enzime

transcript

Cataliza enzimatica.Enzime.

Caracteristici, clasificare si mod de actiuneCurs nr. 2-partea a II-a

Subiecte ce vor fi tratate

• Ce sunt enzimele?• Caracteristici generale ale enzimelor• Clasificarea enzimelor• Structura enzimelor • Specificitatea enzimelor• Mecanismul catalizei enzimatice• Cinetica enzimatica• Cofactori (coenzime, grupari prostetice).• Nomenclatura enzimelor

Enzime - definitie

• Enzimele sunt catalizatori biologici (fermenti)• Enzimele sunt, in general, proteine cu rol biocatalitic• >100 aminoacizi, >10kDa• Au structura primara, secundara, tertiara, cuaternaraTehnici: cercetare cristalografica cu raze X, spectrometrie

de masa, fluorescenta, imunotehnici etc.

ARN nuclear cu masa moleculara mica (ARNsn) = rol catalitic

• La eucariote, in urma procesului de transcriere, rezulta un ARNm primar care contine exoni (secvente informationale ce se vor exprima in proteine) si introni (nu vor fi tradusi in proteine).

• Acest ARNm primar sufera un proces de excizare a intronilor si legare a exonilor numit splicing. Acest proces este catalizat de catre complexe formate din proteine si molecule mici de ARN nuclear (ARNsn) (engl., small nuclear RNAs (snRNAs)), numite spliceosomi sau structuri ribonucleoproteice cu masa moleculara mica, snSNP (engl., small nuclear ribonucleoprotein particles). Fiecare complex contine ARN nuclear cu masa mica (ARNsn) format din 100 to 200 nucleotide. In nucleii eucarioti exista 5 tipuri de ARNsn notate cu U1, U2, U4, U5, si U6 implicate in reactiile de excizie a intronilor si legare a exonilor.

• ARNsn si proteinele din snSNP sunt inalt conservate la eucariote, de la drojdii la oameni.

Diferente dintre enzime si catalizatori chimici:• Enzimele sunt in general proteine

• Enzimele au specificitate pentru un substrat

• Specificitatea poate fi “ingusta” pentru un singur fel de substrat (ex. D-Glucoza) sau poate fi “larga” pentru o multitudine de substrate (ex. Hexoze)

Au ToC optima si pH optim de functionareNu sunt produse sau consumate in timpul unei reactii chimiceNu declanseaza o reactie chimica ci intensifica viteza reactiei

chimiceEnzimele modifica viteza reactiei dar nu constanta de echilibru

a reactiei catalizate.Cat timp decurge o reactie catalizata enzimatic?

Caracteristici generale ale enzimelor

Clasificarea enzimelor

• 2 criterii majore: Solubilitate Structura

Dupa solubilitatea (localizarea) enzimelor

• Enzime hidrosolubile (ex. enzimele cu localizare citosolica, lumenala sau matriceala)

• Enzime partial hidrosolubile sau insolubile in apa (ex. cu localizare membranara, periferica sau transmembranara)

Dupa criteriul structural

2 categorii de enzime:

1) Enzime numai de natura proteica: Ex: ribonucleaze, hidrolaze2) Majoritatea: Enzime alcatuite dintr-o parte proteica si una neproteica.

Structura unei enzime

(Holo)enzima (holoferment).

Parte proteică (apoenzimă)

Parte neproteica-(coenzimă,

sau grupare prostetica)

• Componenta proteică a enzimei determină caracterul de izoenzimă,determină specificitatea de substrat dirijează specificitatea de acţiune.

• Componenta neproteică micromoleculară şi termostabilă joacă rolul de coenzimă sau grupare prostetica şi este implicată în mecanismul catalitic.

Centrul activ al enzimelor• Centru activ = totalitatea gruparilor chimice din molecula

enzimei care recunosc, leaga specific si transforma molecula de substrat.

• Confera specificitate enzimelor pentru substrat.

Centrul activ al enzimelor

• Confera specificitate enzimelor pentru substrat.• Centrul activ = totalitatea gruparilor chimice din

molecula enzimei care recunosc, leaga specific si transforma molecula de substrat.

• Are un caracter hidrofob.• Cum se poate mentine intacta functia enzimei?

Interactiunea centru activ substrat

2 modele:• Mecanismul cheie-broasca- Emil Fischer, 1890• Mecanismul potrivirii induse- Daniel E. Koshland,Jr., 1958

• Mecanismul cheie-broasca- Emil Fischer, 1890

• Mecanismul potrivirii induse- Daniel E. Koshland,Jr., 1958

Specificitatea enzimelor

• Specificitatea enzimelor: capacitatea enzimelor de a recunoaste si lega specific substratul.

• Afinitatea enzimelor pentru un anumit substrat: capacitatea enzimlor de a recunoaste si lega specific substratul aflat intr-o anumita concentratie.

• Specificitate de substratspecificitate de legatura: enzimele recunosc un

anumit tip de legatura chimicaEx: Esterazele recunosc legaturile de tip estericTripsina recunoaste legatura dintre Arg-LysTrombina recunoaste legatura dintre Arg-Glystereospecificitate

• Specificitate de actiuneEste determinata de partea proteica a enzimeiPiridoxalfosfat-coenzima a transaminazelor, decarboxilazelor, liazelor, sintetazelor

Ex: L-aminoacid-oxidazele : numai L-aminoacizi !!!

Arg Lys

•Specificitate absoluta: enzimele recunosc un anumit tip de legatura chimica si un anumit component chimic

Exemplu: Ureaza degradeaza numai ureeaExemplu: Hexokinaza metabolizeaza D-glucoza dar nu si 2-18F-dezoxi-

D-glucoza –utilizare in tehnici de imagistica

Tomografia prin emisie de pozitroni (engl. positron emission tomography - PET)

aplicatii in diagnosticarea si tratamentul cancerului si a bolilor inflamatorii

Izoformele enzimelor

• Izoenzime sau izozime• Sunt enzime localizate în aceeaşi celulă sau în celule diferite,

care îndeplinesc funcţii catalitice identice, dar diferă prin unele proprietăţi cum ar fi afinitate pentru substrat, termostabilitate, sarcină electrică etc.

Izoformele lactat dehidrogenazei (LDH)

• LDH-1 (4H) - in inima • LDH-2 (3H1M) - in sistemul reticuloendotelial• LDH-3 (2H2M) - in plamani • LDH-4 (1H3M) - in rinichi• LDH-5 (4M) - in ficat si muschiul striat

(H este tipul de monomer intalnit in inima, iar M este monomerul caracteristic izoenzimei hepatice si musculare)

Rol in diagnosticul medical, indicand distrugeri celulare

Enzime cu dubla localizare

• În aceeaşi celulă, dar în compartimente diferite, pot exista enzime cu aceeaşi specificitate de substrat, dar cu proprietăţi fizice şi chimice diferite

• Enzime biloculare – mitocondriale şi citosolice: aspartat-aminotransferaza (GOT) malat-dehidrogenaza, izocitrat-dehidrogenaza, -glicerofosfat-dehidrogenaza.

Complexe enzimatice• Enzimele pot fi organizate in complexe enzimatice atunci cand produsul

unei reactii este rapid preluat si transformat de catre o alta enzima.• Diferite grade de organizare:Exemple: acid-gras sintetaza cu localizare citosolică. Acest sistem

enzimatic, descoperit de Lynen în drojdie, apare ca fiind format din 6 enzime diferite, grupate în jurul unei proteine centrale purtătoare de radical acil. Întregul sistem enzimatic are masa moleculară de 2300 kDa.

Complexe multienzimatice: enzime asociate cu ribozomii, enzimele lantului respirator.

Mecanismul catalizei enzimatice Caracteristici generale

• Enzimele sunt catalizatori biologici (fermenti).• Nu sunt produse sau consumate in timpul unei reactii chimice.• Nu declanseaza o reactie chimica ci intensifica viteza reactiei chimice.

(Enzimele modifica viteza reactiei, dar nu si constanta de echilibru a reactiei catalizate).

Mecanismul catalizei enzimatice

• Energia libera a unei reactii (∆G).

• Energia de activare: necesara energizarii unui substrat pentru a atinge o stare de tranzitie in care exista o mare probabilitate ca o legatura chimica sa se formeze sau sa se rupa in substrat.

• Enzimele reduc energia de activare fara sa afecteze energia libera a reactiei (G). Astfel, enzimele cresc viteza de reactie.

S + E ↔ E-S → E + P

Enzimele reduc energia de activare fara sa afecteze energia libera a reactiei (G). Astfel, enzimele cresc viteza de reactie.

Progresul reactiei

Energia de activare a reactiei necatalizate

Energia de activare a reactiei catalizate

Rolul metalelor in cataliza enzimatica

- Sunt componente esentiale ale centrului catalitic (activ);

- Intermediaza formarea complexului ES;- Sunt necesare pentru mentinerea structurii 3D a

enzimei;- Participa in reactii de transfer de electroni.

Metaloenzime:- Fe-enzime: grup prostetic hem (citocromi, catalaze,

peroxidaze);- Cu-enzime: citocromoxidaza, superoxid-dismutaza,

tiroxin-hidroxilaza;- Mn-enzime: peptidaza, arginaza, izocitrat-

dehidrogenaza;- Co-enzime: cobalamin-enzime;- Se-enzime: glutationperoxidaza

• Enzimele nu acţionează toate după un singur mecanism de reacţie universal valabil

• Dintre numeroasele mecanisme de acţiune propuse, cele mai importante sunt:

cataliza acido-bazică, cataliza covalentă,cataliza prin distorsiune.

Cataliza acido-bazica

• Este cel mai frecvent mecanism întâlnit în cataliza enzimatică • Consta in procese de transfer de protoni intre gruparile acido-bazice

ale enzimei si cele ale substratului• În calitate de catalizatori acido-bazici generali pot funcţiona grupările

carboxilice sau aminice libere ale resturilor aminoacizilor acizi sau bazici; gruparea tiol a cisteinei, gruparea imidazol a histidinei şi gruparea hidroxil a tirozinei.

Cataliza covalenta

• Formarea complexului enzimă-substrat presupune formarea unei legături puternice, de tip covalent (punere in comun a electronilor), între S şi E

Cataliza prin deformare (distorsiune)

• Se aplică în special la enzimele hidrolitice• Accelerarea vitezei de reacţie prin acest mecanism s-

ar datora inducerii unei tensiuni în molecula substratului, ceea ce ar determina “activarea” sa.

• Se presupune astfel că legarea specifică a substratului de molecula enzimei induce apariţia unei tensiuni sau a unei deformări în legătura ce urmează a fi scindată.

• Deformarea survenită permite complexului enzimă-substrat să fie mai reactiv decât substratul singur şi să se transforme mai rapid în produşi de reacţie.

Cinetica enzimatica (cinetica reactiilor enzimatice)

Activitatea enzimatica “specifica”:• Cantitatea de substrat (µmoli) care este transformata intr-o

unitate de timp (min) de catre un miligram de enzima, in conditii optime

• Se exprima: µmol substrat * min-1 * mg-1 enzima

Exprimarea activităţii enzimatice

a) Unitatea internaţională de activitate enzimatică (UI)

b) Unitatea catalitică (1 “Katal”, 1 Kat)c) Activitatea specifică

Conform IUB (International Union of Biochemistry)

Modalitati de exprimare a cineticii enzimatice

a) O unitate internaţională de activitate enzimatică (U) reprezintă cantitatea de enzimă care catalizează transformarea unui micromol (1 µmol) de substrat în timp de un minut, în condiţii optime de pH şi de concentraţie de substrat, la temperatura de 25°C.

b) O unitate catalitică (1 “Katal”, 1 Kat) este cantitatea de enzimă care catalizează transformarea unui mol de substrat în interval de o secundă, în condiţii optime de pH şi de substrat şi la temperatura de 25°C.

Exprimarea activităţii enzimatice

• Activitatea specifică reprezintă numărul de unităţi de activitate enzimatică per miligram de proteină şi este o expresie a gradului de puritate a unei enzime.

• Se exprima ca U/mg sau U/ml

Factorii care influenteaza viteza reactiei catalizate de enzime

5 factori importanti:

a) Concentratia de enzimab) Concentratia de substratc) pHd) Temperaturae) Inhibitori si activatori

Cataliza enzimatica.Enzime

Curs nr. 3

Influenţa [E] asupra vitezei de reacţie

Viteza de transformare a substratelor este, în general, proporţională cu concentraţia enzimei, între anumite

limite.

Abaterile de la regulă se datoreaza, în general, unor erori de tehnică sau prezenţei unor inhibitori în preparatul enzimatic.

Este importanta găsirea condiţiilor optime pentru care activitatea enzimatică este proporţională cu concentraţia de substrat.

Influenţa [S] asupra vitezei de reacţie

• Concentraţia substratului este unul din cei mai importanţi factori de care depinde activitatea enzimatică.

• Trei tipuri de curbe pot reflecta dependenţa activităţii enzimatice de concentraţia substratului.

Influenţa [S] asupra vitezei de reacţie

• Curbele de tip hiperbolic (I) sunt proprii majorităţii enzimelor aşa-zis “michaeliene” (care respectă cinetica de tip Michaelis-Menten).

• Curbele de tip sigmoid (II) sunt proprii enzimelor reglatoare (alosterice), alcătuite din subunităţi ce interacţionează între ele.

• Al treilea tip de curbe (III) este propriu enzimelor ce prezintă fenomenul de inhibiţie prin exces de substrat; o astfel de cinetică prezintă LDH în cazul excesului de piruvat.

Cinetica de tip Michaelis-Menten

Cinetica reacţiilor enzimatice cu un singur substrat

Teoria Michaelis-Menten privind actiunea enzimelor:

• Enzimele formeaza cu substratul (S) un intermediar ES care apoi elibereaza E si produsul de reactie (P)

• Daca concentratia de S, [S] este constanta, viteza de reactie (v) creste proprortional cu concentratia de enzima [E]

• Daca [S] ↓ atunci v este direct proportionala cu [S]• Daca [S] ↑ reactia decurge independent de [S]

(Holo)enzima (holoferment).

Parte proteică (apoenzimă)

Parte neproteica-Cofactor (coenzimă,

sau grupare prostetica)

Cofactori• Cofactori: 2 categorii.

• Coenzime (cofermenţi) = cosubstrate: grupările uşor disociabile cu enzima.

• Exemple: nicotinamid – nucleotidele (NAD, NADP), glutationul, nucleozid-coenzimele (ATP, UDP, CDP), adenozilmetionina, coenzima A, acidul di- şi tetrahidrofolic.

• Importanţa coenzimelor în cadrul metabolismului intermediar constă în faptul că fac legătura între diversele enzime; de aceea Bücher a denumit coenzimele “metaboliţi de transport”.

• Specificitatea de acţiune a enzimei este atribuită componentei proteice (apoenzimei) din enzimă. Exemplu piridoxalfosfatul, care reprezintă gruparea activă a transaminazelor, decarboxilazelor, liazelor şi sintetazelor.

• Grupări prostetice =acele grupări neproteice, strâns legate de proteina enzimatică prin legături covalente stabile – grupări ce nu pot fi separate prin dializă.Exemple: tiaminpirofosfatul, flavin mono- şi dinucleotidul, piridoxalfosfatul, acidul lipoic, biotina, hemul etc.

• În cazul sistemelor enzimatice în care grupările active prostetice sunt strâns legate de proteina enzimatică, acţiunea catalitică a enzimei devine posibilă prin reacţia ei la scurt interval cu două substrate diferite.

Coenzime (Cofactori)Coenzime (cofermenţi) = cosubstrate: grupările uşor disociabile cu enzima.

• Ele preiau rolul de donor şi acceptor de grupări reactive. Coenzimele acţionează ca un al doilea substrat, care este substituit substratului propriu-zis în mod stoichiometric (mol la mol) şi nu catalitic.

Cofactor (coenzime, grupari prostetice) Grupareatransportată

Vitamina corespunzătoare

1. Cofactori ce transferă hidrogenul si electroniiNicotinamidadenindinucleotidulNicotinamidadenindinucleotidfosfatulFlavinmononucleotidulFlavinadenindinucleotidulHeminele celulareAcidul lipoic (acidul tioctic)

1H+ şi 2e-

2H2H1e-

2H şi acil

Nicotinamida (B3)Nicotinamida (B3)Riboflavina (B2)Riboflavina (B2)

Acidul lipoic

2. Cofactori ce transferă grupări chimicea) Coenzime de transfer pentru grupări chimice ce

nu conţin carbon:Adenozintrifosfatul

b) Cofactori de transfer de unităţi de 1C:AdenozilmetioninaAcidul tetrahidrofolicBiotinaCoenzima B12 (cobalamina)

c) Coenzime de transfer de unităţi de 2C sau alte grupări

Coenzima A

Tiaminpirofosfatul

UridindifosfatulCitidindifosfatulPiridoxalfosfatul

Pi, PPi, (AMP)

metilformilCO2

acetil, acid

acetaldehidă,glicolaldehidă

monoglucidecolina, colaminaamino

––

Acidul folic (B9)Biotina (B7)Cobalamina (B12)

Pantotenatul (B5)

Tiamina (B1)Tiamina (B1)

––Piridoxina (B6)

Enzimacorespunzatoare

1. Cofactori ce transferă hidrogenul si electronii

NicotinamidadenindinucleotidulNicotinamidadenindinucleotidfosfatulFlavinmononucleotidulFlavinadenindinucleotidul

Heminele celulare

Acidul lipoic (acidul tioctic)

1H+ şi 2e-

2H şi acil

DehidrogenazeDehidrogenazeAminooxidazeXantinoxidaze

Citocromi,catalaze, peroxidaze

Piruvat dehidrogenaza (complexmultienzimatic)

2. Cofactori ce transferă grupări chimicea) Coenzime de transfer pentru grupări chimice

ce nu conţin carbon:Adenozintrifosfatul

b) Cofactori de transfer de unităţi de 1C:Adenozilmetionina

Acidul tetrahidrofolicBiotinaCoenzima B12 (cobalamina)

Coenzima A

TiaminpirofosfatulUridindifosfatulCitidindifosfatul

Piridoxalfosfatul

Pi,PPi,

(AMP)SO4

formilCO2

acetil,acidAcetaldehidglicolaldehi

dămonozecolina,colaminaamino

kinaze–

Metil transferaze

TransferazeCarboxilazeMutaze

Complexul piruvat dehidrogenazicTransferazePirofosforilazeTransferaze

Transferaze

Biosinteza acizilor grasi, sterolilor, degradarea glucidelorMetabolismul aminoacizilor si bazelor azotate

Procese de oxido-reducere

Decarboxilarea oxidativa a piruvatului

Rol in contracţia musculară, transportul activ al unor metaboliţi prin membrană, activarea unor compusi chimici,sinteza

Metabolismul aminoacizilor

Reactii de biosinteza celulara

Biosinteza acizilor nucleici

Metabolismul acizilor grasi,

Metabolismul glucidelorBiosinteza glucidelorBiosinteza lipidelor

1.Cofactori ce transferă hidrogenul si electronii

Heminele celulare

1H+ şi 2e-

2H şi acil

Coenzima A

Piridoxalfosfatul

Pi,PPi,

(AMP)SO4

formilCO2

kinaze–

Metil transferaze

Transferaze

1.Cofactori ce transferă hidrogenul si electronii

Heminele celulare

1H+ şi 2e-

2H şi acil

Coenzima A

Piridoxalfosfatul

Pi,PPi,

(AMP)SO4

formilCO2

kinaze–

Metil transferaze

Transferaze

Nomenclatura

Comisia Internationala de Enzimologie, 19616 clase• Oxidoreductaze (EC 1.)• Transferaze (EC 2.)• Hidrolaze (EC 3.)• Liaze (EC 4.)• Izomeraze (EC 5.)• Ligaze (EC 6.)

NomenclaturaOxidoreductazele• Oxidaze• Dehidrogenaze• Oxigenaze• Peroxidaze

NomenclaturaOxidoreductazele Ared+Box Aox+Bred

• Oxidaze• Dehidrogenaze• Oxigenaze• Peroxidaze Piruvat Lactat

Nomenclatura

Transferaze A-x+B A+B-x• Metiltransferaze• Aminotransferaze• Kinaze

• Fosforilaze

Nomenclatura

Transferaze• Metiltransferaze• Aminotransferaze• Kinaze ex. Protein-kinazele implicate in cascadele de semnalizare celulara

• Fosforilaze

Nomenclatura

Hidrolaze A-B+H2O A-OH+BH• Fosfataze• Fosfodiesteraze• Prote(in)aze

NomenclaturaHidrolaze• Fosfataze • Fosfodiesteraze• Prote(in)aze ex. Serin-proteaze sau serin-endopeptidaze, cliveaza legatura peptidica din

proteine. Din clasa serin-proteazelor face parte chimotripsina.

Nomenclatura

Liaze A B+C• Decarboxilaze• Aldolaze

Nomenclatura

Liaze• Decarboxilaze ex. Piruvat decarboxilaza care catalizeaza decarboxilarea acidului piruvic la acetaldehida si CO2, in

cursul fermentatiei alcoolice

• Aldolaze• Sintaze

Nomenclatura

Izomeraze A B• Racemaze• Cis-Trans izomeraze• Mutaze• Topoizomeraze

Nomenclatura

Izomeraze• Racemaze• Cis-Trans izomeraze• Mutaze ex. Fosfoglucomutaza care catalizeaza G-1-P G-6-P

• Topoizomeraze

NomenclaturaLigaze A+B+ATP AB+ADP+Pi• Carboxilaze• Sintetaze

NomenclaturaLigaze• Carboxilaze• Sintetaze ex. ADN-ligaza

Cinetica reacţiilor enzimatice cu un singur substrat (T. Michaelis – Menten, 1913)

• După Michaelis-Menten, viteza de reacţie este dată de formula:

• Km sau KM este concentratia de substrat la care se atinge viteza semimaxima

• Valoarea Km este în mod normal cuprinsă între 10-2 M (10 mM) şi 10-5 M (10 µM).

V =Vmax x [S]

Km + [S]

Cinetica reacţiilor enzimatice cu un singur substrat

• Daca concentratia de S [S] este constanta, viteza de reactie (v) creste proprortional cu concentratia de enzima [E]

• Daca [S] ↓ atunci v este direct proportionala cu [S]

• Daca [S] ↑ reactia decurge independent de [S]

V =Vmax x [S]

Km + [S]

Concluzii la cinetica de tip Michaelian

• Este un model cinetic intalnit la majoritatea (nu toate) enzimelor• Determinarea parametrilor cinetici (Vmax si Km) este importanta in caracterizarea

(activitatii) unei enzime.

Cinetica de tip alosteric

• Acest comportament cinetic nu poate fi explicat prin termenii cineticii clasice de tip michaelian, ci prin fenomenul de alosterism în cataliza enzimatică.

• Comportamentul cinetic de tip sigmoidal este caracteristic enzimelor reglatoare (alosterice sau cu mai multe conformatii), a căror structură este alcătuită din mai multe subunităţi. În astfel de situaţii, un compus denumit ligand, altul decât substratul, poate modifica activitatea unei enzime în sensul accelerării sau decelerării vitezei de reacţie, fără ca aceasta să aibă vreo asemănare sterică cu substratul. Prin ligand se înţelege orice compus care este recunoscut şi legat în mod specific de enzimă.

• Viteza enzimelor reglatoare (enzime limitante) controleaza in general viteza de desfăşurare a întregului flux metabolic.

Caracteristicile enzimelor cu cinetica alosterica

Catalizeaza o reactie ireversibila situata in general la inceputul caii metabolice.

Sunt formate din mai multe subunitati identice sau diferite. În cazul în care subunităţile sunt diferite, acestea pot fi: subunităţi catalitice (implicate în cataliza enzimatică) şi subunităţi reglatoare (responsabile de sensibilitatea enzimei faţă de liganzi (activatori sau inhibitori)).

Subunităţile unei enzime alosterice interacţionează în aşa fel încât legarea la o subunitate (subunitatea reglatoare) a unei molecule de ligand, modifică implicit afinitatea celorlalte subunităţi faţă de acelaşi ligand, sau faţă de altul.

Situs de legare

Legarea moleculelor de ligand la subunitatile reglatoare determina modificari conformationale ale subunitatilor catalitice care permit recunoasterea si transformarea substratului enzimei in produs de reactie.

Molecule de ligand Molecule de substrat

Molecule de produs de reactie

Sunt supuse retroinhibiţiei negative (“feed back” negativ) de către produsul final al căii metabolice, această inhibiţie nefiind de tip competitiv.

L-Treonina

L-Izoleucina

Treonin deshidrataza- enzima cu cinetica de tip alosteric la bacterii

Ex. Calea de sinteza a L-Izoleucinei din L-Treonina la bacterii. Enzima cu cinetica de tip alosteric (Treonin deshidrataza) este inhibata prin feed back negativ de produsul final,L-izoleucina.

Influenţa pH asupra vitezei de reacţie

• Efectul pH se poate exercita asupra activităţii enzimatice în diferite moduri:

a) modificarea Vmax , adică a capacităţii catalitice maxime a enzimei;

b) modificarea afinităţii enzimei pentru substratul pe care îl catalizează;

c) modificarea stabilităţii enzimei şi denaturarea ei la valori extreme de pH.

De cele mai multe ori, aceste efecte se manifestă asociat.

Enzima Locul de acţiune pH optim

PepsinaAmilaza din malţFosfataza acidăAmilazaTripsinaChimotripsinaFosfataza alcalină

sucul gastricmalţprostatăsucul pancreaticsucul pancreaticsucul pancreaticsucul biliar

1,84,5

4,5–5,07,08,0

8,1–8,69,0–10,0

Influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie

• Viteza unei reacţii (bio)chimice creşte odată cu temperatura • Dependenţa activităţii enzimatice în funcţie de temperatură are

aspectul unei curbe în formă de clopot, cu un maxim de activitate în dreptul temperaturii optime.

• Pentru majoritatea enzimelor, temperatura optimă este de 37-38°C.

• Peste temperatura optimă, activitatea enzimelor scade repede, iar la temperaturi de peste 55-60°C (în funcţie de enzimă) survine denaturarea termică a proteinei enzimatice.

• Inhibitori• Activatori

Influenţa efectorilor enzimatici asupra vitezei de reacţie

Inhibitia enzimatica

Reversibila• Competitiva• NecompetitivaIreversibila

Diferenta dintre inhibitie competitiva si necompetitiva

Inhibitia enzimatica reversibilaCompetitivaInhibitorul enzimei prezintă asemănare sterică cu substratul, putând fi

recunoscut şi legat de enzimă în locul substratului, fără a putea fi însă transformat de enzimă.

Inhibitorul se leagă de enzimă în centrul activ al acesteia, împiedicând legarea substratului.

Între substrat şi inhibitor există deci o competiţie pentru centrul activ al enzimei. Inhibiţia va fi cu atât mai puternică cu cât numărul moleculelor de inhibitor este mai mare faţă de cele ale substratului.

Inhibitia enzimatica reversibilaNecompetitivainhibitorul şi substratul nu concurează pentru acelaşi situs a moleculei

enzimatice, fiecare legându-se în locuri diferite. Aceasta explică independenţa gradului de inhibiţie de concentraţia substratului.

Km nu se modifică, în schimb este modificată Vmax.

Inhibitia enzimatica reversibila

Influenta efectorilor asupra vitezei reactiilor enzimatice

Activatori enzimatici = substante care stimuleaza activitatea enzimelor = efectori pozitivi ai enzimelor

Activarea enzimelor:Directa- cand este influentata formarea complexului ESExemplu: Activarea prin ioni (Mg 2+, Mn2+, Co2+, Zn2+. Cl-) a fosforilazelor, fosfoglucomutazelor.

Indirecta- cand activarea se refera la indepartarea unui inhibitor din sistem.

Exemplu: Activarea prin antiinhibitie prin inlaturarea subunitatilor reglatoare a proteinkinazei A in urma conjugarii cu AMPc.

enzime

Documents