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
Specyficznosc geometryczna-wobec grup
chemicznych substratów
Stereospecificznosc wobec enancjomerów
substatów i stereospecyficznych reakcji
Zmiany energii swobodnej determinuja kierunek
i stan równowagi reakcji chemicznej
A + B P + Q P + Q A + B
Energia calkowita ukladu i jego otoczenia jest
stala
E=EA-EB=Q-W
EA- energia ukladu na poczatku procesu
EB- energia ukladu na koncu procesu
Q  cieplo pochloniete przez uklad
W- praca wykonana przez uklad
Zmiana energii ukladu nie zalezy od drogi przemiany
G- zmiana energii swobodnej
Enzymy nie maja wplywu na równowage reakcji,
ale przyspieszaja jej osiagniecie
Enzymy przyspieszaja reakcje przez stabilizacje
stanu przejsciowego
S St P
Substrat stan przejsciowy produkt
Swobodna energia aktywacji Gibbsa
"Gt = GSt  GS
Szybkosc reakcji V jest proporcjonalna do stezenia
St zaleznego od "Gt
 PIERWSZYM ETAPEM KATALIZY
ENZYMATYCZNEJ JEST UTWORZENIE
KOMPLEKSU
ENZYM - SUBSTRAT
Cechy wspólne miejsc aktywnych
enzymów
Miejsce aktywne zajmuje stosunkowo mala czesc
calkowitej objetosci czasteczki enzymu
Miejsce aktywne jest ukladem przestrzennym zlozonym
z grup chemicznych lezacych w róznych pozycjach
liniowych sekwencji aminokwasów
W polaczeniach substratów z enzymami biora udzial
stosunkowo slabe sily wiazania
Miejsca aktywne sa zaglebieniami lub szczelinami, na
ogól niedostepnymi dla czasteczek wody
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 enzym
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
 apoenzym(nieaktywny)
+kofaktor
= holoenzym(aktywny)
Regulacja aktywnosci enzymatycznej
1.Kontrola dostepnosci enzymu
2.Kontrola aktywnosci enzymu
a/ regulacja allosteryczna
b/ modyfikacja kowalencyjna
(fosforylacja)
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
Izoenzymy dehydrogenazy mleczanowej
Miesien
Erytrocyty
Watroba Mózg Miesien
Leukocyty
Nerki
szkieleto
sercowy
wy
Cytochrom P450 - wiele form izoenzymatycznych/izoform o zróznicowanej specyficzno
substratowej charakteryzujacych sie czesto polimorfizmem (zmiennoscia osobnicza)