Budowa miejsca aktywnego
i modele powstawania
kompleksu enzym-substrat.

Tomasz Fijałkowski

Miejsce aktywne

•

obszar, który wiąże substrat (i kofaktor, jeśli taki
występuje), tworząc stan przejściowy,

•

zajmuje stosunkowo małą część całkowitej
objętości cząsteczki enzymu,

•

miejsca aktywne są trójwymiarowymi
zagłębieniami lub szczelinami, niedostępnych
zazwyczaj dla cząsteczek wody (jeśli nie bierze
ona udziału w reakcji):

•

enzymy składające się z jednej podjednostki -> miejsce
aktywne w bruździe, np. lizozym (rozpuszcza ściany
komórkowe wielu bakterii Gram-dodatnich),

•

enzymy multimeryczne -> miejsca aktywne przy
powierzchniach między podjednostkami, np. HMG-CoA
(ogranicza szybkośc biosyntezy cholesterolu).

•

niepolarny charakter znacznej części szczeliny
sprzyja wiązaniu substratu i katalitycznemu
przebiegowi reakcji,

•

reszty polarne uzyskują specjalne właściwości
istotne dla wiązania substratu i katalizy (ich
wewnętrzne umiejscowienie jest wyjątkiem od
reguły (zwykle grupy polarne na zewnątrz w
środowisku wodnym)),

•

zawiera reszty aminokwasowe (zwane grupami
katalitycznymi), które biorą bezpośredni udział w
tworzeniu i zrywaniu wiązań,

•

miejsce aktywne utworzone jest przez łańcuchy
boczne reszt aminokwasowych pochodzących z
różnych, zazwyczaj odległych części sekwencji
aminokwasowej, np. w lizozymie, miejsce aktywne
złożone jest z reszt numerowanych jako 35, 52,
62, 63, 101 i 108 w sekwencji 129 aminokwasów.

•

w tworzeniu miejsca aktywnego uczestniczą
przede wszystkim te reszty aminokwasowe, które
w łańcuchach bocznych mają grupy mogą być
donorami lub akceptorami protonów :

•

beta-karboksylowe asparaginianu,

•

gamma karboksylowe glutaminianu,

•

e-aminowe lizyny,

•

atomy azotu w pierścieniu imidazolowym histydyny,

•

grupy OH seryny, treoniny i tyrozyny,

•

grupy SH cysteiny.

Teoria Emila Fischera z
1890r.

•

substrat pasuje do miejsca aktywnego enzymu jak
klucz do zamka,

•

sztywny model matrycowy,

•

enzym i substrat oddziaływują poprzez siły o
niewielkim zasięgu, substrat musi mieć
odpowiedni kształt, by mógł pasować do miejsca
aktywnego,

•

możliwe jest połączenie tylko odpowiedniego
enzymu z przynależnym mu substratem.

Teoria Koshlanda z 1958r.

•

substrat pasuje do miejsca aktywnego enzymu jak
ręka do rękawiczki,

•

model indukowanego (wymuszonego)
dopasowania,

•

kształt miejsc aktywnych może być znacznie
zmodyfikowany przez wiązanie substratu,

•

substrat wymusza zmianę konformacyjną miejsca
aktywnego, łącząc się z nim komplementarnie,

•

w niektórych przypadkach kształt miejsca
aktywnego pojawia się dopiero po związaniu
substratu.