CCF20081011017

Ćwiczenie 3

Temat: Klasyfikacja enzymów. Oznaczanie aktywności enzymatycznej w materiale biologicznym.

Wstęp:

Enzymy spełniają w organizmach żywych rolę katalizatorów - umożliwiają przebieg tysięcy reakcji chemicznych z szybkością, wydajnością i specyficznością trudną do osiągnięcia w układach sztucznych. Podstawową właściwością każdego enzymu jest jego aktywność katalityczna, ponadto optima temperatury i pH oraz skład ewentualnych kofaktorów koniecznych do działania. Przez długi czas uważano, że działanie enzymatyczne jest nieodłącznie związane ze strukturami białkowymi. Od kilku lat wiadomo, że dosyć krótkie odcinki RNA (35-55 jednostek) o charakterystycznej sekwencji mogą również katalizować reakcje. Ponad wszelką wątpliwość wykazano, że dzieje się to bez obecności nawet śladów substancji białkowych i że za efekt katalityczny odpowiedzialny jest odcinek RNA o określonej kolejności nukleotydów. Reakcje te mają wszelkie cechy reakcji enzymatycznych i dotyczą głównie przekształceń RNA. Niemniej jednak potocznie uznaje się enzymy za substancje białkowe.

Enzymy nie zmieniają końcowego składu mieszaniny reagującej ani stanu równowagi danej reakcji, przyśpieszają jedynie osiągnięcie stanu równowagi w reakcjach termodynamicznie możliwych. Są to reakcje egzoergiczne, którym towarzyszy utrata energii swobodnej (AG ma znak ujemny). Zasadniczą funkcją enzymu jest aktywowanie substratu (i ewentualnie koenzymu) przez ustawienie go w przestrzeni w sposób najbardziej sprzyjający oddziaływaniu enzymu. Białko enzymatyczne jest pewnego rodzaju matrycą, na której układa się lub wiąże substrat i kosubstrat. Dany enzym wchodzi w połączenie i aktywuje tylko określone substraty (specyficzność substratowa), a reakcja zachodzi nie w dowolnych, lecz w ściśle określonych miejscach na powierzchni enzymu (centrum aktywne). Swoistość działania enzymów jest miarą stopnia „dopasowania się” enzymu i substratu. Owo „dopasowanie” może być niezupełnie doskonałe, w-skutek czego cząsteczka substratu uzyskuje pewne napięcie wewnętrzne, czego wynikiem jest wzrost reaktywności chemicznej, określany jako aktywacja.

Katalizowana przez enzym reakcja chemiczna jest więc swoistą cechą odróżniającą każdy enzym i właśnie ona jest podstawą klasyfikacji i nomenklatury enzymów. Reakcja ta łącznie z nazwą substratu (substratów) służy za podstawę terminologii poszczególnych enzymów. Enzymy mają z reguły dwie nazwy: systematyczną i potoczną. Nazwa systematyczna powinna identyfikować dany enzym i określać jego działanie. Zgodnie z zaleceniami Międzynarodowej Unii Biochemicznej wszystkie enzymy grupuje się w 6 klas, a każda z nich ma od 4 do 13 podklas. Podstawowe klasy enzymów to:

•    Oksydoreduktazy - katalizujące odwracalne reakcje utleniania i redukcji,

•    Transferazy - katalizujące odwracalne reakcje przeniesienia grup funkcyjnych z donora na akceptor,

•    Hydrolazy - katalizujące nieodwracalne reakcje hydrolizy różnych wiązań,

•    Liazy - rozszczepiające wiązania bez przyłączania cząsteczki wody, niektóre reakcje są odwracalne,

•    Izomerazy - powodujące odwracalną izomeryzację cząsteczek substratów,

•    Ligazy - katalizujące tworzenie nowych wiązań kowalencyjnych, z wykorzystaniem wiązań makrpergicznych ATP.

Wykonanie ćwiczenia:

A. Identyfikacja oksydoreduktaz w materiale biologicznym.

Klasa ta obejmuje enzymy katalizujące reakcje oksydoredukcyjne, a więc przemiany związane z przenoszeniem protonów, elektronów i tlenu.

1