Figure 3-23 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Lidský genom 20 tis. Genů (genom) stovky tisíc proteinů (proteom)

Dělení bílkovin podle jejich funkce stavební a podpůrné kolageny, elastin, keratiny (fibrilární) bílkoviny cytoskeletu (tubulin, vimentin, též pohyb) nukleoproteiny (histony, ribosomální bílkoviny) transportní a skladovací hemoglobin a myoglobin (O 2 ) transferrin a ferritin (Fe) sérový albumin (mast. kyseliny, bilirubin, hem...) apolipoproteiny (lipidy, cholesterol) cytochrom c (elektrony) bílkoviny zajišťující membránový transport pohyb aktin a myosin (+další) ochranné a obranné imunoglobuliny fibrinogen regulační hormony receptory (membránové a intracelulární) regulační bílkoviny proteosynthesy katalytická enzymy

Proteiny - vazba na jiné molekuly (ligandy) - SPECIFITA - AFINITA (síla interakce) - vazebné místo - nekovalentní interakce Figure 3-36 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Vazebné místo proteinu Figure 3-37a Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Vazebné místo proteinu Figure 3-37b Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) camp

Konformace proteinu určuje chemické vlastnosti - vazebné místo chráněno (H 2 O) - reaktivita vazebného místa Figure 3-38 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Katalytická triáda serinové proteázy

Síla vazby (protein ligand) - rovnovážná konstanta - disociační konstanta Figure 3-42 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Enzymy Ligand substrát Dochází ke CH změně substrátu biokatalyzátory Každá (metabolická) reakce má svůj enzym

Figure 3-50a Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Table 3-1 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Jak dosáhnouti úspěchu aneb Co musí umět enzym? účinné snížení aktivační energie specifita substrátová (látka, která se mění účinkem enzymu) specifita účinku (enzym katalyzuje jen jednu z četných termodynamicky možných přeměn látky - specifitu zprostředkuje bílkovinná část) regulovatelnost účinnosti (aktivity)

KINETIKA podle Michaelise a Mentenové V max, K m Michaelisova konstanta koncentrace substrátu, při níž se dosáhne poloviny maximální rychlosti (vysoké hodnoty nízká afinita k substrátu)

Linerární transformace Lineweaver-Burk rovnici Michaelise a Mentenové (rovnice hyperboly) lze převést na rovnici přímky

ENZYMOVÁ AKTIVITA Katalytickou aktivitu 1 katalu ( příp. 1 U )- vykazuje enzymový preparát, který za definovaných podmínek (ph, pufr, teplota) při nasycení substrátem přemění 1 mol (1 mol) substrátu za 1 sec (1 min). PŘEVOD: U=16,67 nkat 60 U=1 µkat Číslo přeměny (turnover number): počet molekul substrátu, které se přemění za 1 minutu jednou molekulou enzymu

Substrátová specifita - afinita Figure 3-52 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Indukované přizpůsobení Změna konformace hexokinasy způsobená vazbou substrátu

Enzym = buď jednoduchá bílkovina nebo apoenzym (peptidový řetězec) + kofaktor kofaktor: nepeptidová součást enzymu, která se přímo účastní chemické reakce (bez něj by to nešlo) oprosthetická skupina (př. FAD, PLP, hem) okoenzym (druhý substrát) (př. NAD(P),CoA, ATP) o"nespecifické" organické sloučeniny: - kyselina askorbová (komlex s Fe) - některé další vitaminy okovy přímo se účastnící reakce (metaloenzymy, Zn, Fe, Se, Cu...) ospecifické kovy, působící "nepřímo" (např. Mg a ATP)

Hem (hemoglobin) Retinal (rhodopsin) Figure 3-53 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Table 3-2 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Regulace enzymové aktivity: o perfect enzyme??? ona úrovni transkripce a translace (synthesa enzymu) oefektory (aktivátory a inhibitory) oallosterické interakce opomocí změn kovalentní struktury (řízeno specifickými enzymy) - nevratné (aktivace stìpením peptidové vazby - proenzymy) - vratné (fosforylace, adenylace...) opřístup k substrátu (koncentrace)

Multienzymové komplexy Figure 3-55 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Feedback regulation (inhibice produktem)

Allosterické enzymy protein má více vazebných míst

Př.: R a T konformace (aspartate transcarbamoylase) CTP je finálním produktem dráhy (negativní regulace (inhibice) produktem)

Fosforylace - řada změn (konformace) řízena (de)fosforylací

proteinové kinázy (fosforylace proteinu) proteinové fosfatázy (defosforylace proteinu)

Přenos signálu (receptor)

Pohyb motor proteins

Transportéry transport molekul přes CM

. a další modifikace.

KEY CONCEPTS Protein Binding and Enzyme Catalysis A protein's function depends ~n its ability to bind other molecules known as ligands. For example, antibodies bind to a group of ligands known as antigens and enzymes bind to reactants called substrates that will be converted by chemical reactions into products. The specificity of a protein for a particular ligand refers to the preferential binding of one or a few 'closely related ligands. The affinity of a protein for a particular ligand refers to the strength of binding, usually expressed as the dissociation constant Kd. Proteins are able to bind to ligands because of molecular complementarity between the ligand-binding sites and the corresponding ligands. Enzymes are catalytic proteins that accelerate the rate of cellular reactions by lowering the activation energy and stabilizing transition-state intermediates

KEY CONCEPTS Protein Binding and Enzyme Catalysis The initial binding of substrates (S) to enzymes (E) results in the formation of an enzyme-substrate complex (ES), which then undergoes one or more reactions catalyzed by the catalytic groups in the active site until the products (P) are formed. From plots of reaction rate versus substrate concentration, two characteristic parameters of an enzyme can be determined: the Michaelis constant, K11, a rough measure of the enzyme's affinity for converting substrate into product, and the maximal velocity, V rna" a measure of its catalytic power The rates of enzyme-catalyzed reactions vary enormously, with the turnover numbers (number of substrate molecules converted to products at a single active site at substrate saturation) ranging between <1 to 6 X 105 molecules/s.