Důležité termíny enzymologie Kurz 2 / 210. Vladimíra Kvasnicová

Podobné dokumenty
Enzymy. Vladimíra Kvasnicová

Jana Fauknerová Matějčková

Enzymy. Vladimíra Kvasnicová

Intermediární metabolismus. Vladimíra Kvasnicová

ENZYMY. RNDr. Lucie Koláčná, Ph.D.

Důležité termíny enzymologie. Pavel Jirásek

Enzymologie. Věda ležící na pomezí fyz. ch. a bioch. Zabývá se problematikou biokatalyzátorů.

Rychlost chemické reakce je dána změnou Gibbsovy energie a aktivační energií: Tudíž zrychlení reakce pomocí katalýzy může být vyjádřeno:

Intermediární metabolismus - SOUHRN - Vladimíra Kvasnicová

Enzymy (katalýza biochemických reakcí)

Regulace metabolických drah na úrovni buňky

Redoxní děj v neživých a živých soustavách

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

>>> E A1 + E A2. . aktivační energie potřebná k reakci bez přítomnosti katalyzátoru E A E A1. energie potřebná ke vzniku enzym-substrátového komplexu

Historie. Pozor! né vždy jen bílkovinná část

Glykolýza Glukoneogeneze Regulace. Alice Skoumalová

Stanovení vybraných enzymů. Roman Kanďár

Regulace enzymové aktivity

HISTORIE ENZYMOLOGIE

Dýchací řetězec (DŘ)

Odbourávání a syntéza glukózy

Regulace metabolických drah na úrovni buňky. SBT 116 Josef Fontana

Metabolismus aminokyselin 2. Vladimíra Kvasnicová

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

Enzymologie. Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2.LF UK a FN Motol Matej Kohutiar. akad. rok 2017/2018

Přehled energetického metabolismu

ENZYMOLOGIE. Pracovní sešit k přednáškám z biochemie pro studenty biologických kombinací ZDENĚK GLATZ

Intermediární metabolismus CYKLUS SYTOST-HLAD. Vladimíra Kvasnicová

Mechanismy hormonální regulace metabolismu. Vladimíra Kvasnicová

Propojení metabolických drah. Alice Skoumalová

ENZYMY. Klasifikace enzymů

Metabolismus pentóz, glykogenu, fruktózy a galaktózy. Alice Skoumalová

Enzymy faktory ovlivňující jejich účinek

Biochemie jater. Vladimíra Kvasnicová

Regulace enzymové aktivity

CHEMICKÉ ZNAKY ŽIVÝCH SOUSTAV

Historie poznávání enzymů

Text zpracovala Mgr. Taťána Štosová, Ph.D PŘÍRODNÍ LÁTKY

METABOLISMUS NUKLEOTIDŮ

Proč biokatalýza? Vyšší reakční rychlost Vyšší specificita reakce Mírnější reakční podmínky Možnost regulace

Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět -

Enzymy: Struktura a mechanismus působení. Prof. MUDr. Jiří Kraml, DrSc. Ústav lékařské biochemie 1.LF UK

Enzymy. Prof. MUDr. Jiří Kraml, DrSc.

Regulace metabolizmu lipidů

Kofaktory enzymů. T. Kučera. (upraveno z J. Novotné)

Enzymy. aneb. Není umění dělat co tě baví, ale najít zalíbení v tom, co udělati musíš. Luboš Paznocht

13. Enzymy aktivační energie katalýza makroergické sloučeniny

Oxidace proteinů, tuků a cukrů jako zdroj energie v živých organismech

Aminokyseliny, proteiny, enzymologie

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. ENZYMY I úvod, názvosloví, rozdělení do tříd

Obecný metabolismus.

ENZYMY. Charakteristika enzymaticky katalyzovaných reakcí:

Ukázky z pracovních listů z biochemie pro SŠ A ÚVOD

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin D a Y a vzorce adenosinu a thyminu

9. Citrátový cyklus, oxidační dekarboxylace pyruvátu a anaplerotické dráhy

Proteiny krevní plazmy SFST - 194

Reakční kinetika enzymových reakcí

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Citrátový a glyoxylátový cyklus

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Glykolýza a neoglukogenese

Dýchací řetězec, oxidativní fosforylace, mitochondriální transportní systémy

ENZYMY. Enzymy - jednoduché nebo složené proteiny, které katalyzují chemické přeměny v organismech

Otázka: Metabolismus. Předmět: Biologie. Přidal(a): Furrow. - přeměna látek a energie

Metabolismus purinů a pyrimidinů

Bioenergetika: úloha ATP. Bioenergetika: úloha ATP. Bioenergetika: úloha ATP. Intermediární metabolizmus a energetická homeostáza

AMINOKYSELINY REAKCE

Bp1252 Biochemie. #8 Metabolismus živin

Metabolismus lipidů. Vladimíra Kvasnicová. doporučené animace:

Test pro přijímací řízení magisterské studium Biochemie Napište vzorce aminokyselin Q a K

Základní stavební kameny buňky Kurz 1 Struktura -7

Enzymy. Názvosloví enzymů

ANABOLISMUS SACHARIDŮ

METABOLISMUS SACHARIDŮ

mezinárodní jednotka (U, IU) µmol/min 22. Jaké metody stanovení katalytické koncentrace jsou užívány? Která je v praxi nejčastější?

Sylabus pro předmět Biochemie pro jakost

Enzymy - seminář. 15. Co je to počáteční rychlost reakce, jakou má hodnotu? 16. Co je to saturační křivka enzymové reakce?

Otázky ke zkoušce z biochemie

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin E a W a vzorce guanosinu a uracilu

Co jsou to enzymy? pozoruhodné chemické katalyzátory

Buněčný metabolismus. J. Vondráček

Esenciální Isoleucin Leucin Lysin Methionin Phenylalanin Threonin Tryptofan Valin

METABOLISMUS SLOUČENINY S MAKROERGNÍMI VAZBAMI

Metabolismus xenobiotik. Vladimíra Kvasnicová

Struktura sacharidů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Aminokyseliny, proteiny, enzymy

Brno e) Správná odpověď není uvedena. c) KHPO4. e) Správná odpověď není uvedena. c) 49 % e) Správná odpověď není uvedena.

Sacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus)

Biochemie - základy. Biochemie Znaky živých soustav Složení živých soustav Děje v živých soustavách Enzymy a vitamíny

Bioenergetika a makroergické sloučeniny

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


CZ.1.07/2.2.00/ Obecný metabolismus. Energetický metabolismus (obecně) (1).

4. Enzymy. Obtížnost A

Biosyntéza a degradace proteinů. Bruno Sopko

Didaktické testy z biochemie 2

Klinický detektivní příběh Glykémie

Chemie nukleotidů a nukleových kyselin. Centrální dogma molekulární biologie (existují vyjímky)

REGULACE ENZYMOVÉ AKTIVITY

Hořčík. Příjem, metabolismus, funkce, projevy nedostatku

Transkript:

Důležité termíny enzymologie Kurz 2 / 210 Vladimíra Kvasnicová

Biochemické reakce jsou katalyzovány enzymy: Enzymy se běžně pojmenovávají podle: a) typu chemické reakce b) typu substrátu Obrázek převzat z http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/255/255enz/enzymology.htm (prosinec 2006)

ENZYMY Žádanka na biochemické vyšetření: http://spch.cz/kliniky/kbi/laboratorni_prirucka/zadanka_biochemie.pdf (prosinec 2006)

srdeční enzymy Obrázek převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0-471-15451-2

zkratky enzymů běžné v medicíně př. LD, ALT, ALP staré triviální názvy * bez vztahu ke katalyzované reakci * koncovka -in (pepsin, trypsin) * používají se pro enzymy objevené již dávno (dlouho používané názvy)

IUBMB nomenklatura enzymů EC nomenklatura http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/ * každý enzym má své EC číslo (Enzyme Commission of IUBMB) 6 tříd enzymů: EC 1.x.x.x EC 2.x.x.x EC 3.x.x.x EC 4.x.x.x EC 5.x.x.x EC 6.x.x.x oxidoreduktázy transferázy hydrolázy lyázy izomerázy ligázy (syntetázy) vychází z typu enzymem katalyzované reakce

ukázka: IUBMB Enzyme Nomenclature EC 2.7.1.1 Accepted name: hexokinase Reaction: ATP + D-hexose = ADP + D-hexose 6-phosphate Other name(s): hexokinase type IV glucokinase; hexokinase D; hexokinase type IV; hexokinase (phosphorylating); ATP-dependent hexokinase; glucose ATP phosphotransferase Systematic name: ATP:D-hexose 6-phosphotransferase Comments: D-Glucose, D-mannose, D-fructose, sorbitol and D- glucosamine can act as acceptors; ITP and datp can act as donors. The liver isoenzyme has sometimes been called glucokinase. Příklad odkazu z databáze enzymů: http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/ec2/7/1/2.html

systematické názvy tvoří se podle specifických pravidel, specifikují reakci katalyzovanou enzymem příklad: ATP : D-glukóza fosfotransferáza (EC 2.7.1.2) přenáší (2) fosfát (7) na alkoholovou sk. (1) ATP + D-Glc ADP + D-Glc-6-fosfát (Glc-6-P) * doporučený název: EC 2.7.1.2. = glukokináza

enzymy: oxidoreduktázy (EC 1.x.x.x) rozlišujte: disociaci / ph / kyselost / H + / H 3 0 + dehydrogenaci / H / H 2 oxidace / redukce (ionty, organické sloučeniny) redoxní ekvivalenty FADH 2 NADH+H + NADPH+H+

FAD (oxidovaná forma) FADH 2 (redukovaná forma) http://biochem.siuc.edu/web_lessons/bmb_vit.htm

http://dolly.biochem.arizona.edu/bioc462b_honors_spring_2009/kyang/whatisnad2.html

doporučené názvy (= akceptované) * jednodušší než systematické, běžně se používají velmi důležité! 1. oxidoreduktázy: A ox + B red A red + B ox * dehydrogenáza (H - nebo H) * reduktáza * oxidáza * peroxidáza (různé peroxidy) * oxygenáza (O 2 ) * hydroxyláza (= monoxygenáza; -OH) * desaturáza (-CH 2 CH 2 - -CH=CH-)

enzymy přenášející skupiny = transferázy (EC 2.x.x.x) přenáší NH 2, fosfát, acyl, C 1 -fragmenty,... rozlišujte: acyl odvozený od kyseliny anion kyseliny 2. transferázy: A-x + B A + B-x * skupinatransferáza (př. aminotransferáza) * kináza (= fosfotransferáza) * fosforyláza * transketoláza * transaldoláza

enzymy katalyzující hydrolýzu = hydrolázy (EC 3.x.x.x) dvojice reakcí: kondenzace / hydrolýza 3. hydrolázy: A-B + H 2 O A-H + B-OH * esteráza (R 1 -CO-O-R 2 ) * fosfatáza (fosfát-o-r) P i!!! * fosfodiesteráza (R 1 -O-fosfát-O-R 2 ) * nukleáza, peptidáza, glykosidáza, lipáza

enzymy katalyzující odstranění nebo přidání malé molekuly = lyázy (EC 4.x.x.x) adice / eliminace vody = hydratace / dehydratace dekarboxylace = odštěpí CO 2 (zkrátí molekulu o 1 C) 4. lyázy: A-x B + x * dekarboxyláza ( CO 2 ) * dehydratáza ( H 2 O) * hydratáza (-CH=CH- + H 2 O -CH(OH)-CH 2 -) * (syntáza)

enzymy katalyzující izomeraci = izomerázy (EC 5.x.x.x) izomery = sloučeniny o stejném molekulárním vzorci, liší se strukturou např. C 6 H 12 O 6 glukóza / fruktóza 5. izomerázy: A izo-a * epimeráza (monosacharid jeho epimer) * mutáza (změna polohy fosfátové skupiny v molekule)

enzymy katalyzující syntetickou reakci, pro níž je nezbytná energie z makroergní sloučeniny = ligázy (EC 6.x.x.x) 6. ligázy: A + B + ATP A-B + ADP + P i * syntetáza (někdy i syntáza!) * karboxyláza příklady: glutaminsyntetáza dnes doporučeno: glutamát-amoniak ligáza pyruvátkarboxyláza

Kofaktory enzymů oxidoreduktázy: NAD + nikotinamidadenindinukleotid NADP + nikotinamidadenindinukleotid fosfát (prekurzor: niacin = kyselina nikotinová) H - FAD flavinadenindinukleotid FMN flavinmononukleotid (prekurzor: riboflavin = vitamin B2) 2 H hem Fe 3+ + e - Fe 2+ e -

transferázy: ATP adenosinetrifosfát / fosfát GTP guanosintrifosfát / fosfát TDP thiamindifosfát / C-fragment (prekurzor: thiamin = vitamin B1) PALP pyridoxalfosfát / -NH 2 (prekurzor: pyridoxin = vitamin B6) THF tetrahydrofolate / C1-fragment (prekurzor: kyselina listová) CoA PAPS koenzym A (HS-Co-A) / acyl fosfoadenosinfosfosulfát / sulfát

3 -fosfoadenosin-5 -fosfosulfát (PAPS) přenáší sulfát do substrátu při konjugačních reakcích (sulfatace) Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)

Koenzym A = CoA-SH Obrázky převzaty z http://lxyang.myweb.uga.edu/bcmb8010/pic/nad+.gif a http://oregonstate.edu/instruct/bb450/stryer/ch14/slide26.jpg (leden 2008)

Deriváty tetrahydrofolátu Obrázek převzat z http://www.dentistry.leeds.ac.uk/biochem/postgrad/thftypes.gif (leden 2008)

lyázy: PALP pyridoxalfosfát (dekarboxylázy) ligázy: ATP adenosintrifosfát acyl-coa-syntetázy aminoacyl-trna-syntetázy biotin = vitamin H (karboxylázy)

Určete třídu každého z uvedených enzymů AST ALT GMT ALP ACP AMS LPS CK CHE LD aspartát aminotransferáza alanin aminotransferáza gamma-glutamyl transpeptidáza alkalická fosfatáza kyselá fosfatáza α-amyláza lipáza kreatin kináza cholinesteráza laktát dehydrogenáza

Enzymy snižují aktivační energii reakce (E A ) zkracují čas dosažení rovnovážných koncentrací se nespotřebovávají, z reakce vycházejí nezměněny umožňují uskutečnění reakce při T, p a ph lidského těla jsou specifické mohou být regulovány nemění G dané reakce nemění rovnovážné koncentrace

Obrázek převzat z http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/255/255enz/enzymology.htm (prosinec 2006)

Obrázek převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0-471-15451-2

Každý enzym má teplotní optimum ph optimum určitou afinitu k substrátu Obrázek převzat z http://stallion.abac.peachnet.edu/sm/kmccrae/biol2050/ch1-13/jpegart1-13/05jpeg/05_jpeg_html/index.htm (prosinec 2006)

Některé enzymy jsou produkovány ve formě prekurzorů (= PROENZYMY nebo ZYMOGENY) Obrázek převzat z : http://wine1.sb.fsu.edu/bch4053/lecture26/zymogen.jpg (prosinec 2006)

Izoenzymy (izozymy) jsou enzymy, které katalyzují stejnou reakci, ale liší se strukturou a fyzikálně-chemickými vlastnostmi. Izoenzymy jsou kódovány různými geny (= pravé izoenzymy) nebo vznikají různou posttranslační modifikací (= izoformy) se nachází v různých kompartmentech buňky se nachází v různých tkáních organismu mohou být oligomery různých podjednotek

př. 5 izozymů (různý poměr jednotlivých monomerů) Obrázek převzat z http://wine1.sb.fsu.edu/bch4053/lecture26/isozymes.jpg (prosinec 2006)

Alosterický enzym: a) monomerní, b) oligomerní Obrázek převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0-471-15451-2

Alosterický enzym v T a R konformaci: modulátory ovlivňují rovnováhu reakce inhibitory mají vyšší afinitu k T-konformaci (inaktivní forma enzymu) aktivátory a substráty mají vyšší afinitu k R-konformaci (aktivní forma enzymu) Obrázek převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0-471-15451-2

Stanovení aktivity enzymů z diagnostických důvodů nejčastěji je vyšetřována krev (sérum, plazma) zjištění přítomnosti a závažnosti tkáňového poškození jednotky: µkat/l (= katalytická koncentrace enzymu) kat = katal 1 katal = 1 mol substrátu přeměněný enzymem za 1 sec. 1 µkat = 10-6 kat

Enzymy nacházející se v plazmě: a) enzymy specifické pro plazmu (př. srážecí faktory) b) sekreční enzymy (př. amyláza, lipáza) c) buněčné enzymy Důležité je znát: 1) intracelulární lokalizaci enzymů 2) distribuci enzymů v orgánech a tkáních 3) zdroj enzymů nacházejících se v plazmě 4) cesty eliminace enzymů z krve

Enzymová kinetika activita, jednotky 1 katal = 1 mol substrátu přeměněný enzymem za 1 sec. 1 IU = 1 µmol substrátu přeměněný enzymem za 1 min. 1 katal = 1 mol / 1 sec. = 10 6 µmol / 1 sec. = 60 x 10 6 µmol / 1 min (= 60 sec.) 1 katal = 6 x 10 7 IU

Aktivita se vztahuje na konstantní koncentraci enzymu: [E] = konstantní Obrázek převzat z http://www.steve.gb.com/science/enzymes.html (prosinec 2006)

! DŮLEŽITÉ! Obrázek převzat z http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/255/255enz/gk3x15.gif (prosinec 2006)

Kinetika Michaelis-Mentenové průběh křivky (hyperboly) může být popsán rovnicí: Obrázek převzat z http://www.steve.gb.com/science/enzymes.html (prosinec 2006)

K m popisuje afinitu enzymu k danému substrátu! nepřímá úměrnost! Obrázek převzat z http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/255/255enz/gk3x15.gif (prosinec 2006)

linearizace hyperboly (reciproké hodnoty): y = k x + q Obrázek převzat z http://www.steve.gb.com/science/enzymes.html (prosinec 2006)

Obrázek převzat z http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/255/255enz/gk3x15.gif (prosinec 2006)

Inhibice enzymů Obrázek převzat z http://stallion.abac.peachnet.edu/sm/kmccrae/biol2050/ch1-13/jpegart1-13/05jpeg/05_jpeg_html/index.htm (prosinec 2006)

1) Kompetitivní inhibice inhibitor je strukturně podobný substrátu váže se do aktivního centra, ale není enzymem přeměňován zvyšuje K m ( afinity enzymu k substrátu) zvýšením koncentrace substrátu lze inhibici potlačit inhibice je vratná Obrázek převzat z http://www.steve.gb.com/science/enzymes.html (prosinec 2006)

2) Nekompetitivní inhibice inhibitor se váže na jiné místo enzymu než substrát inhibici nelze potlačit zvýšením koncentrace substrátu (nemění se K m ) V max klesá (protože došlo ke snížení aktuální koncentrace aktivního enzymu) vratná pouze pokud se inhibitor neváže na enzym kovalentně Obrázek převzat z http://www.steve.gb.com/science/enzymes.html (prosinec 2006)

Shrnutí inhibice enzymu Obrázek převzat z http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/biologypages/e/enzymekinetics.html (prosinec 2006)

Některé enzymy mohou být také inhibovány nadbytkem substrátu Obrázek převzat z http://www-biol.paisley.ac.uk/kinetics/chapter_3/chapter3_6_1.html (prosinec 2006)

Inhibice léky a jedy a) vratná (reverzibilní) nebo b) nevratná (ireverzibilní) inhibitor se váže na enzym kovalentně (pevně)

Inhibice jako regulace metabolických drah inhibice produktem nebo meziproduktem a) inhibice zpětnou vazbou (feedback regulace) b) zkřížená regulace c) regulace krokem vpřed (feedforward regulace) inhibice d) reverzibilní kovalentní modifikací (př. fosforylace / defosforylace enzymu)

Reverzibilní kovalentní modifikace: A) fosforylace proteinkinázou defosforylace proteinfosfatázou B) fosforylovaný enzym je buď aktivní nebo inaktivní (různé enzymy jsou ovlivňovány různě) Obrázek převzat z http://stallion.abac.peachnet.edu/sm/kmccrae/biol2050/ch1-13/jpegart1-13/05jpeg/05_jpeg_html/index.htm (prosinec 2006)

Inhibice enzymů využívaná při regulacích je buď kompetitivní (K m se zvyšuje nad koncentraci substrátu, který je v buňce k dispozici) nebo alosterická (dochází ke konformační změně ovlivňující aktivní centrum enzymu)

Alosterická regulace aktivátor je pozitivním modulátorem inhibitor je negativním modulátorem! Křivka alosterických enzymů je sigmoidální, ne hyperbolická! Obrázek převzat z http://www-biol.paisley.ac.uk/kinetics/chapter_5/chapter5_2_2.html (prosinec 2006)

SOUHRN Regulace aktivity enzymů dostupnost substrátu a jeho koncentrace indukce syntézy regulačního enzymu aktivace prekurzorů enzymu kovalentní modifikace enzymů kompetitivní inhibice alosterická regulace