Centrum aktywne enzymu znajduje się w szczelinach bądź w zagłębieniach.
Katalizują przebieg reakcji (przyspieszają reakcje)
Jednym z najdłużej żyjących białek są białka mięśni (okres półtrwania to ok. miesiąc a enzymów nawet kilka sekund bądź minut)
2 modele działania enzymów:
1. Model klucza i zamka - jeżeli mamy cząsteczkę enzymu. To jego centrum aktywne ma jakiś kształt. Substrat ma kształt, który pasuje do centrum aktywnego enzymu
Po reakcji: enzym i Np. 2 produkty reakcji
2. model elastycznego dopasowania - związanie substratu pociąga za sobą zmianę kształtu enzymu. Kształt miejsca aktywnego staje się komplementarny do kształtu substratu dopiero po związaniu substratu
Enzymy przyspieszają reakcje przez stabilizacje stanu przejściowego (interakcja enzymu z substratem), to proste lub złożone białka nazywane obecnie biokatalizatorami, powstają w komórce ( organizmie),katalizują( wspomagają) przebieg reakcji metabolicznych.
Enzymy zbudowane są z części białkowej( apoenzym) , w niej znajduje się centrum aktywne.Oraz z części niebiałkowej - koenzym.
Apoenzym+ koenzym = holoenzym.
Częścią niebiałkową w enzymie mogą być: witaminy ,ATP, jony żelaza, jony wapnia, FAD, NAD.
CECHY ENZYMÓW: enzymy obniżają energię katalizujących reakcji, tzw; energię aktywacji( zmniejszają energię potrzebną do rozpoczęcia reakcji) , enzymy mogą działać wielokrotnie, wykazują dużą aktywność katalityczną
Na aktywność enzymów wpływa: temperatura im wyższa temperatura tym wzrasta aktywność enzymów. Wyższa temp ok. 40 st C niszczy enzymy powodując denaturację białka. kwasowość środowiska pH enzymy działają w określonym środowisku :zasadowym( pH 7,1- 14), kwaśnym ( pH 1-6,9) lub obojętnym ( pH=7)
Aktywnośc enzymów jest hamowana przez inhibitory: są to związki przestrzenie podobne do substratów,mogą w sposób czasowy lub trwały połączyć się z enzymem.
Substrat stan przejściowy Produkt
Przejście ze stanu przejściowego do produktu jest nieodwracalne, ponieważ energia swobodna produktu jest zawsze mniejsza niż substratu
Specyficzność substratowa (wąska lub szeroka)
Proteinazy (proteinazy) to enzymy hydrolizujące białka
Potrafi rozpoznać wiązanie peptydowe i potrafi je rozbić - taki enzym ma szeroka specyficzność substratowa
Ale Np. trypsyna będzie hydrolizować to wiązanie tylko wtedy, gdy w skład tego wiązania będzie wchodzić po stronie karboksylowej Arg lub Lys jest to wąska specyficzność substratowa;
Oraz trombina (krzepliwość krwi), ale tylko, gdy wiązanie peptydowe jest pomiędzy Arg i Gly
Regulacja aktywności:
hamowanie przez sprzężenie zwrotne
A B C D Z
Przez produkt Z hamowany będzie enzym, który prowadzi do wytworzenia B z A
Gdy produkt reakcji hamuje powstanie wcześniejszego produktu
1bierna regulacja
karmodulina 1 kDa białko???
modyfikacje kowalencyjne
Kinazy - enzymy, które biorą udział w fosforylacji białek
Fosfataza - gdy katalizuje reakcje odłączania reszty fosforanowej
Aktywacja enzymów nieaktywnych
Ciecia proteolityczne - hymotrypsynogen; wycinanie fragmentów w celu aktywacji enzymów
Strategie regulacyjne
1. kontrola allostetyczna
Enzymy są hamowane na zasadzie sprzężenia zwrotnego przez końcowy produkt
A B C D Z
2. stymulacja i hamowanie przez białka regulacyjne
- karmodulina? białko wiążące wapń
- cAMP wewnątrzkomórkowy przekaźnik w sygnalizacji hormonalnej - aktywuje kinaze białkowa A
- czynnik przeciw hemofilowy -białko zwiększające aktywność proteazy serynowej
3. odwracalna modyfikacja kowalencyjna
kinazy białkowe, fosforylacja / defosforylacja
4. aktywacja proteolityczna
Zymogen ? lub proenzym, nieaktywny prekursor enzymu
Zymogeny żołądkowe i trzustki
MIEJSCE SYNTEZY |
ZYMOGEN |
AKTYWNY ENZYM |
Żołądek |
Pepsynogen |
Pepsyna |
Trzustka |
Chymotrypsynogen |
Chymotrypsyna |
Trzustka |
Prokarboksypeptydaza |
Karboksypeptydaza |
Trzustka |
Proelastaza |
Elastaza |
Cechy wspólne miejsc aktywnych enzymów:
miejsca aktywne zajmują stosunkowo mała część całkowitej objętości cząsteczki enzymu
miejsce aktywne jest układem przestrzennym złożonym z grup chemicznych leżących w różnych pozycjach liniowej sekwencji aminokwasów
w połączeniach substratów z enzymami biorą udział stosunkowo słabe siły wiązania: stala równowagi kompleksu ES zazwyczaj wynosi około 10-2 do 10-8 M co odpowiada energii swobodnej wiązania ok. -12 do -50 kJ/Mol
miejsca aktywne są zagłębieniami lub szczelinami
specyficzność wiązania zależy od precyzyjnie określonego ułożenia atomów w miejscu aktywnym
1890 Emil Fleischer układ enzym-substrat przypomina układ klucz-zamek
1958 Daniel E. Koshland miejsca aktywne niektórych enzymów nie są strukturami sztywnymi a ich kształt ulega modyfikacji na skutek związania substratu (wymuszone dopasowanie)
Klasyfikacja enzymów zgodna z typem reakcji
oksydoreduktazy - katalizuje reakcje ox - redox
transferaza - katalizują reakcje gdzie są przenoszone różne grupy
hydrolazy - hydrolityczne; rozkładające związki w obecności wody
liazy - rozpad bez udziału wody
izomerazy
ligazy - katalizują reakcje przyłączania
Biochemia wykład 3
2