KLASYFIKACJA I NOMENKLATURA ENZYMÓW
* Cechą odróżniającą każdy enzym jest
katalizowana przez niego reakcja
i jest ona podstawą klasyfikacji
i nomenklatury enzymów. Enzymy
mają zwykle nazwę potoczną
i systematyczną. Systematyczna
– składa się z 2 części:
- 1. - tworzy się od nazwy katalizowanej
reakcji dodając końcówkę „-aza”, np. hydrolaza.
- 2. – od substratu (hydrolaza acetylocholiny).
* Każdy enzym ma numer EC,
składający się z 4 członów:
- człon I – numer klasy enzymu:
(1) Oxydoreduktazy (en.katalizujące reakcje oxydo-redukcyjne)
(2) Transferazy (en.kat. przenoszenie
określonych gr między poszczególnymi zw.)
(3) HYDROLAZY (en.k. rozkład różnych wiązań Z udziałem wody)
(4) LIAZY (en.k. odłączanie grup od substratu BEZ udziału wody)
(5) IZOMERAZY (e.k. reakcje izomeracji)
(6) LIGAZY/SYNTETAZY (e.k.wytwarzanie wiązań
pomiędzy at. w cząsteczkach substratów)
- człon II – podklasa:
. w klasie (1) wskazuje na rodz gr w donorach
ulegających utlenieniu (np. -CHOH)
. w (2) na rodzaj grupy przenoszonej (np. azotowa)
. w (3) na typ wiązania ulegającego hydrolizie (np. peptydowe)
. w (4) na typ rozszczepianego wiązania (np. C-C / C-O)
. w (5) na typ izomeryzacji (cis-trans)
. w (6) na typ utworzonego wiązania (C-O / C-S/ C-C)
- człon III – pod-podklasa
. w klasie (1) wskazuje na rodzaj akceptora
. w (2) bliżej określa rodz.przenoszonej gr. (np. metylowa)
. w (3) typ hydrolizowanego wiązania (np. estrów karboxylowych)
. w (4) charakter chemiczny usuniętej gr. (CO2, H20)
. w (5) chrakt. przenoszonego zw. (np. aminokwasy, cukry)
. w (6) wskazuje na rodz. powstałego związku.
- człon IV – kolejny nr enzymu w jego pod-podklasie
Cechą odróżniającą enzymy od katalizatorów
nieorganicznych jest ich wysoka swoistość.
Każdy z enzymów katalizuje wyłącznie (lub głównie)
tylko 1 reakcję 1 substratu lub reakcję
zachodzącą pomiędzy ściśle określonymi
substratami. Tzn.: gdy związek „X” ulega
różnym reakcjom (np.utlenianie, dehydrogenacja,
terminacja) to każdą z nich katalizuje inny enzym.
KOENZYMY – drobnocząsteczkowe zw.org.
lub jony nieorg., których obecność
w centrum aktywnym jest niezbędna
do katalitycznego działania enzymu.
Holoenzym = Co + apoenzym (cz.białkowa).
Koenzym i apoenzym współdziałają ze sobą
w akcie katalitycznym. Żadna z tych części
enzymu z osobna nie wykazuje aktywności.
Koenzymy uczestniczą w reakcji katalitycznej,
pomagając we właściwym usytuowaniu
substratów w centrum aktywnym lub
reagując z substratami. Ten sam Co może
wchodzić w skład (holo)enzymów
katalizujących różne reakcje chemiczne.
Koenzymy mogą sprzęgać 2 reakcje katalityczne
współdziałając z dwoma enzymami, np.NAD.
NAD pełni rolę: (1) akceptora wodorów / (2) donora wodorów
(1) alkohol + NAD –1.1.1.1 aldehyd + zredukowany NAD
(2) L-cystyna + zredukowany NAD –1.6.4.1 2 L-cysteina + NAD
Stężenie NAD pozostaje niezmienione w czasie,
gdyż NAD współdziała z 2 enzymami.
OZNACZANIE I CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE
NA AKTYWNOŚĆ ENZYMÓW
Enzymy są przeważnie nietrwałe w pH
poniżej 5 i powyżej 9, ulegają łatwo
denaturacji cieplnej i powierzchniowej
oraz inaktywują się w obecności soli
metali ciężkich, dlatego preparatykę
przeprowadza się w buforach o pH = 7,
w niskich temperaturach, stosując
podwójnie destylowaną wodę i środki
kompleksujące metale ciężkie, związki tiolowe.
+++++++
Czynnikami wpływającymi
na katalityczne działanie en. są:
A/ temperatura - Wraz ze wzrostem
temp rośnie V reakcji chem, ale po
przekroczeniu optimum, zaczyna maleć
na skutek inaktywacji termicznej enzymu.
Większość enzymów wykazuje optimum
swojego działania między 30 a 50 st.C.
Duża cz. ENZ. ulega kompletnej
inaktywacji po 5 min ogrzewania
w r-r wodnym w temp. 70 st.C.
Istnieją jednak i takie, które zachowują
pełną aktywność po podgrzaniu nawet
do 90 C (a-amylaza 3.2.1.1). Są także
przypadki enzymów, które po denaturacji
termicznej odzyskują swoją sprawność.
[ ]
[ ]
B/ pH buforów
[ ]
C/ potencjał red-ox - Niektóre en. ulegają
nieodwracalnej inaktywacji w środo.
o nieodpowiednim dla nich.
D/ obecność zw. drobnocząsteczkowych
niezbędnych dla aktywności (jony metali
mogą być niezbędne do działania enzymów.
Często usztywniają i stabilizują ich struktury.
E/ siła jonowa
F/ siła dielektryczna środowiska
RODZAJE INHIBICJI
INHIBITORY – substancje zmniejszające V reakcji
enzymatycznej. Zahamowanie aktywności
en. jest 1 ze sposobów regulacji różnych
procesów w żywej komórce. Inhibitory
en. należą do narkotyków, antybioz-, środków
konserwujących, trucizn i toxyn.
Aktywność enzymatyczną nieodwracalnie
hamują: zw.chem. powodujące denaturację
cz. białkowej i utlenianie grup – SH lub ich
alkilowanie, tworzenie merkapeptydów ,
czy czynniki fizyczne powodujące denaturację.
W inhibicji nieodwracalnej inhibitor wiąże się
kowalencyjnie z enzymem lub wiąże się z nim
tak silnie, że jego dysocjacja jest powolna.
W przeciwieństwie do inhibicji nieodwracalnej
inhibicję odwraca. charakteryzuje zdolność
do dysocjacji kompleksu Enzym–Substrat.
Wyróżnia się główne typy inhibicji odwracalnej:
kompetycyjną, A-, NIE- i mieszaną.
Inhibitory kompetycyjne (współzawodniczące)
mogą być to związki wykazujące analogie
strukturalne do substratu, które konkurują
z nimi o centrum katalityczne enzymu
z powodu braku absolutnej specyficzności
grup czynnych tego centrum
np. hamowanie dehydrogenazy
bursztynianowej przez malonian.
Inhibitor kom petycyjny powoduje
wzrost wartości Km ale
bez zwiększania Vmax reakcji enzymatycznej.
Inhibitory niekompetycyjne - związki
hamujące szybkość reakcji enzymatycznej
przez działanie na wolny enzym
lub na kompleks ES.
Nie zależy od stężenia substratu
lecz od stężenia inhibitora i jego
wartości Ki. WARTOŚĆ Km NIE ulega zmianie!
Klasycznym inhibitorem akompetycyjnym
jest związek, który wiąże się odwracalnie
z kompleksem ES tworząc nieaktywny
katalitycznie kompleks ES1.
Taki inhibitor nie wiąże się z wolnym
enzymem. Zmniejsza się wartość Km.
Inhibicja mieszana – hamowanie
częściowo kom petycyjne i niekompetycyjne.
Inhibitor może wiązać się zarówno
z wolnym enzymem jak i kompleksem ES
zmniejszając szybkość maksymalną,
ale zwiększając wartość Km.
OZNACZANIE AKTYWNOŚCI ENZYMÓW
Niektóre enzymy można oznaczać
bezpośrednio za pomocą metod chem
lub spektrofotometrycznych ze względu
na to, że zawierają charkt. ugrupowania,
dające określić się ILOŚCIOWO. Enzymy
takie są jednak wyjątkami i o obecności
enzymów wnioskuje się na podstawie
przemiany chem, której podlega odp substrat.
Ilość enzymu w układzie można oznaczyć
na podstawie pomiaru szybkości reakcji,
gdyż w określonych warunkach,
szybkość ta jest proporcjonalna do ilości enz.
Zawartość enzymu wyraża się w tym
przypadku nie w ‘mol’ czy ‘mg’,
lecz jednostkach definiowanych jako:
takie ilości enzymu, które wywołują
określoną szybkość reakcji, wyrażoną
zwykle przez ubytek substratu lub
pojawienie się produktu w określonych warunkach.
Szybkość reakcji można odnieść
bezpośrednio do absolutnej ilości
enzymu tylko wtedy, gdy enzym
otrzymano w stanie czystym, można
wówczas oznaczyć aktywność właściwą
enzymu (w jednostkach na 1 mg),
a potem wyliczyć jego ilość w ‘mg’
czy ‘ymol’ na podstawie liczby jednostek
oznaczonych nawet w nieoczyszczonym preparacie.
1 kat = 1 mol/s = 60 mol/min = 60*10(6) qmol/min = 6*10(7) U
1 U = 1 qmol/min = 1:60 qkat = 16,67*10(-9) kat