ENENZZIMELEIMELE

OBIECTIVELE:OBIECTIVELE: Natura chimică şi rolul biologic al enzimelor. Dovezile Natura chimică şi rolul biologic al enzimelor. Dovezile

naturii proteice a enzimelor. Diferenţa dintre acţiunea naturii proteice a enzimelor. Diferenţa dintre acţiunea enzimelor şi catalizatorilor nebiologici.enzimelor şi catalizatorilor nebiologici.

Structura enzimelor. Proenzimele (zimogenii). Noţiune Structura enzimelor. Proenzimele (zimogenii). Noţiune despre centrul activ şi centrul alosteric al enzimelor. despre centrul activ şi centrul alosteric al enzimelor.

Izoenzimele şi rolul lor.Izoenzimele şi rolul lor. Cofactorii enzimelor. Coenzimele şi ionii metalici. Cofactorii enzimelor. Coenzimele şi ionii metalici.

Funcţiile de coenzime a vitaminelor şi Funcţiile de coenzime a vitaminelor şi microelementelor.microelementelor.

Natura chimică (structura) vitaminelor B1, B2, B6, PP Natura chimică (structura) vitaminelor B1, B2, B6, PP şi rolul lor ca coenzime.şi rolul lor ca coenzime.

Mecanismul de acţiune al enzimelor. Centrul activ al Mecanismul de acţiune al enzimelor. Centrul activ al enzimelor şi rolul lui în formarea şi transformarea enzimelor şi rolul lui în formarea şi transformarea complecşilor intermediari dintre enzimă şi substrat. complecşilor intermediari dintre enzimă şi substrat. Rolul modificărilor conformaţionale reciproce ale Rolul modificărilor conformaţionale reciproce ale moleculei enzimei şi substratului la favorizarea moleculei enzimei şi substratului la favorizarea catalizei (reacţiei). catalizei (reacţiei).

Nomenclatura (denumirea) şi clasificarea enzimelor. Nomenclatura (denumirea) şi clasificarea enzimelor. Caracteristica generală a claselor şi subclaselor Caracteristica generală a claselor şi subclaselor principale de enzime. Numărul de cod al enzimei.principale de enzime. Numărul de cod al enzimei.

ENZIMĂ – de la grecENZIMĂ – de la grecesculescul“E“ENN ZYM ZYMEE”-”- în drojdi în drojdiii

Enzime – catalizatori biologici de Enzime – catalizatori biologici de natură proteică, ce măresc viteza natură proteică, ce măresc viteza rreaceacţiţiilorilor chimice chimice

E- acţionează strict într-o anumită E- acţionează strict într-o anumită consecutivitate şi cu o anumită consecutivitate şi cu o anumită specificitatespecificitate

Enzimologie-Enzimologie- şştiinţa,tiinţa,

ce sece se ocupăocupăcu studiereacu studierea E E

Enzimodiagnostica Enzimodiagnostica - - este determinarea este determinarea

activitătii E, activitătii E, care se pot modifica încare se pot modifica în

diferite patologii cu diferite patologii cu scop de diagnoză.scop de diagnoză.

Enzimoterapia Enzimoterapia - - este utilizarea E,este utilizarea E,

extrase şi purificate sau extrase şi purificate sau sintetizate în laborator,sintetizate în laborator,

în tratamentul în tratamentul diferitor patologii.diferitor patologii.

Natura chimică a ENatura chimică a E E- sunt proteineE- sunt proteine şi posedă toate şi posedă toate

proprietăţile fizico-chimice specifice proprietăţile fizico-chimice specifice acestor molecule (solubilitate, proprietăţi acestor molecule (solubilitate, proprietăţi osmotice, sarcină electrică netă, osmotice, sarcină electrică netă, denaturare termică)denaturare termică)

Dovezile experimentale:Dovezile experimentale:1.1. Sunt alcătuite din AASunt alcătuite din AA2.2. Prezintă macromoleculePrezintă macromolecule3.3. În apă formează sol. coloidale cu În apă formează sol. coloidale cu

propriet. sale specificepropriet. sale specifice4.4. Prezintă electroliţi amfoliţiPrezintă electroliţi amfoliţi5.5. Se supun denaturăriiSe supun denaturării6.6. Au fost sintetizate în condiţii de laborator Au fost sintetizate în condiţii de laborator

din AA (ribonucleaza, lizozima)din AA (ribonucleaza, lizozima)

Asemănările E cu Asemănările E cu catalizatorii neorganicicatalizatorii neorganici

1.1. catalizează numai reacţiile posibile catalizează numai reacţiile posibile din punct de vedere energeticdin punct de vedere energetic

2.2. nu modifică echilibrul reacţiilor nu modifică echilibrul reacţiilor reversibilereversibile

3.3. nu modifică direcţia reacţieinu modifică direcţia reacţiei

4.4. nu se consumă în procesul nu se consumă în procesul reacţiilor.reacţiilor.

Deosebirile E de Deosebirile E de catalizatorii neorganicicatalizatorii neorganici

1.1. Viteza catalizei enzimatice este cu mult mai Viteza catalizei enzimatice este cu mult mai mare decât a celei nebiologice (1 mg de Fe în mare decât a celei nebiologice (1 mg de Fe în componenţa catalazei poate înlocui o tonă de componenţa catalazei poate înlocui o tonă de Fe metalic).Fe metalic).

2.2. E posedă specificitate înaltă.E posedă specificitate înaltă.3.3. E catalizează reacţiile chimice în condiţii blânde E catalizează reacţiile chimice în condiţii blânde

(presiunea obişnuită, temperatura 37C, pH (presiunea obişnuită, temperatura 37C, pH aproape neutru).aproape neutru).

4.4. E catalizează reacţiile fără formarea produselor E catalizează reacţiile fără formarea produselor intermediare – randamentul este de 100%intermediare – randamentul este de 100%

5.5. Activitatea E, de aici şi reacţiile enzimatice se Activitatea E, de aici şi reacţiile enzimatice se reglează.reglează.

6.6. Viteza reacţiilor este direct proporţională cu Viteza reacţiilor este direct proporţională cu cantitatea E.cantitatea E.

Structura enzimelorStructura enzimelor Masa moleculară a E e de mii de ori mai Masa moleculară a E e de mii de ori mai

mare decât masa moleculară a mare decât masa moleculară a substratului (S)substratului (S)

SS - substanţa asupra căreia acţionează E - substanţa asupra căreia acţionează E E acţionează nu cu toată molecula dar cu E acţionează nu cu toată molecula dar cu

un anumit sector – denumit un anumit sector – denumit centrul activ centrul activ (CA) (CA)

CACA - locul care asigură interacţiunea E cu - locul care asigură interacţiunea E cu S şi transformarea ulterioară a acestuia.S şi transformarea ulterioară a acestuia.

Particularităţile CAParticularităţile CA

1.1. Este o combinare unicală în spaţiu şi în timp Este o combinare unicală în spaţiu şi în timp a anumitor resturi de AAa anumitor resturi de AA

2.2. E o structură tridimensională (AA aflaţi în E o structură tridimensională (AA aflaţi în locuri diferite)locuri diferite)

3.3. Are formă de adâncitură sau cavitate, Are formă de adâncitură sau cavitate, căptuşită cu AA hidrofobi,unde nu-i acces de căptuşită cu AA hidrofobi,unde nu-i acces de apă (ex. când apa este un reagent al reacţiei)apă (ex. când apa este un reagent al reacţiei)

4.4. Ocupă o parte relativ mică din volumul E şi Ocupă o parte relativ mică din volumul E şi majoritatea resturilor de AA în molecula E nu majoritatea resturilor de AA în molecula E nu contactează cu Scontactează cu S

5.5. S relativ slab se leagă cu ES relativ slab se leagă cu E6.6. CA eCA este alcătuit din 2 sectoare: ste alcătuit din 2 sectoare: Sectorul de contact (de legare)Sectorul de contact (de legare) Sectorul cataliticSectorul catalitic

Centrul alostericCentrul alosteric Unele E posedă şi un alt centru (sau alte Unele E posedă şi un alt centru (sau alte

centre) decît cel activ – centru alosteric (allo centre) decît cel activ – centru alosteric (allo stereos –alt loc)stereos –alt loc)

C alosC alos - are o poziţie spaţială pentru fixarea - are o poziţie spaţială pentru fixarea metabolitului reglator, numit metabolitului reglator, numit efector sau efector sau modulatormodulator

Modulatorii se fixează necovalent şi pot fi: Modulatorii se fixează necovalent şi pot fi: activatori sau inhibitoriactivatori sau inhibitori

E cu centrul alos – se numesc E alosterice sau E cu centrul alos – se numesc E alosterice sau reglatoarereglatoare

La fixarea modulatorului, E alos îşi modifică La fixarea modulatorului, E alos îşi modifică conformaţia. Modulatorii accelerează sau conformaţia. Modulatorii accelerează sau inhibă utilizarea S de enzima respectivă.inhibă utilizarea S de enzima respectivă.

Enzime alostericeEnzime alosterice Moleculele enzimelor alosterice sunt mai Moleculele enzimelor alosterice sunt mai

mari, mai complexe şi sunt oligomere paremari, mai complexe şi sunt oligomere pare Au cinetica lor – viteza reacţiilor în Au cinetica lor – viteza reacţiilor în

dependenţă de c% S are formă sigmoidală, dependenţă de c% S are formă sigmoidală, dar nu hiperbolică, cauzată de urmările dar nu hiperbolică, cauzată de urmările interacţiunii între protomerii ce leagă S în interacţiunii între protomerii ce leagă S în mod cooperativmod cooperativ

Sunt 2 tipuri de E alostericeSunt 2 tipuri de E alosterice1.1. Homotrope - modulatorul şi S constituie Homotrope - modulatorul şi S constituie

aceeaşi substanţă Acumularea S activează v aceeaşi substanţă Acumularea S activează v reacţiei catalizate de această E (ex: alcoolul reacţiei catalizate de această E (ex: alcoolul activează alcoolDH, E ce îl scindează)activează alcoolDH, E ce îl scindează)

2.2. Heterotrope - modulatorul se deosebeşte Heterotrope - modulatorul se deosebeşte după structură de S. după structură de S.

Cofactorii enzimelorCofactorii enzimelor Deosebim:Deosebim:1.1. E simple – alcătuite numai din AA E simple – alcătuite numai din AA 2.2. E conjugate - E conjugate - ssuunt formate dinnt formate din::a. a. partea proteică partea proteică - - apoenzimapoenzimăă b. b. partea neproteică partea neproteică - - cocofactorfactor.. CofactoriCofactori – molecule (sau ioni) mici, mai stabili – molecule (sau ioni) mici, mai stabili

la acţiune decât apola acţiune decât apoE E ((gr prosteticgr prostetică, Co; ioni ă, Co; ioni metalici)metalici)

Cofactorul strâns legat în structura E – Cofactorul strâns legat în structura E – grupare prosteticăgrupare prostetică

Cofactorul slab legat, uşor disociabil – Cofactorul slab legat, uşor disociabil – coenzimăcoenzimă

În calitate de cofactori apar frecvent În calitate de cofactori apar frecvent cationii cationii unor metaleunor metale şi, foarte rar, unii anioni şi, foarte rar, unii anioni

Rolul CoRolul Co

1.1. stabilizează conformaţia activă a stabilizează conformaţia activă a moleculeimoleculei

2.2. Prezintă veriga de legătură între S Prezintă veriga de legătură între S şi CA prin leg. coordinativeşi CA prin leg. coordinative

3.3. Co pot îndeplini actul de cataliză Co pot îndeplini actul de cataliză

Ex. – transportul electronilorEx. – transportul electronilor

Clasificarea CoClasificarea Co Co vitaminiceCo vitaminice1.1. TiaminiceTiaminice2.2. FlaviniceFlavinice3.3. NicotinamidiceNicotinamidice4.4. PiridoxinicePiridoxinice5.5. FoliceFolice6.6. CobamidiceCobamidice7.7. BiotiniceBiotinice8.8. lipoicelipoice Co nevitaminice Co nevitaminice (nucleotidice; metaloporfirinice,peptidice)(nucleotidice; metaloporfirinice,peptidice)

Coenzimele tiaminiceCoenzimele tiaminice Derivaţii Derivaţii

vitaminei B1vitaminei B1 TMP, TDP (TPP)-TMP, TDP (TPP)-cocarboxilaza, TTPcocarboxilaza, TTP Rolul:Rolul:1.1. Decarboxilarea Decarboxilarea

oxidativă a oxidativă a piruvatuluipiruvatului

2.2. Decarboxilarea Decarboxilarea oxidativă a oxidativă a αα cetoglutaratuluicetoglutaratului

3.3. Reacţii de Reacţii de transcetolaretranscetolare

Coenzimele flaviniceCoenzimele flavinice Derivaţi ai vitaminei Derivaţi ai vitaminei

B2B2 FMN FMN şi FADşi FAD Rolul:Rolul:1.1. Participă în reacţiile Participă în reacţiile

de oxido-reducere:de oxido-reducere:2.2. Dezaminarea AADezaminarea AA3.3. Degradarea Degradarea

aldehidelor aldehidelor (aldehidDH)(aldehidDH)

4.4. Degradarea Degradarea purinelor purinelor (xantinoxidaza)(xantinoxidaza)

5.5. Ciclul Krebs Ciclul Krebs (succinatDH)(succinatDH)

6.6. Oxidarea AGOxidarea AG7.7. DOP DOP

(dihidrolipoilDH)(dihidrolipoilDH)

Coenzimele Coenzimele nicotinamidicenicotinamidice

Sunt derivaţi ai Sunt derivaţi ai vitaminei PP –niacina, vitaminei PP –niacina, niacinamida, B5niacinamida, B5

se include în structura se include în structura a 2 Co- NAD şi NADPa 2 Co- NAD şi NADP

RolulRolul Participă în reacţiile Participă în reacţiile

de oxido-reducere de oxido-reducere (dehidrogenarea S –(dehidrogenarea S –transferul unui hibrid transferul unui hibrid ion (H+ şi 2 e). Alt ion (H+ şi 2 e). Alt proton rămâne în proton rămâne în soluţie H+soluţie H+

Coenzimele Coenzimele nicotinamidicenicotinamidice

Coenzimele piridoxiniceCoenzimele piridoxinice

Derivaţi a vitaminei Derivaţi a vitaminei B6B6

Co – piridoxalfosfat Co – piridoxalfosfat şi piridoxaminfosfatşi piridoxaminfosfat

Rolul:Rolul:

1.1. Transaminarea AATransaminarea AA

2.2. Decarboxilarea AADecarboxilarea AA

3.3. TranssulfurareaTranssulfurarea

Ionii de metale –cofactori Ionii de metale –cofactori ai Eai E După modul de legare şi rolul ionului metaDupă modul de legare şi rolul ionului metallic ic

E sunt:E sunt: Metaloenzime Metaloenzime care conţin în calitate de care conţin în calitate de

cofactori ioni de metale, strâns legaţi de apoEcofactori ioni de metale, strâns legaţi de apoE Exemple: Exemple: 1.1. Citocromi, peroxidaza, catalaza (Fe)Citocromi, peroxidaza, catalaza (Fe)2.2. Citocromoxidaza (Cu)Citocromoxidaza (Cu)3.3. alcoolDH; carboxipeptidaza (Zn)alcoolDH; carboxipeptidaza (Zn) E metaloactiveE metaloactive – a căror activitate creşte în – a căror activitate creşte în

prezenţa ionului metalic, care leagă metalul prezenţa ionului metalic, care leagă metalul slab (lipazele – Ca; amilaza salivară - Cl)slab (lipazele – Ca; amilaza salivară - Cl)

Metalele sunt fixate de apoenzimă prin Metalele sunt fixate de apoenzimă prin legături electrostatice la care participă legături electrostatice la care participă resturile de AA acizi (Asp, Glu) sau bazici resturile de AA acizi (Asp, Glu) sau bazici (Arg, Lyz, His)(Arg, Lyz, His)

Ionii metalici ce intră în Ionii metalici ce intră în componenţa metaloenzimelor componenţa metaloenzimelor îndeplinesc următoarele funcţii:îndeplinesc următoarele funcţii:

1.1. Stabilizează structura EStabilizează structura E

2.2. Participă la legarea SParticipă la legarea S

3.3. Participă nemijlocit la catalizăParticipă nemijlocit la cataliză

4.4. Fixarea cofactorului la apoE (ex: Zn Fixarea cofactorului la apoE (ex: Zn leagă NAD la alcoolDH)leagă NAD la alcoolDH)

Co pantotenice (B3)- HS-Co pantotenice (B3)- HS-CoACoA

1.1. biosinteza AGbiosinteza AG2.2. biosinteza Colbiosinteza Col3.3. sinteza corpilor cetonicisinteza corpilor cetonici4.4. Oxidarea AGOxidarea AG5.5. Ciclul KrebsCiclul Krebs6.6. Sinteza aminolevulinatuluiSinteza aminolevulinatului7.7. DOPDOP8.8. DO a alfa cetoglutaratuluiDO a alfa cetoglutaratuluiTransferul grupelor acil Transferul grupelor acil

Co biotinice – vitamina HCo biotinice – vitamina H

Gluconeogeneză (I cale –Gluconeogeneză (I cale –piruvatdecarboxilaza)piruvatdecarboxilaza)

Sinteza AG (formarea lui malonil Sinteza AG (formarea lui malonil CoA)CoA)

Transformarea propionil-CoA în Transformarea propionil-CoA în succinil CoA (oxidarea AG cu număr succinil CoA (oxidarea AG cu număr impar)impar)

Intervine în catabolismul LeuIntervine în catabolismul Leu

Co cobamidice – B12 -Co cobamidice – B12 -ciancobalaminaciancobalamina

Vitamină antipernicioasă pentru om şi Vitamină antipernicioasă pentru om şi factor de creştere pentru factor de creştere pentru microorganismemicroorganisme

În ficat sunt 3 compuşi cobalaminici: În ficat sunt 3 compuşi cobalaminici: meti-; hidroxo- şi deoxiadenozil-meti-; hidroxo- şi deoxiadenozil-cobalaminăcobalamină

Rolul:Rolul:1.1. Co pentru unele transmetilaze Co pentru unele transmetilaze

(homocisteină – metionină)(homocisteină – metionină)2.2. Co pentru anumite mutaze (izomeraze)- Co pentru anumite mutaze (izomeraze)-

metilmalonil Co A---- succinil CoAmetilmalonil Co A---- succinil CoA

Co folice sau pteridiniceCo folice sau pteridinice

Bc-acidul folicBc-acidul folic Forma activă- acidul tetrahidrofolicForma activă- acidul tetrahidrofolic Rol: transferul grupărilor cu un C: Rol: transferul grupărilor cu un C:

metil (CH3), metilen(-CH2), formil metil (CH3), metilen(-CH2), formil (COH), formimino (CH=NH)(COH), formimino (CH=NH)

Mecanismul de acţiune Mecanismul de acţiune al Eal E

Pentru decurgerea unei reacţii este necesar ca Pentru decurgerea unei reacţii este necesar ca molecula de S şi E să contacteze între ele, molecula de S şi E să contacteze între ele, pentru aceasta e necesar de conştientizarea pentru aceasta e necesar de conştientizarea unei noţiuni ca:unei noţiuni ca:

Energia de activareEnergia de activare – este energia necesară – este energia necesară tuturor moleculelor unui mol de S, care la o tuturor moleculelor unui mol de S, care la o anumită t pot să atingă starea de tranziţie anumită t pot să atingă starea de tranziţie (corespunzătoare apixului barierii energetice )(corespunzătoare apixului barierii energetice )(KJ/mol; kcal/mol)(KJ/mol; kcal/mol)

E - E - micşorează energia de activare ale reacţiilor micşorează energia de activare ale reacţiilor chimice. chimice.

Cu cît mai mult scade energie de activare, cu Cu cît mai mult scade energie de activare, cu atît mai eficient acţionează catalizatorul, şi cu atît mai eficient acţionează catalizatorul, şi cu atît mai mult se accelerează reacţia. atît mai mult se accelerează reacţia.

Enzymes Lower a Reaction’s Activation Energy

Mecanismul de acţiune al enzimelor. Mecanismul de acţiune al enzimelor. Procesul catalizei enzimatice poate fi Procesul catalizei enzimatice poate fi

divizat convenţional în trei stadii:divizat convenţional în trei stadii:

1.1. Difuzia S spre EDifuzia S spre E şi legarea cu CA al E - şi legarea cu CA al E - formarea complexului ES.formarea complexului ES. Prima etapă de Prima etapă de scurtă durată depinde de concentraţia scurtă durată depinde de concentraţia substratului şi de viteza lui de difuzie spre substratului şi de viteza lui de difuzie spre centrul activ al enzimei.centrul activ al enzimei.

Mecanismul de acţiune Mecanismul de acţiune al Eal E

2. 2. Transformarea complexului primar ES în unul sau Transformarea complexului primar ES în unul sau cîteva complexe activate - ES*, ES**cîteva complexe activate - ES*, ES** ( este cea ( este cea mai lentă ) La această etapă are loc dereglarea mai lentă ) La această etapă are loc dereglarea legăturilor S, ruperea lor sau formarea noilor legăturilor S, ruperea lor sau formarea noilor legături în urma interacţiunii grupelor catalitice legături în urma interacţiunii grupelor catalitice ale E.ale E.

3. Despărţirea produselor reacţiei de CA al E şi 3. Despărţirea produselor reacţiei de CA al E şi difuzia lor în mediul ambiant (difuzia lor în mediul ambiant (complexul EP complexul EP disociază în E şi Pdisociază în E şi P).).

Ipoteza “lacăt-cheie” (Fischer) şi Ipoteza “lacăt-cheie” (Fischer) şi “coincidenţa forţată” (Kochland)“coincidenţa forţată” (Kochland) Modelul clasic (Emil FischerModelul clasic (Emil Fischer) )

consideră că potrivirea S cu CA al E consideră că potrivirea S cu CA al E este analog cu potrivirea “lacăt-cheie”. este analog cu potrivirea “lacăt-cheie”. Acest model presupune o rigiditate a Acest model presupune o rigiditate a structurii enzimei în zona CA.structurii enzimei în zona CA.

modelul Kochland, numit “centrul modelul Kochland, numit “centrul activ indus”- potrivire indusăactiv indus”- potrivire indusă , , presupune că CA nu este rigid, că presupune că CA nu este rigid, că forma acestuia se modifică în forma acestuia se modifică în momentul legării S.momentul legării S.

ConceptConceptulul clasic clasic "lacăt- "lacăt- cheiecheie

E+S-- ES- E+PE+S-- ES- E+P

ConceptConceptulul coencidenţei inductive coencidenţei inductive “coincidenţa forţată” (Kochland)“coincidenţa forţată” (Kochland)

Mecanismul de acţiune Mecanismul de acţiune al Eal E

La nivel molecular acţiunea E poate fi lămurită prin La nivel molecular acţiunea E poate fi lămurită prin următoarele efecte:următoarele efecte:

1.1. Efectul de orientare a substratelorEfectul de orientare a substratelor (CA al E (CA al E fixează S şi le orientează într-un mod convenabil fixează S şi le orientează într-un mod convenabil pentru acţiunea gr. catalitice)pentru acţiunea gr. catalitice)

2.2. Efectul de deformare a SEfectul de deformare a S (după unirea în CA (după unirea în CA molecula S se întinde, se deformează –favorizând molecula S se întinde, se deformează –favorizând scindarea ei)scindarea ei)

3.3. Cataliza acido-bazicăCataliza acido-bazică (în procesul fixării S în CA (în procesul fixării S în CA asupra lui acţionează grupele electrofile ale asupra lui acţionează grupele electrofile ale sectorului catalitic, are loc redistribuirea densităţii sectorului catalitic, are loc redistribuirea densităţii electronice în S şi ruperea legăturilor din Selectronice în S şi ruperea legăturilor din S

4.4. Cataliza covalentăCataliza covalentă – formarea legăturilor – formarea legăturilor covalente între CA şi S, complexul ES e foarte covalente între CA şi S, complexul ES e foarte instabil, uşor disociază eliberând P reacţieiinstabil, uşor disociază eliberând P reacţiei

Clasificarea actuală a Clasificarea actuală a enzimelor.enzimelor.

Toate Toate E E se împart în se împart în şase claseşase clase, , clasele în subclase, clasele în subclase, subclasele în subsubclase, subclasele în subsubclase, numărul său de ordin. numărul său de ordin. Ex: LDH - 1.1.1.27Ex: LDH - 1.1.1.27 ClasaClasa reprezintă reprezintă tipul de reacţie, catalizat de tipul de reacţie, catalizat de

enzimeenzime SubclasaSubclasa – precizează acţiunea E, deoarece indică – precizează acţiunea E, deoarece indică

natura grupării chimice a S, atacat de Enatura grupării chimice a S, atacat de E SubsubclasaSubsubclasa – precizează natura legăturii S atacat – precizează natura legăturii S atacat

sau natura acceptorului care participă la reacţiisau natura acceptorului care participă la reacţii Denumirea EDenumirea E – denumirea S +tipul reacţiei – denumirea S +tipul reacţiei

catalizate +azacatalizate +aza

Clasificarea actuală a Clasificarea actuală a enzimelorenzimelor

1.1. Oxidoreductaze, catalizează reacţiii de oxido-Oxidoreductaze, catalizează reacţiii de oxido-reducere;reducere;

2.2. Transferaze, catalizează transferuri grupeTransferaze, catalizează transferuri grupelor lor funcţionale de la un S la altul (metil, amino, funcţionale de la un S la altul (metil, amino, acil,)acil,);;

3.3. HidrolazeHidrolaze catalizează catalizează scindări de legături scindări de legături covalentecovalente cu adiţionarea apei cu adiţionarea apei ;;

4.4. Liaze, catalizează ruperLiaze, catalizează rupereaea leg leg.. C-C, C-S şi C-N; C-C, C-S şi C-N; fără adiţionarea apei, adiţia la legături duble fără adiţionarea apei, adiţia la legături duble şi reacţiile inverse. şi reacţiile inverse.

5.5. Izomeraze, catalizează toate tipurile de Izomeraze, catalizează toate tipurile de transformări în cadrul uneia şi aceleaşi transformări în cadrul uneia şi aceleaşi moleculă moleculă ;;

6.6. Ligaze (sintetaze), catalizează formarea de Ligaze (sintetaze), catalizează formarea de legături între carbon şi O, S, N, cuplate cu legături între carbon şi O, S, N, cuplate cu hidroliza legăturilor macroergicehidroliza legăturilor macroergice (utilizarea (utilizarea ATP)ATP)..

Clasificarea enzimelorClasificarea enzimelor. .

-- catalizează formarea de legături catalizează formarea de legături între carbon şi O, S, N, cuplate cu între carbon şi O, S, N, cuplate cu hidroliza legăturilor macroergicehidroliza legăturilor macroergice (utilizarea ATP)(utilizarea ATP)..

- - catalizează reacţiii de oxido-catalizează reacţiii de oxido-reducere;reducere;

-catalizează transferuri catalizează transferuri grupegrupelor funcţionale de la un Slor funcţionale de la un S la altul (metil, amino, acil,)la altul (metil, amino, acil,);;

-catalizează catalizează scindări de scindări de legături covalentelegături covalente cu cu adiţionarea apeiadiţionarea apei ;;

-catalizează rupercatalizează rupereaea leg leg.. C-C, C-C,C-S şi C-N;C-S şi C-N; fără adiţionarea fără adiţionarea apei, adiţia la legături duble apei, adiţia la legături duble şi reacţiile inverse.şi reacţiile inverse.

-catalizează toate tipurile decatalizează toate tipurile detransformări în cadrul uneiatransformări în cadrul uneiaşi aceleaşi moleculă şi aceleaşi moleculă ;;

IzoenzimeleIzoenzimele forme moleculare multiple ale E (la aceeaşi forme moleculare multiple ale E (la aceeaşi

specie, în acelaşi ţesut, în aceeaşi celulă), ce specie, în acelaşi ţesut, în aceeaşi celulă), ce se deosebesc prin structura chimică şi se deosebesc prin structura chimică şi proprietăţile cinetice, dar catalizează aceeaşi proprietăţile cinetice, dar catalizează aceeaşi reacţie chimicăreacţie chimică

Sunt E cu structură cuaternară, alcătuite din Sunt E cu structură cuaternară, alcătuite din cel puţin 2 protomeri diferiţicel puţin 2 protomeri diferiţi

Ex. LDH (lactat – piruvat)Ex. LDH (lactat – piruvat) Prezintă un tetramer, alcătuit din 2 tipuri de Prezintă un tetramer, alcătuit din 2 tipuri de

subunităţi (H – inimă; M- muşchi) în diferite subunităţi (H – inimă; M- muşchi) în diferite raporturi; codificate de gene diferite.raporturi; codificate de gene diferite.

HHHH – inimă; HHHM;HHMM; HMMM; HHHH – inimă; HHHM;HHMM; HMMM; MMMM – muşchiMMMM – muşchi

Izoenzimele diferă între ele prin V max de Izoenzimele diferă între ele prin V max de cataliză, prin sensibilitatea faţă de modulatorii cataliză, prin sensibilitatea faţă de modulatorii alostericialosterici

Raportul dintre aceste catene Raportul dintre aceste catene este diferit in fiecare este diferit in fiecare izoenzima. La electroforeza se izoenzima. La electroforeza se separa 5 izoenzime: HHHH; separa 5 izoenzime: HHHH; HHHM; HHMM; HMMM; HHHM; HHMM; HMMM; MMMM;MMMM;

Rolul acestor E consta in aceia Rolul acestor E consta in aceia ca ele faciliteaza adaptarea ca ele faciliteaza adaptarea metabolismului in diferite metabolismului in diferite tesuturi.tesuturi.

Ex: in miocard predomina Ex: in miocard predomina HHHH aceasta HHHH aceasta iizoenzima este zoenzima este inhibata de cinhibata de căătre piruvat tre piruvat deacedeaceeea orienteaza orienteazăă oxidarea oxidarea piruvatului pe cale aeroba. Pe piruvatului pe cale aeroba. Pe cind fraccind fracţţia M4 este activatia M4 este activatăă de catre piruvat de catre piruvat şşi orienteazi orienteazăă transformarea piruvatului pe transformarea piruvatului pe cale anaerobcale anaerobăă spre lactat. spre lactat.

Proprietăţile generale Proprietăţile generale ale enzimelorale enzimelor

Obiectivele:Obiectivele:11. . Proprietăţile generale ale E (termolabilitatea, specificitatea), Proprietăţile generale ale E (termolabilitatea, specificitatea),

acţiunea pH-ului asupra activităţii enzimatice.acţiunea pH-ului asupra activităţii enzimatice.2. 2. Activarea şi inhibarea enzimelor:Activarea şi inhibarea enzimelor: a) mecanismele de activare (proteoliza parţială, activarea a) mecanismele de activare (proteoliza parţială, activarea

alosterică, autostructurarea cuaternară, fosforilarea şi alosterică, autostructurarea cuaternară, fosforilarea şi defosforilarea, reactivarea).defosforilarea, reactivarea).

b) mecanismele de inhibiţie (specifică şi nespecifică, b) mecanismele de inhibiţie (specifică şi nespecifică, reversibilă şi ireversibilă, alosterică şi competitivă).reversibilă şi ireversibilă, alosterică şi competitivă).

3. 3. Organizarea enzimelor în celulă (ansamblurile enzimatice, Organizarea enzimelor în celulă (ansamblurile enzimatice, compartimentalizarea). Reglarea activităţii enzimatice în compartimentalizarea). Reglarea activităţii enzimatice în celulă — importanţa principiului de retroinhibitie.celulă — importanţa principiului de retroinhibitie.

4. 4. Deosebirea privind componenţa enzimatică a organelor şi Deosebirea privind componenţa enzimatică a organelor şi ţesuturilor. Enzimele organospecifice. Modificarea ţesuturilor. Enzimele organospecifice. Modificarea activităţii enzimatice în diferite afecţiuni activităţii enzimatice în diferite afecţiuni (enzimodiagnosticul).(enzimodiagnosticul).

5. 5. Metodele de obţinere şi purificare ale enzimelor. Metodele de obţinere şi purificare ale enzimelor. Cromatografia de afinitate.Cromatografia de afinitate.

6. 6. Utilizarea enzimelor în practica medicală. Întrebuinţarea Utilizarea enzimelor în practica medicală. Întrebuinţarea enzimelor imobilizate în medicină.enzimelor imobilizate în medicină.

7. 7. Unităţile de activitate ale enzimelor.Unităţile de activitate ale enzimelor.8. 8. Metodele de determinare a activităţii enzimelor.Metodele de determinare a activităţii enzimelor.

Factorii Factorii care influienţiază care influienţiază activitatea Eactivitatea E

TemperaturaTemperatura PHPH Concentraţia SConcentraţia S Concentraţia EConcentraţia E electroliţiielectroliţii

Termolabilitatea (t°)Termolabilitatea (t°) E – sunt termolabileE – sunt termolabile t optimă a majorităţii E se află t optimă a majorităţii E se află

în limitele 20- 40 gradeîn limitele 20- 40 grade odată cu creşterea odată cu creşterea t cu 10 t cu 10

gradegrade (d (dacă luăm punctacă luăm punctuul de l de plecare 0 gradeplecare 0 grade)) - V reacţiei - V reacţiei enzimatice sporeşte de 1,5 enzimatice sporeşte de 1,5 ori, atingând max la t ori, atingând max la t 40grade.40grade.

Majorarea de mai departe Majorarea de mai departe duce la micşorarea activităţiiduce la micşorarea activităţii enzimatice ceea ce enzimatice ceea ce mărturiseşte despre mărturiseşte despre denaturarea proteineidenaturarea proteinei. La 100 . La 100 grade toate E organismului grade toate E organismului sunt inactive. Unele E a sunt inactive. Unele E a microorganismelor termofile microorganismelor termofile sunt active la sunt active la t det de 80 grade. 80 grade.

La t joase E sLa t joase E se inactivează e inactivează (excepţii: catalaza: activitate (excepţii: catalaza: activitate max la t=0 grade)max la t=0 grade)

Termolabilitatea (t°)Termolabilitatea (t°) CreştereaCreşterea vitezei reacţiei vitezei reacţiei

odată cu creşterea t° este odată cu creşterea t° este înterpretată prin prisma înterpretată prin prisma "energiei de activare". "energiei de activare". Pentru fiecare Pentru fiecare EE se poate se poate stabili o t° optimă la care stabili o t° optimă la care VV a atingetinge valoarea max, valoarea max, mai departe mai departe VV scade din scade din cauza denaturcauza denaturăriiării..

AcAcţţiunea pH asupra activitiunea pH asupra activităţiiăţii enzimaticeenzimatice

Fiecare Fiecare E E are un pH optim are un pH optim propriu propriu la la care care îîşi manifestă activitatea maximală. şi manifestă activitatea maximală.

Majoritatea Majoritatea EE celulare au pH-ul optim celulare au pH-ul optim- - 7,4 7,4 ( (excepţiiexcepţii: : hidrolazele acide hidrolazele acide lizozomalelizozomale pH= pH= 5 5;; monoaminooxidaza monoaminooxidaza din membrana mitocondrialdin membrana mitocondrialăă externa externa pH=pH= 10 10))..

La La EE digestive pH-lui optim este cel al digestive pH-lui optim este cel al sediului lor de acsediului lor de acţţiune:iune:

Pepsina – Pepsina – pHpH 1,5 – 2, 1,5 – 2, Amilaza pancreatică - Amilaza pancreatică - pHpH 6,4-7,2 6,4-7,2, , Tripsina - Tripsina - pHpH 7, 7,8 8 Arginaza- Arginaza- pHpH 9,5-10 9,5-10 etc. etc. In CA al E se află grupări ionizabile, In CA al E se află grupări ionizabile,

acide sau baziceacide sau bazice. A. Acestea cestea interacţionează direct cu ionii H+ si interacţionează direct cu ionii H+ si OH-, rezultatul fiind creşterea sau OH-, rezultatul fiind creşterea sau scăderea gradului lor de disocierescăderea gradului lor de disociere

Dependenţa activităţii Dependenţa activităţii EE de variaţia pH- de variaţia pH-ului este deseori descrisă de o curbă în ului este deseori descrisă de o curbă în forma de clopot. forma de clopot.

Deci mărind sau micşorind pH-ul Deci mărind sau micşorind pH-ul mediului, se poate regla activitatea mediului, se poate regla activitatea catalitica a catalitica a EE. .

pH pH optim optim e dependent dee dependent de:: gradul de gradul de ionizare a grupelor functionale, ionizare a grupelor functionale, afinităţii afinităţii EE faţă de faţă de SS, stabilităţii , stabilităţii EE..

De De [[EE]] – în condiţii – în condiţii standard 2 mol de E într-o standard 2 mol de E într-o anumită perioadă de timp anumită perioadă de timp vor transforma de 2 ori mai vor transforma de 2 ori mai multe molecule decît 1 mol multe molecule decît 1 mol de E (relaţie direct de E (relaţie direct proporţională).proporţională).

DeDe [ [SS]] – în perioada iniţială – în perioada iniţială a reacţiei V creşte pe a reacţiei V creşte pe măsură ce creşte [S]. La un măsură ce creşte [S]. La un moment dat cînd CA al E se moment dat cînd CA al E se ocupă de S – V nu mai ocupă de S – V nu mai creşte. Ea rămîne creşte. Ea rămîne constantă şi corespunde V constantă şi corespunde V max a reacţiei.max a reacţiei.

SpecificitateaSpecificitatea

este capacitatea unei este capacitatea unei EE de a selecta de a selecta dintr-un număr de compuşi dintr-un număr de compuşi SS particular.particular.

este o proprietate a este o proprietate a EE, care institu, care instituiie e eficieneficienţăţă şi ordine în metabolism, şi ordine în metabolism, prevenind desfăşurarea lui haotică.prevenind desfăşurarea lui haotică.

este condiţionata de este condiţionata de complimentaritatea conformaţională şi complimentaritatea conformaţională şi electrostatică între CA al E şi S.electrostatică între CA al E şi S.

Deci fiecare E catalizează un anumit tip Deci fiecare E catalizează un anumit tip de reactii sau transformarea unui de reactii sau transformarea unui anumit S.anumit S.

SpecificitateaSpecificitatea::

Specificitatea de reacţieSpecificitatea de reacţie:: E-catalizează un E-catalizează un anumit tip de reacţie ce stă la baza clasificării enzimelor: o anumit tip de reacţie ce stă la baza clasificării enzimelor: o hidroliza, o reacţie redox, formarea unei legături, etc.hidroliza, o reacţie redox, formarea unei legături, etc.

SSpecificitate de substratpecificitate de substrat: : stereochimicstereochimică,ă, absolută absolută şişi relativă : relativă :

Specificitate sSpecificitate stereotereochimicăchimică - - E catalizează E catalizează transformarea numai a unuia din stereoizomerii posibili.transformarea numai a unuia din stereoizomerii posibili. Ex: Ex: Amilaza scindează legăturile Amilaza scindează legăturile αα 1-4 glucozidice din amidon sau 1-4 glucozidice din amidon sau glicogen şi nu influentează asupra legăturilor glicogen şi nu influentează asupra legăturilor ββ din celuloza. din celuloza.

specificitate specificitate de S de S absolutabsolutăă - - E E catalizează catalizează transformarea doar a unui Stransformarea doar a unui S (a(anhidraza carbonica, nhidraza carbonica, uureazareaza))..

sspecificitatepecificitate de S de S relativrelativăă – – E acţionează nu asupra unor grupe din mol S ci asupra E acţionează nu asupra unor grupe din mol S ci asupra

anumitor legături a anumitei grupe de S (anumitor legături a anumitei grupe de S (proteazele: proteazele: chimotripsina - legatura peptidica, formata de COOH a chimotripsina - legatura peptidica, formata de COOH a Phe, Tyr, Trp; tripsina - de COOH a Lyz si ArgPhe, Tyr, Trp; tripsina - de COOH a Lyz si Arg))..

E catalizează transformarea grupei de substanţe E catalizează transformarea grupei de substanţe asemănătoare (alcoolDH)asemănătoare (alcoolDH)

E catalizează E catalizează transformarea transformarea substanţelor care aparţin substanţelor care aparţin diferitor grupe de compuşi organici (cit. P450)diferitor grupe de compuşi organici (cit. P450)

Mecanismele de activare a EMecanismele de activare a E

Sunt : 1. nespecifice: temperatura , iradiereaSunt : 1. nespecifice: temperatura , iradierea 2. specifice2. specifice- Se activează laSe activează la::1.1. majorarea concentraţiei S cînd este insuficientmajorarea concentraţiei S cînd este insuficient2.2. majorarea cantităţii Emajorarea cantităţii E3.3. introducerea coenzimelor cînd sunt insuficienteintroducerea coenzimelor cînd sunt insuficiente4.4. Introducerea ionilor metalelor Fe, CuIntroducerea ionilor metalelor Fe, Cu- Se cunosc următoarele tipuri de reglare a activităţii Se cunosc următoarele tipuri de reglare a activităţii

enzimatice:enzimatice:- proteoliza limitata proteoliza limitata - Reglare covalentă – fosforilare/ defosforilareReglare covalentă – fosforilare/ defosforilare- Autostructurarea cuaternarăAutostructurarea cuaternară- AlostericăAlosterică- ReactivareReactivare

ProProtteoliză limitatăeoliză limitată Unele enzime (proteine) se sintetizeazUnele enzime (proteine) se sintetizeazăă îîn forma neactivn forma neactivăă de de

precursorprecursor – proenzime (zimogeni) – proenzime (zimogeni)Exemplu:Exemplu:1) enzimele digestiei: pepsinogenul, himotripsinogenul, tripsinogenul, 1) enzimele digestiei: pepsinogenul, himotripsinogenul, tripsinogenul,

proelastaza, procarboxipeptidaza - scindeaza proteinele in stomac proelastaza, procarboxipeptidaza - scindeaza proteinele in stomac şşi i duoden.duoden.

2) coagularea singelui e determinat2) coagularea singelui e determinatăă de cascada de reac de cascada de reacţţii cu activitate ii cu activitate proteoliticproteoliticăă;;

3) hormonii proteici (insulina);3) hormonii proteici (insulina);4) proteinele fibrilare (colagenul).4) proteinele fibrilare (colagenul). MMecanismele de activare a proenzimelor este proteoliza limitata.ecanismele de activare a proenzimelor este proteoliza limitata. Proteoliza limitata - este scindarea (Proteoliza limitata - este scindarea (îînlnlăăturarea) unui sector al turarea) unui sector al

cateneicatenei î în rezultat enzima se restructureazn rezultat enzima se restructureazăă şşi se formeazi se formeazăă CA. CA. H+H+Pepsinogen ------Pepsinogen ------→pepsină→pepsină -42AA-42AA

Importanla biologicImportanla biologicăă a a prezenprezenţţei formelor ei formelor

neneaactive .ctive .

1. Protejaz1. Protejazăă de proteoliz de proteolizăă proteinele proteinele celulelor produccelulelor producăătoare de E.toare de E.

2. Este o forma de rezerv2. Este o forma de rezervăă a E, care a E, care rapid pot fi activate rapid pot fi activate şi şi interven interven îîn n reacreacţţie.ie.

Reglarea covalentăReglarea covalentă (fosforilare-defosforilare) (fosforilare-defosforilare)

Activitatea unor E se modifică Activitatea unor E se modifică prin fosforilare. Fosforilarea prin fosforilare. Fosforilarea se face prin transferul unui se face prin transferul unui rest fosfat de la ATP pe rest fosfat de la ATP pe grupările hidroxil ale unor grupările hidroxil ale unor resturi de Ser, Tre; Tyr din resturi de Ser, Tre; Tyr din componenţa lor. componenţa lor.

Reacţiile de fosforilare sunt Reacţiile de fosforilare sunt catalizate de kinaze specifice. catalizate de kinaze specifice.

Este un proces reversibilEste un proces reversibil E-OH + ATP --------E-OH + ATP --------→ E-O-P → E-O-P

+ADP+ADP Defosforilarea are loc sub Defosforilarea are loc sub

acţiunea fosfotazei specificeacţiunea fosfotazei specificeE-OP +H2OE-OP +H2O--------------→ E-OH +H3PO4→ E-OH +H3PO4

unele enzime sînt active în unele enzime sînt active în forma fosforilată, iar altele în forma fosforilată, iar altele în forma defosforilată. forma defosforilată.

Ex.: glicogen fosforilaza – Ex.: glicogen fosforilaza – activă în forma fosforilată; activă în forma fosforilată; glicogen sintaza – este activă glicogen sintaza – este activă în forma defosforilatăîn forma defosforilată

Autostructurarea cuaternarăAutostructurarea cuaternară

E caracteristic E ce posedă E caracteristic E ce posedă structură cuaternarăstructură cuaternară

Fiecare protomer în parte nu Fiecare protomer în parte nu posedă activitate enzimaticăposedă activitate enzimatică

La asamblarea lor – se modifică La asamblarea lor – se modifică conformaţia fiecărui protomer şi conformaţia fiecărui protomer şi corespunzător se modifică şi corespunzător se modifică şi conformaţia CA, devenind astfel conformaţia CA, devenind astfel favorabil pentru fixarea şi favorabil pentru fixarea şi transformarea Stransformarea S

InhibiInhibiţţia activităţii ia activităţii enzimelorenzimelor

DeosebimDeosebim::1.1. inhibiţieinhibiţie nespecifică (T, pH, agen nespecifică (T, pH, agenţţii denaturării ) ii denaturării ) 2.2. inhibiţie specifică inhibiţie specifică Inhibiiţia stă la baza aciţiunii substaniţelorInhibiiţia stă la baza aciţiunii substaniţelor medicamentoase, medicamentoase,

agenţilor toxici.agenţilor toxici. Inhibiţia poate fi reversibilă şi ireversibilă.Inhibiţia poate fi reversibilă şi ireversibilă. La inhibiiţia ireversibilă inhibitorul covalent se fixează de enzimă La inhibiiţia ireversibilă inhibitorul covalent se fixează de enzimă

sau se leagă atît de puternic încît disociaţia are loc foarte incet.sau se leagă atît de puternic încît disociaţia are loc foarte incet. Exemple: Exemple: ciacianurile se fixează cu Fe 3+ din citocromoxidază ---se nurile se fixează cu Fe 3+ din citocromoxidază ---se

întrerupe LR; ionii metalelor grele (mercur, plumb) inhibă gruparea întrerupe LR; ionii metalelor grele (mercur, plumb) inhibă gruparea SH a multor ESH a multor E

La o inhibiiţie reversibilă - inhibitori se fixeaza slab, necovalent deLa o inhibiiţie reversibilă - inhibitori se fixeaza slab, necovalent de EE

Deosebim:Deosebim:1.1. Inhibiţie competitivăInhibiţie competitivă2.2. Inhibiţie necompetitivăInhibiţie necompetitivă3.3. Inhibiţie prin exces de SInhibiţie prin exces de S4.4. Inhibiţie alostericăInhibiţie alosterică

Inhibiţia competitivăInhibiţia competitivă Inhibitorul Inhibitorul se aseamănă după se aseamănă după

structură cu S. Apare o structură cu S. Apare o competiţie dintre I şi S pentru competiţie dintre I şi S pentru CA. CA. Nu e posibil simultan Nu e posibil simultan fixarea S şi a I. E va fixa pe acel fixarea S şi a I. E va fixa pe acel competitor care se aflcompetitor care se aflăă intr-o intr-o concentraconcentraţţie mai mare.ie mai mare.

E+I ---- EIE+I ---- EI InhibiInhibiţţia competitivă ia competitivă

ddiiminuează viteza catalizei, minuează viteza catalizei, micşorînd cota moleculelor de micşorînd cota moleculelor de enzimă fixatoare a substratului.enzimă fixatoare a substratului.

Exemplu: inhibiExemplu: inhibiţţia enzimei ia enzimei succinatdehidrogesuccinatdehidrogennazei azei (SDH) (SDH) cu malonatcu malonat ( (SDH SDH --oxideaza oxideaza succinatul in fumarat)succinatul in fumarat).. Malonatul inhibMalonatul inhibăă aceasta E aceasta E datoritdatorităă asem asemăănnăării cu S.rii cu S.

Particularitatea principalParticularitatea principalăă a a acestui tip de inhibiacestui tip de inhibiţţie este ca ie este ca poate fi inlpoate fi inlăăturatturatăă cu ad cu adăăugarea ugarea in exes a in exes a SS. .

Inhibiţia necompetitivăInhibiţia necompetitivă

inhibitorul nu se aseamănă ca structura cu inhibitorul nu se aseamănă ca structura cu SS

I şi S se leagă simultan cu E dar locusurile sint I şi S se leagă simultan cu E dar locusurile sint diferitediferite

E+S+IE+S+I--------- --------- →→ESIESI Acest tip de inhibiţie nu se înlătură prin Acest tip de inhibiţie nu se înlătură prin

exces de substrat.exces de substrat. Activitatea I constă în micşorarea numărului Activitatea I constă în micşorarea numărului

turnover al E, dar nu şi numărul de molecule de S. turnover al E, dar nu şi numărul de molecule de S. Cei mai de vaza inhibitori de acest tip în celulele Cei mai de vaza inhibitori de acest tip în celulele

vii sint produsele intermediare ale metabolismului, vii sint produsele intermediare ale metabolismului, care reversibil se fixeaza cu locusuri specifice pe care reversibil se fixeaza cu locusuri specifice pe suprafata unor enzime reglatoare şi modifică suprafata unor enzime reglatoare şi modifică activitatea lor.activitatea lor.

I poate fi înlăturat de substanţe care îl leagă – I poate fi înlăturat de substanţe care îl leagă – numite reactivatori numite reactivatori

Inhibiţia noncompetetivăInhibiţia noncompetetivă – I se – I se leagă la complexul ES, inhibă activitatea Eleagă la complexul ES, inhibă activitatea E

E+S----ES +I-----ESIE+S----ES +I-----ESI Inhibiţie alostericăInhibiţie alosterică - inhibitorul - inhibitorul

(efectorul) se leagă în centrul alosteric al (efectorul) se leagă în centrul alosteric al enzimei, modificând conformaţia enzimei, modificând conformaţia moleculei (structura terţiară) ce are ca moleculei (structura terţiară) ce are ca consecinţă deformarea centrului activ.consecinţă deformarea centrului activ.

inhibiţia prin modificarea inhibiţia prin modificarea covalentăcovalentă a moleculei enzimei - prin a moleculei enzimei - prin fosforilare pe baza ATP-ului. Unele enzime fosforilare pe baza ATP-ului. Unele enzime fosforilate pierd activitatea de exemplu fosforilate pierd activitatea de exemplu enzima glicogensintetazaenzima glicogensintetaza

Inhibiţia prin exces de SInhibiţia prin exces de S – în CA se – în CA se fixează simultan surplus de S – ce nu fixează simultan surplus de S – ce nu poate fi transformat. Este o inhibiţie poate fi transformat. Este o inhibiţie reversibilă – înlăturarea S.reversibilă – înlăturarea S.

RetroinhibiţieRetroinhibiţie - -

Sistemele polienzimatice Sistemele polienzimatice TTipuriipurilele de organizare a de organizare a

sistemelor polienzimaticesistemelor polienzimatice Fiecare celulă a organismului conţine setul său specific Fiecare celulă a organismului conţine setul său specific

de de EE. Unele se găsesc în toate celulele, altele sunt . Unele se găsesc în toate celulele, altele sunt prezente doar în anumite celule sau anumite prezente doar în anumite celule sau anumite compartimente celulare. Funcţia fiecărei compartimente celulare. Funcţia fiecărei EE, nu este , nu este izolată, ci strins legată de funcţia altor enzime. Astiel izolată, ci strins legată de funcţia altor enzime. Astiel din din EE aparte se formeaza sisteme polienzimatice sau aparte se formeaza sisteme polienzimatice sau conveiere.conveiere.

FunFuncţcţia sistemelor polienzimatice depinde de ia sistemelor polienzimatice depinde de particularitparticularităţileăţile de organizare a lor in celule. de organizare a lor in celule.

Se cunosc urmatoarele tipuri de organizare a sistemelor Se cunosc urmatoarele tipuri de organizare a sistemelor polienzimatice:polienzimatice:

1.1. - funcţională,- funcţională,2.2. - structural-funcţională - structural-funcţională 3.3. - mixtă.- mixtă.

Organizarea funcţionalăOrganizarea funcţională

enzimele sunt asociate în sistemul enzimele sunt asociate în sistemul polienzimatic cu ajutorul polienzimatic cu ajutorul metaboliţilor, care difuzează de la o metaboliţilor, care difuzează de la o enzimă la alta. enzimă la alta.

produsul reacţiei primei enzime produsul reacţiei primei enzime serveşte drept substrat pentru enzima serveşte drept substrat pentru enzima următoare etc.următoare etc.

Ex.: glicoliza. Toate enzimele Ex.: glicoliza. Toate enzimele participante la glicoliza sunt în stare participante la glicoliza sunt în stare solubilă, legătura se face doar prin solubilă, legătura se face doar prin intermediarii metabolici.intermediarii metabolici.

E1 E2 E3 E4E1 E2 E3 E4 A----------------A----------------→→ B----------- B---------------→→ C---------- C---------- →→D----------D----------→→ P P

Organizarea structural-Organizarea structural-funcfuncţţionalionalăă

E sunt fixate prin legături slabe, într-o ordine corespunzătoare E sunt fixate prin legături slabe, într-o ordine corespunzătoare întrării lor în acţiune, pe o proteină “centrală”, care poate fi chiar întrării lor în acţiune, pe o proteină “centrală”, care poate fi chiar una din enzime. una din enzime.

Proteina centrală dispune de un “braţ” care fixează S şi îl duce la Proteina centrală dispune de un “braţ” care fixează S şi îl duce la E1, care îl transformă în P1; E1, care îl transformă în P1;

P1devine în acest caz S2 , braţul îl preia şi îl duce la E2, care îl P1devine în acest caz S2 , braţul îl preia şi îl duce la E2, care îl transformă în P2. transformă în P2.

La nivelul fiecărei E braţul îndeplineşte rol similar asigurînd La nivelul fiecărei E braţul îndeplineşte rol similar asigurînd formarea produsului unic al tuturor enzimelor complexului. formarea produsului unic al tuturor enzimelor complexului.

Avantajul este că braţul duce de fiecare dată S la E Avantajul este că braţul duce de fiecare dată S la E corespunzătoare, potrivindu-l cu mare exactitate pe CA, ceea ce corespunzătoare, potrivindu-l cu mare exactitate pe CA, ceea ce asigură în ansamblu o viteză mai mare decît cea corespunzătoare asigură în ansamblu o viteză mai mare decît cea corespunzătoare acţiunii enzimelor neasociate.acţiunii enzimelor neasociate.

Ex.- Ex.- complexul polienzimatic piruvatdehidrogenaziccomplexul polienzimatic piruvatdehidrogenazic, , constituit din constituit din 3 E şi 5 Co3 E şi 5 Co sau sau sintetaza acizilor graşisintetaza acizilor graşi constituită constituită din şapte enzime legate structural, care în ansamblu îndeplinesc din şapte enzime legate structural, care în ansamblu îndeplinesc funcţia de sinteza a acizilor grasi.funcţia de sinteza a acizilor grasi.

Afară de complexele multienzimatice e posibila şi o altă varianta Afară de complexele multienzimatice e posibila şi o altă varianta de organizare structural-funcţională. Astfel de organizare structural-funcţională. Astfel EE se pot aranja în lanţ, se pot aranja în lanţ, fixfixîîndu-se de membrana biologică. Ex.enzimele lanţului respirator ndu-se de membrana biologică. Ex.enzimele lanţului respirator mitocondrial, care participă la transferul de electroni şi protoni şi mitocondrial, care participă la transferul de electroni şi protoni şi la generarea de energie.la generarea de energie.

Tipul mixt de organizareTipul mixt de organizare

reprezintă o îmbinare a ambelor tipuri de reprezintă o îmbinare a ambelor tipuri de organizare, adică o parte din sistemul organizare, adică o parte din sistemul polienzimatic are organizare structurala, polienzimatic are organizare structurala, iar cealalta parte - organizare funcţională.iar cealalta parte - organizare funcţională.

Ex.- ciclul Krebs, unde o parte din enzime Ex.- ciclul Krebs, unde o parte din enzime sunt asociate în complex structural sunt asociate în complex structural (complexul 2-oxoglutaratdehidrogenazic), (complexul 2-oxoglutaratdehidrogenazic), îar altă parte se leagă funcţional prin îar altă parte se leagă funcţional prin metaboliţii de legătură.metaboliţii de legătură.

Unităţile de activitate Unităţile de activitate ale enzimelorale enzimelor

Unitatea Internaţională (U.I.) – Unitatea Internaţională (U.I.) – cantitatea de E care catalizează cantitatea de E care catalizează transformarea 1transformarea 1μμmol de S într-un mol de S într-un minut în condiţii standardminut în condiţii standard

Katal (kat) – cantitatea de E care Katal (kat) – cantitatea de E care asigură transformarea unui mol de S asigură transformarea unui mol de S într-o secundă în condiţii standard într-o secundă în condiţii standard (1U.I.=16,67 nkat)(1U.I.=16,67 nkat)

Deosebirea privind componenţa enzimatică a organelor şi Deosebirea privind componenţa enzimatică a organelor şi ţesuturilor. Enzimele organospecifice. Modificarea ţesuturilor. Enzimele organospecifice. Modificarea

activităţii enzimatice în diferite afecţiuni activităţii enzimatice în diferite afecţiuni (enzimodiagnosticul).(enzimodiagnosticul).

Enzimele indicatoriiEnzimele indicatorii – sunt localizate – sunt localizate intracelular:intracelular:

în citoplasmă (lactatdehidrogenaza, în citoplasmă (lactatdehidrogenaza, aldolaza),aldolaza),

în mitocondrii glutamatdehidrogenaza), în mitocondrii glutamatdehidrogenaza), în lizosomi (în lizosomi (-glucoronidaza, fosfataza -glucoronidaza, fosfataza

alcalină). alcalină). Acestea enzime în normă în plasmă se Acestea enzime în normă în plasmă se

găsesc în concentgăsesc în concentrraţii foarte mici. La aţii foarte mici. La afecţiunile celulare activitatea acestor afecţiunile celulare activitatea acestor enzime în plasmă este brusc mărită. enzime în plasmă este brusc mărită.

Terapia cu enzimeTerapia cu enzime Enzimele sunt agenţi terapeutici unici ce produc efecte Enzimele sunt agenţi terapeutici unici ce produc efecte

importante şi specifice.importante şi specifice. Motivele care au limitat folosirea largă a enzimelor ca Motivele care au limitat folosirea largă a enzimelor ca

medicaţie e natura protC:IC6:legată de natura proteică: medicaţie e natura protC:IC6:legată de natura proteică: - distribuţie redusă în organism dependenţa de dimensiuni, - distribuţie redusă în organism dependenţa de dimensiuni,

sarcina şi de fenomenele de glicozilare (prin glicozilare sarcina şi de fenomenele de glicozilare (prin glicozilare proteinele sunt recunoscute de receptori şi fixate în anumite proteinele sunt recunoscute de receptori şi fixate în anumite locurilocuri

- posibilitate mică de dirijare extrahepatică, ficatul avînd - posibilitate mică de dirijare extrahepatică, ficatul avînd tendinţă de a căptăta şi reţine proteinele străine;tendinţă de a căptăta şi reţine proteinele străine;

- inactivarea lor sub acţiunea proteazelor digestive în cazul - inactivarea lor sub acţiunea proteazelor digestive în cazul administrarii orale, iar proteazele tisulare le scurteaza de administrarii orale, iar proteazele tisulare le scurteaza de asemeni actiunea;asemeni actiunea;

- potentialul lor antigenic, anticorpii formati pot genera - potentialul lor antigenic, anticorpii formati pot genera reacţii de hipersensibilizare adesea grave şi pot inactiva reacţii de hipersensibilizare adesea grave şi pot inactiva enzima.enzima.

Tehnici propuse pentru Tehnici propuse pentru optimizarea proprietăţilor optimizarea proprietăţilor terapeutice ale enzimelor.terapeutice ale enzimelor.

- prin - prin N-acilareN-acilare a fost crescută semiviata asparaginazei, folosită în leucemie a fost crescută semiviata asparaginazei, folosită în leucemie- S-au incercat de asemeni metode de obţinere a - S-au incercat de asemeni metode de obţinere a enzimelor imobilizateenzimelor imobilizate.. De ex. prin reticularea enzimei, ce conduce la agregate insolubile, prin De ex. prin reticularea enzimei, ce conduce la agregate insolubile, prin

adsorbţie pe polimeri sintetici ori prin ataşare covalentă, sau prin adsorbţie pe polimeri sintetici ori prin ataşare covalentă, sau prin incorporare într-un gel in cursul polimerizarii.incorporare într-un gel in cursul polimerizarii.

Aceste preparate caştiga rezistenţa la enzimele proteolitice şi sunt mai Aceste preparate caştiga rezistenţa la enzimele proteolitice şi sunt mai putin imunoactive dar pot fi alterate proprietaisile farmacocinetice. putin imunoactive dar pot fi alterate proprietaisile farmacocinetice. Asemenea avantaje au dovedit conjugatii cu polietilenglicol (PEG) ai Asemenea avantaje au dovedit conjugatii cu polietilenglicol (PEG) ai arginazei, ai glutaminasparaginazei sau ribonucleaza supusa reticularii, arginazei, ai glutaminasparaginazei sau ribonucleaza supusa reticularii, enzime cu efect antitumoral. Un succes în terapia defectelor genetice a enzime cu efect antitumoral. Un succes în terapia defectelor genetice a fost imobilizarea enzimelor din ciclul ureogenetic pe un suport de fibrina.fost imobilizarea enzimelor din ciclul ureogenetic pe un suport de fibrina.

S-au propus noi forme farmaceutice prin S-au propus noi forme farmaceutice prin incapsularea enzimelor in incapsularea enzimelor in lipozomilipozomi - - microsfere cu membrana bistratificata lipido proteica, in microsfere cu membrana bistratificata lipido proteica, in hematii umane, in fantome eritrocitare sau in alti transportori celulari. hematii umane, in fantome eritrocitare sau in alti transportori celulari. Noile forme obţinute prezintă un potenţial de ţîntire tisulară. De ex. in Noile forme obţinute prezintă un potenţial de ţîntire tisulară. De ex. in cazul unor boli genetice cauzate de deficitul unor enzime lizozomale se cazul unor boli genetice cauzate de deficitul unor enzime lizozomale se impune o terape de substitutie, enzima trebuind tintita direct in lizozomi.impune o terape de substitutie, enzima trebuind tintita direct in lizozomi.