1. Jakie czynniki wpływają na aktywność enzymów?

* Temperatura. Wzrost temperatury o każde 10°C zwiększa szybkość reakcji enzymatycznych mniej więcej dwukrotnie. Jednak odbywa się to wyłącznie do poziomu temperatury powodującego denaturację białka, czyli zazwyczaj do 40 - 45°C.

* pH. Większość enzymów komórkowych najszybciej działa w środowisku zbliżonym do obojętnego, czyli w pH około 7. Natomiast enzymy działające pozakomórkowo, w świetle przewodu pokarmowego, charakteryzują się znacznym zróżnicowaniem optymalnych warunków kwasowości środowiska. Wpływ pH na aktywność enzymów tłumaczy się tym, że są one białkami, a liczba dodatnich i ujemnych ładunków cząsteczki białka i ukształtowanie powierzchni cząsteczki są zależne od kwasowości środowiska.

* Stężenie enzymu i substratu. W stałej temperaturze, w stałym pH i przy nadmiarze substratu szybkość reakcji chemicznej jest wprost proporcjonalna do stężenia enzymu. W przypadku gdy temperatura, pH i stężenie enzymu są utrzymane na stałym poziomie, szybkość reakcji chemicznej początkowo wzrasta, w miarę zwiększania się stężenia substratu, do pewnej wartości, a następnie ustala się na jednakowym poziomie. Dochodzi do tego w momencie, gdy wszystkie cząsteczki enzymu są połączone z substratem, tworząc kompleksy E-S. Wykres zależności szybkości reakcji od stężenia substratu nosi nazwę krzywej Michaelisa.

* Inhibitory. W środowisku komórkowym występują różne substancje niskocząsteczkowe, które przyłączając się do enzymu powodują zmianę struktury przestrzennej enzymu, uniemożliwiając tworzenie kompleksów E-S.

* Aktywatory. Pod wpływem różnych substancji, np. jonów, może nastąpić taka zmiana kształtu cząsteczki enzymu, która jest korzystna dla przebiegu katalizy enzymatycznej. Odbywa się to na skutek przyłączenia aktywatora do centrum aktywnego i polepszenia w ten sposób wiązania substratu."

1. Apoenzym – białkowa część enzymu, która po połączeniu z koenzymem^[1] lub grupą prostetyczną^[2] stanowi holoenzym. Z reguły dopiero holoenzym jest w pełni funkcjonalnym enzymem, bowiem koenzymy odgrywają kluczową rolę w mechanizmie reakcji enzymatycznej. Apoenzym decyduje o swoistości enzymu oraz często o rodzaju reakcji jaką enzym jest zdolny katalizować.

Holoenzym - cząsteczka enzymu będącego białkiem złożonym. Składa się z części białkowej - apoenzymu i części niebiałkowej - kofaktora (koenzym lub grupa prostetyczna). Dopiero gdy obydwie te części są ze sobą połączone, enzym stanowi funkcjonalną całość – holoenzym.

Koenzymy - małocząsteczkowe, niepeptydowe związki organiczne decydujące o aktywności katalitycznej pewnych enzymów. Biorą udział w reakcjach przez oddawanie lub przyłączanie pewnych reagentów (atomów, grup atomów lub elektronów). Pozostają nietrwale związane z właściwym enzymem. Jako koenzymy funkcjonują w większości witaminy lub jony połączone odwracalnie z apoenzymem. Koenzymy pod względem chemicznym są nukleotydami.

Kofaktor - substancja niebiałkowa współdziałająca z częścią białkową enzymu. Decydują o charakterze reakcji. Mogą być połączone z apoenzymem nietrwale (koenzymy), lub trwale (grupy prostetyczne).

Grupa prostetyczna, niebiałkowy fragment cząsteczki enzymu (białka złożonego), np. polisacharyd, lipid, porfina, kation metalu, znajdująca się w jego centrum aktywnym i decydująca o przyłączeniu substratu. Grupa prostetyczna może być połączona odwracalnie z apoenzymem i spełniać rolę koenzymu. Grupa prostetyczna decyduje o specyficznej roli cząsteczki białka (hem, hemoglobina).

1. Scharakteryzować miejsce aktywne enzymu.

Miejsce aktywne enzymu - jest regionem enzymu, który wiąże substrat i przemienia go w produkt. Jest to rodzaj trójwymiarowej przestrzeni w obrębie enzymu (zagłębienia) w którym tworzy się środowisko niepolarne co ułatwia wiązanie z substratem. Występują tam liczne słabe oddziaływania chemiczne, m.in. elektrostatyczne, hydrofobowe, Van der Wallsa, wodorowe oraz odwracalnie kowalencyjne.

1. Wyjaśnić pojęcie – specyficzność substratowa enzymów + przykład.

SPECYFICZNOŚĆ SUBSTRATOWA - właściwość enzymów, która polega na tym, że enzym łączy się tylko z konkretnym substratem, do którego dopasowuje się jego centrum aktywne. Enzymy często nie mają całkowitej specyficzności substratowej, tzn. mogą łączyć się z wieloma podobnymi substratami lub ichanalogami. Większość enzymów charakteryzuje się natomiast całkowitą specyficznością typu reakcji, tzn. przeprowadza tylko jeden, określony typ reakcji.

Przykładami mogą być: mocznik + ureaza i kwas bursztynowy + dehydrogenaza bursztynianowa

1. Jaki jest mechanizm działania enzymów proteolitycznych?

Są to enzymy rozkładające białka. Enzymy proteolityczne - proteazy ( zaliczane są do hydrolaz) rozkładają substrat hydrolitycznie, z jednoczesnym przyłączeniem cząsteczki wody. Enzymy te rozkładają wiązania w cząsteczkach używając wody. Egzopeptydazy przecinają wiązania na końcach a endopeptydazy wewnątrz łańcuchów. Produktami egzopeptydaz są wolne aminokwasy a endopeptydaz, krótsze oligopeptydy.

1. Enzymy proteolityczne produkowane przez trzustkę.

Trypsyna - hydroliza białek do poli− i oligopeptydów

Chymotrypsyna - endopeptydaza, powoduje rozcinanie wiązań w środku łańcucha polipeptydowego, dzieląc go na krótsze odcinki.

Elastaza – Działa podobnie jak trypsyna i chymotrypsyna. Elastaza nie wykazuje wysokiej specyficności do rodzaju wiązania peptydowego, lecz jako jedyna rozkłada elastynę (białko ścięgien). Karboksypeptadaza A i B - egzopeptydaz, pod wpływem którego ulegają rozkładowi hydrolitycznemu C - końcowe wiązania peptydowe białek, w wyniku czego uwolnione zostają pojedyncze aminokwasy.

1. Klasyfikacja enzymów proteolitycznych.

Endopeptydazy będą to: chymotrypsyna, trypsyna- one będą rozcinać białka od wewnątrz.
Egzopeptydazy będą działać na końce białek- aminopeptydazy(działające od strony grup aminowych) i karboksypeptydazy (od strony grup karboksylowych).

1. Do jakiej klasy enzymów proteolitycznych zaliczamy:

Trypsynę - endopeptydazy

Chymotrypsynę - endopeptydazy

Elastazę - endopeptydazy

Karboksypeptadazę A i B – egzopeptydaza

1. Podać przykłady enzymów zaliczanych do:

Proteaz serynowych – trypsyna, elastaza (Białka enzymatyczne tego rodzaju zawierają w centrum aktywnym serynę i histydynę będące dawcą ładunku dodatniego.)

Proteaz cysteinowych – cystatyna (w białku kurzym)

Proteaz aspartylowych - pepsyna

Metaloproteaz – Karboksypeptydaza A i B

1. Jaka jest specyficzność substratowa:

Trypsyny - hydrolizuje tylko te wiązania, które znajdują się po karboksylowej stronie reszty lizyny lub argininy

Chymotrypsyny - rozkłada wybiórczo wiązania peptydowe po karboksylowej stronie reszt tyrozyny, tryptofanu i fenyloalaniny oraz dużych reszt hydrofobowych takich jak metionina

Elastazy - hydrolizuje wiązania peptydowe, w sąsiedztwie których znajdują się aminokwasy o małych cząsteczkach, np. glicyna, alanina i seryna. Posiada zdolność do degradacji białka - elastyny.

Karboksypeptadazy A i B - "A"- odłącza od C-końca aminokwasy z wyjątkiem proliny, aminokwasów zasadowych. "B"- odłącza prolinę i aminokwasy asadowe od C-końca.

1. Porównać budowę miejsc wiążących substrat trypsyny, chymotrypsyny i elastazy.

trypsyna, chymotrypsyna i elastaza – wszystkie trzy posiadają w centrum aktywnym resztę seryny, której udział w katalizie jest krytyczny oraz wszystkie trzy biorą udziałw hydrolizie białek. Te trzy enzymy rozszczepiają wiązania peptydowe w substratach białkowych po karboksylowej stronie pewnych reszt aminokwasów.

1. Jaki jest związek między budową miejsc wiążących substrat trypsyny, chymotrypsyny i elastazy, a ich specyficznością substratową?

Trypsyna w miejscu wiążącym zawiera ujemnie naładowaną cząsteczkę Asp, co sprawia, że katalizuje ona tylko dodatnio naładowane reszty Lys i Arg.

Chymotrypsyna – ma w miejscu wiążącym substrat aminokwasy o krótkich łańcuchach ( Gly, Ser), co umożliwia wejście do msc aktywnych duże łańcuchy boczne substratu (tnie białaka po karboksylowej stronie dużych reszt aminokwasów aromatycznych i hydrofobowych)

Elastaza z kolei elastaza tnie białka po stronie krótkiej stronie reszt karboksylowych, nie naładowanych łańcuchach bocznych ( glicyna i alanina),a to za sprawą tego, że w jej centrum aktywnym znajdują się uże nie naladowe cząstki łańcuchów bocznych Val i Thr

1. Zymogen + przykłady.

Proenzym, zymogen,enzymogen – nieaktywny prekursor enzymu, wymagający do uaktywnienia jakiejś nieodwracalnej zmiany (np. hydrolizy fragmentu cząsteczki przesłaniającej centrum aktywne enzymu). Przykładami proenzymów są:

pepsynogen,trypsynogen,chymotrypsynogen,prokarboksypeptydaza A i B, proelastaza.

1. W jaki sposób są aktywowane zymogeny proteaz trzustkowych?

Chymotrypsynogen – chymotrypsyna (trypsyna aktywuje chymotrypsynogen do chymotrypsyny).

Trypsynogen – trypsyna (trypsynogen przekształcany jest w trypsynę przez enzym śluzówki jelita cienkiego)

Proelastaza – elastaza (podobnie jak w przypadku trypsyny; odszczepienie małego N-końcowego aminokwasu).

Prokarboksypeptydaza w karboksypeptydazę -

1. Dlaczego enzymy proteolityczne produkowane są w formie proenzymów?

Aby nie zniszczyć narządu, są aktywowane tylko w odpowiednich warunkach (wlaściwe pH etc.)

1. Co to jest pankreatyna?

Pankreatyna, suchy wyciąg z trzustki, zawierający w swym składzie enzymy: trypsynę, amylazę i lipazę ułatwiające trawienie białek, cukrów i tłuszczów w obrębie układu pokarmowego. Wyciąg ten stosowany jest w zaburzeniach trawiennych, nieżytach jelit, biegunce i przewlekłym zapaleniu trzustki.

1. Na czym polega miareczkowanie formolowe?

Metoda Sorensena (miareczkowania formolowego)

Oparta jest ona na zablokowaniu grup aminowych aminokwasów aldehydem mrówkowym w wyniku czego tracą one swoje właściwości, natomiast grupa karboksylowa zostaje odblokowana i może być miareczkowana mianowanym roztworem wodorotlenku sodu. Liczba uwolnionych grup karboksylowych jest równoważna liczbie związanych z formaldehydem grup aminowych.

1. Jaki indykator użyjemy podczas miareczkowanie formolowego?

Indykatorem będzie fenoloftaleina.

1. W jaki sposób będziemy monitorować proces proteolizy żelatyny/albuminy w trakcie cwiczenia.?

sprawdzajac miareczkujac po uyplywie 15, 30, 45.. min

1. Co opisuje model Michaelisa – Menten?

Model Michaelisa-Menten opisuje prosty model kinetyki aktywności enzymatycznej. Zakłada on dwuetapowy przebieg reakcji katalizowanej przez enzymy wg wzoru:

Enzym + Substrat →kompleks Enzym-Substrat → Enzym + Produkt

(stan przejściowy)

E + S →E-S →E + P

1. Co to jest stała Michaelisa K_m ?

K_m - określa powinowactwo substratu do enzymu; stężenie substratu, przy którym szybkość reakcji równa się 0.5•V_max; jednostki stężenia [=] M; najczęstsze wartości w zakresie stężeń µM-mM

1. Przedstawić wykres Michaelisa.