczki  (jony,  atomy),  aby  były  zdolne  do  określonej
reakcji  chemicznej.;  energia  aktywacji  wyraża  się  zwykle
w kilodżulach  na  mol  (kJ/mol)  reagujących  cząsteczek;  im
mniejsza  jest  energia  aktywacji,  tym  reakcja  zachodzi
szybciej

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

3. Kataliza enzymatyczna

Nazewnictwo i klasyfikacja enzymów

Enzymy dawniej poznane mają tradycyjnie używane nazwy
zwyczajowe, np. pepsyna, trypsyna. Często używanym
sposobem tworzenia nazwy enzymu jest dodanie do nazwy
rozkładanego związku końcówki „aza” np.:

- sacharoza – sacharaza

- dehydrogenacja (odłączenie H2)  dehydrogenaza
- dekarboksylacja (odłączenie CO2)  dekarboksylaza

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

3. Kataliza enzymatyczna

Klasy enzymów wg klasyfikacji międzynarodowej:

•Klasa 1: oksydoreduktazy- przenoszą ładunki (elektrony i protony) z
cząsteczki substratu na cząsteczkę akceptora: AH

+ B → A + BH

;

•Klasa 2: transferazy -przenoszą daną grupę funkcyjną z cząsteczki
jednej substancji na cząsteczkę innej substancji: AB + C → A + BC;

•Klasa 3: hydrolazy -powodują rozpad substratu pod wpływem wody
(hydroliza): AB + H

O → A + B;

•Klasa 4: liazy -powodują rozpad bez udziału wody: AB → A + B;
•Klasa 5: izomerazy -zmieniają wzajemne położenie grup
chemicznych wewnątrz cząsteczki związku: AB → BA;

•Klasa 6: ligazy (syntetazy) -powodują syntezę różnych cząsteczek;
powstają wiązania chemiczne: A + B → AB;

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

4. Kinetyka reakcji enzymatycznych

Ilościowo

szybkość reakcji

określa się jako

zmianę molowego stężenia substratu lub

produktu w jednostce czasu.

Jeżeli mamy równanie reakcji chemicznej A

---> B + C + ...., to szybkość reakcji opisuje

równanie:

v = dc

/dt = k*c

lub

v = dc

/dt = dc

/dt

gdzie: c

, c

- stężenia molowe

substancji A, B, C,...; t – czas; dc

/dt -

ubytek stężenia substaratu w jednostce

czasu;dc

/dt, dc

/dt - przyrost stężenia

produktów w jednostce czasu; k -

współczynnik proporcjonalności (stała

szybkości).

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

4. Kinetyka reakcji enzymatycznych

Szybkość reakcji jest wprost proporcjonalna

do iloczynu stężeń substratów.

Jeżeli mamy równanie reakcji chemicznej aA +

bB + cC ---> dD, to szybkość reakcji opisuje

równanie;

v = k[A]

* [B]

* [C]

/7-26/

gdzie: k - stała szybkości reakcji, (a, b, c) -

wykładnik potęgi, do której należy podnieść

stężenie, odpowiednio [A], [B], [C].

W przypadku reakcji gazowych często w

równaniach kinetycznych zamiast stężeń

molowych stosuje się ciśnienia cząstkowe

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

4. Kinetyka reakcji enzymatycznych

Rząd reakcji

Współczynniki potęgowe (a, b, c) przy stężeniach
poszczególnych substratów określają rząd reakcji,
który może być cząstkowy lub sumaryczny.

Cząstkowy rząd reakcji
Jeżeli a = 1, to reakcja jest pierwszego rzędu
względem A; jeżeli a = 2, to reakcja jest drugiego
rzędu względem A itp.
Cząstkowe rzędy reakcji, odpowiadają tylko
współczynnikom stechiometrycznym tych reagentów.

Sumaryczny rząd reakcji
Sumaryczny rząd reakcji chemicznej - jest to suma
wykładników potęgowych w równaniu szybkości
reakcji chemicznej
( rząd reakcji = a + b + c + .....).

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

4. Kinetyka reakcji enzymatycznych

Cząsteczkowość reakcji

Często stosuje się określenie cząsteczkowość reakcji,
którą definiuje liczba cząsteczek biorących udział w
najwolniejszym stadium reakcji.
Cząsteczkowość i rząd reakcji wyznacza się tylko
eksperymentalnie, nie można obliczyć ich teoretycznie.
Sumaryczny rząd reakcji jest przeważnie liczbą
niecałkowitą, co oznacza, że reakcja przebiega przez
etapy pośrednie, z których nawolniejszy decyduje o
sumarycznym rzędzie reakcji.
Na ogół rząd reakcji, jak i cząsteczkowość są z reguły
małymi liczbami nie przekraczającymi wartości 3.
Zagadnienie sprowadza się do tego, że równoczesne
zderzenia większej liczby cząsteczek są mało
prawdopodobne, a na sumaryczną szybkość reakcji
wpływa przede wszystkim najpowolniejszy etap pośredni
bedący przemianą elementarną i dlatego rząd reakcji
jest małą liczbą

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

4. Kinetyka reakcji enzymatycznych

Determination of V

and K

Linear representation of the the Michaelis-Menten Equation

Document Outline