enzymy(1), ur
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
1. Definicje
a) Enzym – jest to białko o właściwościach katalitycznych, posiadające zdolność zwiększania szybkości
reakcji chemicznych, jednocześnie nie ulegając zmianie. Enzymy są wysoce specyficzne a ich aktywność
może być regulowana.
b) Holoenzym – jest to całość katalitycznie aktywnego enzymu wraz z jego enzymem lub jonem metalu
c) Apoenzym – sama białkowa część enzymu, bez jego kofaktora.
d) Grupa prostetyczna – jest to niebiałkowa część holoenzymu, metal lub koenzym wykorzystany do
specyficznego działania enzymu.
e) Centrum aktywne – jest to region enzymu wiążący substrat, tworzy kompleks, enzym – substrat i
przekształca go w produkt. Miejsce aktywne ma wymiar przestrzenny i często stanowi w białkowym
enzymie zagłębienie lub szczelinę na jego powierzchni.
f) Proenzym (zymogen) – prekursor enzymu, wymagający do uaktywnienia jakiejś nieodwracalnej zmiany
Przykładami proenzymów są: pepsynogen trypsynogen, chymotrypsynogen prokarboksypeptydaza A i B
proelastaza.
g) Izoenzymy – są to różne formy danego enzymu katalizujące te same reakcje chemiczne, ale wykazujące
odmienne właściwości fizyczne lub kinetyczne. Różne formy izoenzymu danego enzymu występują w
różnych tkankach ciała. np.
Dehydrogenaza mleczanowa:
M – w mięśniach
H – w sercu
Kinaza kreatynowa.
2. Specyficzność substratowa:
Właściwości i ułożenie przestrzenne reszt aminokwasowych w miejscu aktywnym determinują rodzaj
cząsteczki, która może zostać związana, stać się substratem dla danego enzymu. Widać to np. w proteazach
serynowych:
Trypsyna – w miejscu aktywnym reszta kwasu asparaginowego co pozwala na połączenie z lizyną lub
argininą.
Elastaza – w miejscu aktywnym aminokwasy nie zostawiające miejsca dla innych aminokwasów poza
małymi.
Chymotrypsyna – dużo miejsca na aminokwasy hydrofobowe.
3. Mechanika katalizy enzymatycznej:
I etap: enzym poprzez miejsce aktywne łączy substrat w wyniku czego powstaje przejściowy, nietrwały
kompleks enzym-substrat. Związanie substratu w miejscu aktywnym następuje poprzez liczne słabe siły
cząsteczkowe (niekowalencyjne), które są łatwo odwracalne (oddziaływania elektromagnetyczne, siły Van
der Waalsa, wiązania wodorowa, wiązania hydrofobowe), a niekiedy przez odwracalne wiązania
kowalencyjne.
Po wytworzeniu kompleksu enzym-substrat, katalitycznie czynne reszty aminokwasów w obrębie centrum
aktywnego działają na cząsteczkę substratu, przekształcając ją kolejno: w stan przejściowy (zmiana struktury
substratu ułatwiająca jego dalszą przemianę), a następnie w produkt.
II etap: Obejmuje rozpad kompleksu enzym-substrat z uwolnieniem produktu do środowiska. Wolny enzym
może wiązać substrat i rozpocząć katalizę enzymatyczną.
4. Modele połączeń enzym-substrat:
a) Model „klucza i zamka” (E. Fisher)
Kształt substratu i miejsca aktywnego idealnie sobie odpowiadają (jak klucz do zamka), kształty te są
sztywne i utrwalone.
b) Model indukowanego (wymuszonego) dopasowania (D.E. Koshland)
Enzym i substrat w punkcie wyjściowym nie są do siebie dopasowane. Zbliżenie substratu wywołuje taką
zmianę w strukturze konformacyjnej enzymu, że jego miejsce aktywne dopasowyje się kształtem do
substratu. W innym przypadku enzym może zniekształcić substrat wymuszając w nim konformację podobną
do stanu przejściowego.
5. Czynniki wpływające na szybkość reakcji:
a) Stężenie enzymu: gdy stężenie substratu jest wysycające (wszystkie cząsteczki enzymu są połączone z
substratem), podwojenie stężenia enzymu powoduje podwojenie szybkości początkowej reakcji V
0
.
b) Stężenie substratu: Z Modelu Michaelisa – Menteu wiemy że:
Przy małych stężeniach substratu początkowa szybkość reakcji jest wprost proporcjonalna do ilości
substratu.
Przy dużych stężeniach substratu, kiedy ilość substratu znacznie przewyższa wartość K
M
, szybkość reakcji
staje się niezależna od stężenia substratu i jest to maksymalna szybkość reakcji.
Zależności te wykazuje wykres oraz wzór:
b') Stała Michaelisa – Menteu
K
M
= takiemu stężeniu substratu w którym szybkość reakcji osiąga połowę swojej wartości maksymalnej,
tzn że połowa miejsc aktywnych enzymów jest zajmowana przez substrat.
K
M
informuje o powinowactwie enzymu do substratu:
Niska wartość K
M
- duże powinowactwo ennzumu do substratu
Wysoka wartość K
M
- małe powinowactwo enzumu do substratu
c) Stężenie produktu: przeważnie wzrost stężenia produktu spowalnia lub hamuje reakcje enzymatyczną.
Dzieje się tak na skutek wystąpienia efektu hamowania przez sprzężenie zwrotne własnym produktem lub
odwrotnego przebiegu reakcji zaczętego przez produkt.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]