Mechanizm reakcji enzymatycznej. Regulacja

aktywności enzymu przez sprzężenie zwrotne

i jej przykłady w organizmie człowieka;

Mechanizm działania

enzymów

• Enzymy pełnią rolę biokatalizatorów

w reakcjach chemicznych. Są one
zdolne do przyspieszania reakcji,
którym towarzyszy spadek energii
swobodnej (reakcje samorzutne).

-ΔG=ΔH-TΔS

Mechanizm działania

enzymów

• Enzym (E) tworzy przejściowy

kompleks (ES) z substratem (S) i
obniża energię aktywacji reakcji
chemicznej. Dzięki temu wytwarzanie
produktów zachodzi znacznie
szybciej.

E+S

↔

ES



E+P

• Enzym nie zużywa się podczas

reakcji, tylko łączy się z kolejnymi
cząsteczkami substratu.

Mechanizm reakcji enzymatycznej

na przykładzie chymotrypsyny

• Chymotrypsyna jest enzymem proteolitycznym,

który hydrolizuje wiązania peptydowe położone w
głębi łańcucha białkowego, co prowadzi do
fragmentacji substratu na peptydy o różnej
długości.

• Jej reakcja z octanem p-nitrofenylu pozwala na

badanie mechanizmu działania enzymów.

Fenol H20 Ac-
CT+PNPACT-PNPA↑CT-Ac↓→↑→CT
• Centrum aktywne chymotrypsyny: seryna 195,

histydyna 57 i asparaginian 102.

• Podczas reakcji Ser 195 ulega

acylacji. Zbliżeniu anionu
octanowego to grupy –OH seryny
wyzwala reakcję przeniesienia
protonu z seryny poprzez His 57 na
Asp 102. Zwiększa to reaktywność
tlenu seryny.

• Podczas decylacji produktu

pośredniego acylo-Ser 195 protony
przekazywane są w kierunku
przeciwnym.

Mechanizm kwasowo-

zasadowy

• Reszty aminokwasowe w pobliżu miejsca wiązania

substratu przez enzym mogą działać na zasadzie
katalizatorów kwasowych lub zasadowych.

• Są dwa rodzaje katalizy enzymatycznej kwasowo-

zasadowej: swoista i ogólna.

• Swoista – szybkość zmienia się wraz ze zmianą

stężenie H+, jest niezależna od stężenia innych
kwasów lub zasad w roztworze.

• Ogólna – szybkość jest uzależniona od wszystkich

kwasów i zasad w roztworze.

S+H

3

O

+

↔ SH

+

+H

2

O

SH

+

+H

2

OP+H

3

O

+

Regulacja aktywności enzymów

przez sprzężenie zwrotne

• Jeśli enzym produkuje jedną

substancję ponad potrzeby komórki,
to ta substancja może stać się
inhibitorem dla tego enzymu, co
zmniejsza lub całkowicie hamuje
aktywność enzymu, co z kolei
zmniejsza stężenie produktu. Taka
regulacja jest formą ujemnego
sprzężenia zwrotnego.

Przykłady:

• Podczas syntezy cholesterolu: następuje

na początku szlaku biosyntezy, na etapie
reduktazy HMG-CoA. Jest ona hamowana
przez mawelonian, który jest
bezpośrednim produktem reakcji syntezy
HMG-CoA, oraz przez cholesterol. Uważa
się, że działa on represyjnie na
transkrypcję genu reduktazy HMG-CoA

• Podczas syntezy nukleotydów

pirymidynowych.