Enzymy i ich aktywność biologiczna
Definicja biokatalizatorów
Aktywność enzymatyczna
Specyficzność działania i specyficzność substratowa
Klasy enzymów
Kataliza enzymatyczna
Izoenzymy
Zastosowanie enzymów w praktyce
Działanie katalityczne enzymu
Czyli jego aktywność mierzy się przez określenie zwiększenia szybkości reakcji w dokładnie zdefiniowanych warunkach,
powszechnym sposobem wyrażania szybkości reakcji jest określenie zmiany stężenia substratu w jednostce czasu - katal
Systematyka enzymów
Została wprowadzona decyzją Międzynarodowej
Unii Biochemicznej w 1961 roku,
Podstawową jednostką systematyczną enzymów
jest klasa,
Enzymy dzielimy na 6 klas,
Każda z wymienionych klas dzieli się na mniejsze
jednostki systematyczne zwane podklasami, a te z
kolei dzieła się na podpodklasy,
Każdy z enzymów wchodzący w skład danej podpodklasy
posiada indywidualną nazwę i numer kodowy
Międzynarodowy kod enzymatyczny złożony jest z dwóch
liter i czterech liter EC 1.1.1.37.
Aktywność enzymatyczną mierzy się zwiększeniem szybkości reakcji w dokładnie zdefiniowanych warunkach.
Powszechnym sposobem wyrażania szybkości reakcji jest określenie zmian stężenia substratu/produktu w jednostce czasu (mol∙l-1 ∙sek-1).
Przyjęta jest również jednostka międzynarodowa (U - µmol∙min-1,
1U= 16,7 nkat)
Izoenzymy
Są to genetycznie uwarunkowane odmiany enzymu, występujące w organizmie tego samego gatunku, niekiedy tej samej komórki, katalizujące tę samą reakcję, a różniące się strukturą molekularną i niektórymi parametrami kinetyki enzymatycznej,
Zazwyczaj różnią się składem podjednostkowym lub sekwencją aminokwasową,
Niekiedy różnica miedzy nimi jest nieuchwytna, a mimo to izoenzymy takie dają się rozdzielić elektroforetycznie na żelu poliakrylamidowym,
W tym ostatnim przypadku różnią się one prawdopodobnie strukturą przestrzenną i rozmieszczeniem ładunków elektrycznych na powierzchni cząsteczki białka enzymatycznego,
Interesującym zjawiskiem jest występowanie izoform tego samego enzymu w różnych
przedziałach tej samej komórki. Dotyczy to głównie cytozolu i mitochondriów
Izoformy dehydrogenazy mleczanowej
LDH1 - HHHH, występuje głównie w komórkach mięśnia sercowego
LDH2 - HHHM, obecna w sercu, erytrocytach, mózgu
LDH3 - HHMM, obecna w komórkach mózgu, nerki, leukocytach
LDH4 - HMMM, obecna w wątrobie i mięśniach
LDH5 - MMMM, obecna głównie w mięśniach, ale też w wątrobie
Wartość kliniczna LDH
W surowicy zdrowego człowieka występują wszystkie izoenzymy, ale największą aktywność wykazują LDH1 i LDH2. Ich aktywność znacznie wzrasta we wczesnym okresie zawału mięśnia sercowego a także w stanach nadmiernego rozpadu krwinek czerwonych, czyli hemolizy. LDH jest też wykładnikiem obrotu komórkowego w przypadku niektórych nowotworów - zwłaszcza tych o dużej złośliwości histologicznej: chłoniaków, białaczek, guzów zarodkowych, czerniaka. Wysoka aktywność LDH w surowicy stanowi u takich pacjentów negatywny czynnik rokowniczy
Zastosowanie enzymów w praktyce
Enzymy jako markery chorób - aktywność niektórych enzymów w tankach i płynach
ustrojowych zmienia się w przebiegu różnych chorób. Spostrzeżenie to zostało wykorzystane
w praktyce w diagnostyce laboratoryjnej,
Enzymy jako leki - niektóre enzymy służą jako leki. Np. lipaza, enzym hydrolizujący tłuszcze,
jest używany w leczeniu niedomogi wydzielniczej trzustki
Enzymy jako odczynniki w praktyce laboratoryjnej. Np. ureaza zastosowana jest do oznaczania mocznika,
Enzymy w biotechnologii i terapii
genowej. Za pomocą odpowiednich enzymów
można wycinać uszkodzone fragmenty DNA i
wbudowywać w to miejsce fragmenty
prawidłowe. Pozwala to na naprawę materiału
genetycznego komórki. W podobny sposób
można wymieniać pewne fragmenty DNA
pomiędzy różnymi gatunkami. To drogą
pozyskuje się rośliny i zwierzęta
transgeniczne, będące nosicielami
obcogatunkowego materiału genetycznego.