Slajd 1

Do zaistnienia przemiany chemicznej jest

niezbędne, aby:

reagujące cząsteczki zderzyły się ze sobą z

dostateczną energią kinetyczną

zderzenie nastąpiło w określonych

miejscach cząsteczek, odpowiadających

grupom reagującym.

Dlatego efektywnie działający katalizator

winien mieć

3 podstawowe cechy

1) zwiększać prawdopodobieństwo zderzeń,

2) zmniejszyć barierę energetyczną,

3) ukierunkowywać cząsteczki substratów

względem siebie.

Zwiększenie prawdopodobieństwa zderzeń jest

osiągane w reakcji katalizowanej przez

znaczne

zagęszczenie cząsteczek

powierzchni katalizatora.

Ukierunkowanie reagujących cząsteczek

następuje przez

zbliżenie grup funkcyjnych

mających ze sobą wejść w reakcję.

Zmniejszenie bariery energetycznej

wiąże się z

pojęciem energii aktywacji, tzn. określonej jej

porcji, którą układ musi pobrać odwracalnie w

celu przezwyciężenia „bezwładności

chemicznej" cząsteczek.

Energia aktywacji reakcji katalizowanej i
niekatalizowanej;
Ep - energia początkowa substratów,
Ek - energia końcowa produktów,
∆E - spadek energii reakcji,
∆E1 - energia reakcji niekatalizowanej;
∆E2, ∆E3, ∆E4 - energia swobodna kolejnych stadiów
reakcji katalizowanej.

Zgodnie z teorią

stadialnego przebiegu

reakcji,

kataliza polega na

rozdzieleniu złożonego

procesu na poszczególne

reakcje cząstkowe.

KINETYKA REAKCJI ENZYMATYCZNYCH

Szybkość reakcji enzymatycznych zależy od wielu

czynników, m.in. od:

stężenia substratu,

stężenia enzymu,

temperatury,

pH środowiska,

obecności aktywatorów,

obecności inhibitorów.

Badaniem zależności miedzy szybkością przebiegu

reakcji i różnymi czynnikami zajmuje się

kinetyka

reakcji chemicznych.

Enzymy,

tworząc przejściowe połączenia z

substratem zmniejszają energię aktywacji,

obniżając barierę energetyczną pomiędzy

reagującymi cząsteczkami.

Następnie kompleks enzym-substrat ulega

rozpadowi na produkt reakcji i wolny

enzym:

E+S → E-S → E+P

E - enzym, S - substrat, E - S - kompleks

enzym-substrat, P – produkt

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA

SZYBKOŚĆ REAKCJI

ENZYMATYCZNYCH

Stężenie substratu

Przy stałym poziomie enzymu szybkość

reakcji enzymatycznej wzrasta początkowo

wraz ze wzrostem stężenia substratu, jednak

w momencie całkowitego wysycenia enzymu

substratem reakcja osiąga tzw. szybkość

maksymalną (V

max

Dalsze zwiększanie stężenia substratu nie

przyczynia się już do przyspieszenia szybkości

reakcji (może nawet, wręcz przeciwnie,

doprowadzić do obniżenia szybkości reakcji).

Stężenie enzymu

Związek miedzy

szybkością reakcji i

stężeniem enzymu

można zaobserwować,

gdy w środowisku jest

nadmiar substratu.

Szybkość reakcji

jest proporcjonalna do

stężenia enzymu.

Wpływ stężenia enzymu na

szybkość reakcji

enzymatycznej

Temperatura

Wzrostowi temperatury

towarzyszy przyspieszenie

reakcji enzymatycznej.

Jednak po osiągnięciu

pewnego optimum w danych

warunkach, reakcja ulega

spowolnieniu w następstwie

denaturacji cieplnej enzymu.

Większość enzymów traci

nieodwracalnie aktywność po

przekroczeniu temperatury

65°C.

Stężenie jonów wodorowych

jest czynnikiem silnie

wpływającym na szybkość

reakcji enzymatycznej.

Dla każdego enzymu istnieje

optymalne dla jego działania

pH (np. dla pepsyny pH 1,0-

2,2; dla fosfatazy kwaśnej pH

4,5-5,0; dla amylazy pH 6,7-

7,2; dla fosfatazy alkalicznej

pH 9,0-10,0).

Wpływ pH na aktywność: 1 - pepsyny,

2 - dekarboksylazy glutaminianowej, 3

- α-amylazy śliny, 4 -arginazy.

Aktywatory

Aktywatory to różnego rodzaju

substancje, nie biorące udziału w

reakcji katalitycznej, które

uczynniają enzymy lub zwiększają

ich aktywność.

Inhibitory

Inhibitory są substancjami

obniżającymi lub całkowicie

znoszącymi aktywność

enzymatyczną.

Działanie inhibitorów może być

odwracalne i nieodwracalne.

AKTYWNOŚĆ ENZYMATYCZNA

Przeprowadzając badania

enzymatyczne nie określamy stężenia

enzymu, ale podajemy jego

aktywność

za pomocą tzw. jednostek aktywności

enzymu.

Katal

Katal jest jednostką aktywności w

układzie SI.

Jest to ilość enzymu,

która przekształca 1 mol substratu w

ciągu 1 sekundy, w temp. 30°C,

w pH optymalnym dla działania danego

enzymu i przy całkowitym wysyceniu

enzymu substratem.

1 katal = 6 x 10

jednostek

międzynarodowych

1 IU = 16,67 nanokatali.

Międzynarodowa jednostka

aktywności enzymu – IU

IU określa taką ilość enzymu, która przekształca 1

umol substratu w ciągu 1 minuty w temperaturze

30°C, w optymalnym pH i przy całkowitym

wysyceniu enzymu substratem.

Aktywność enzymu wyrażona jest w jednostkach

międzynarodowych, odpowiada μmolom

rozłożonego substratu w czasie 1 min. w temp. 30

°C przez 1 l surowicy.

Aktywność właściwa

Aktywność właściwa to liczba jednostek

enzymatycznych, przypadających na 1 mg

białka (używana np. w przypadku oznaczania

aktywności enzymów w homogenatach

tkankowych lub do określania aktywności

odczynników enzymatycznych).

W praktyce klinicznej można jeszcze

spotkać, choć coraz rzadziej, tzw. umowne

jednostki enzymatyczne, które były ustalane

przez autorów metody, np. jednostka Kinga-

Armstronga, Wolghemutha, Bodansky’ego

itp.

Document Outline