ENZYMY RNDr. Lucie Koláčná, Ph.D.
Enzymy: katalyzátory živé buňky jednoduché nebo složené proteiny Apoenzym: proteinová část Kofaktor: nízkomolekulová neaminokyselinová struktura nezbytně nutná pro funkci daného enzymu kofaktor vázán slabě, schopen přecházet z jedné bílkovinné složky enzymu na druhou = koenzym NAD, NADP, FMN, FAD, koenzym Q, pyridoxalfosfát kofaktor vázán pevně = prostherická skupina FAD, hem, kyselina lipoová, biotin, kobalamin, železo, zinek, hořčík, molybden (holo)enzym = apoenzym + koenzym Substrát: látka, která se mění účinkem enzymu
Specifita enzymové katalýzy enzym katalyzuje jen jednu z četných termodynamicky možných přeměn látky specifitu zprostředkuje bílkovinná část Izoenzymy enzymy, které katalyzují stejnou reakci a jsou i jinak velmi podobné, mají odlišnou geneticky určenou primární strukturu např. LDH podjednotky A a B, molekula ze 4 podjednotek 5 forem A 4, A 3 B, A 2 B 2, AB 3, B 4 Triviální název: laktátdehydrogenáza Systematický název: L-laktát : NAD + -oxidoreduktáza Enzymové číslo: (klasifikační)
Substrátová specifita Zámek a klíč
Aktivní místo enzymu malá oblast enzymové molekuly, která obsahuje místo pro vazbu substrátu a katalytické místo pro přeměnu substrátu na produkt
Rozdělení enzymů 6 tříd 1. Oxidoreduktázy biologické oxidace a redukce 2. Transferázy přenos skupin (z donoru na akceptor) 3. Hydrolázy hydrolytické štěpení vazeb 4. Lyázy nehydrolytické nebo neoxidační štěpení (eliminační reakce) často za vzniku dvojných vazeb nebo adici na dvojné vazby 5. Izomerázy intramolekulární změny (geometrické, strukturní) 6. Ligázy (syntázy) syntéza molekul na tvorbu vazby energie ATP
Nukleotidy
Fosfáty ATP
ENZYMY
Aktivační energie a enzymová katalýza
Enzymy Aktivační energie: minimální energie potřebná k převedení látky do stavu schopného chemické reakce Enzymy: snižují aktivační energii reakce
JEDNOTKY ENZYMOVÉ AKTIVITY U (z angl. unit): takové množství enzymu, které katalyzuje přeměnu 1 molu substrátu za minutu při teplotě 25 o C a ph optimu Katal: takové množství aktivity, které přemění 1 mol substrátu za 1 sekundu 1 kat = 6. 10 7 U 1 U = 16,67 nkat Číslo přeměny: počet molekul substrátu, které se přemění za 1 minutu jednou molekulou enzymu
REGULACE ENZYMOVÉ AKTIVITY vliv ph ph optimum vliv teploty teplotní optimum aktivace enzymy často produkovány v neaktivní formě tzv. proenzymu (zymogenu). aktivace proteolytickým štěpením (např. kyselé prostředí žaludku: pepsinogen pepsin) nebo allosterická aktivace (změna aktivního místa). inhibice reverzibilní a ireverzibilní
KINETIKA podle Michaelise a Mentenové Michaelisova konstanta koncentrace substrátu, při níž se dosáhne poloviny maximální rychlosti Rovnice Michaelise a Mentenové Číslo přeměny počet molekul substrátu přeměněných jednou molekulou enzymu za jednotku času
Linerární transformace Lineweaver-Burk rovnici Michaelise a Mentenové (rovnice hyperboly) lze převést na rovnici přímky
Mechanismus dvousubstrátových reakcí Uspořádaný Neuspořádaný Ping-pong
Uspořádaný vazba prvního substrátu (A) změna konformace komplexu (indukované přizpůsobení) vazba druhého susbtrátu (B) volný enzym má pro něj malou afinitu vznik komplexu EAB přeměna komplexu EAB na EPQ (enzym s reakčními produkty) postupné oddělení jednoho a poté druhého produktu Neuspořádaný pokud nezáleží na sledu vazby substrátů na enzym a na pořadí uvolňování produktů enzym má přibližně stejnou afinitu k oběma substrátům Ping-pong vazba prvního substrátu na enzym, reakce, oddělení se prvního produktu substrát předá skupinu uvolnění enzymu v pozměněné formě připojení druhého substrátu, který převezme od enzymu skupinu z prvního substrátu uvolnění produktu a obnova enzymu
INHIBICE ENZYMŮ
ALOSTERICKÉ ENZYMY Sigmoidní závislost [v] - [S] složeny z více podjednotek podjednotky se vzájemně ovlivňují kooperativní efekt: vazba substrátu na podjednotku změny u ostatních podjednotek změna jejich afinity k substrátu
Alosterické enzymy
Alosterický aktivátor usnadňuje vazbu substrátu posun saturační křivky k nižším koncentracím substrátu saturační křivka méně sigmoidní, při vysoké koncentraci aktivátoru hyperbola Alosterický inhibitor znesnadňuje vazbu substrátu posun saturační křivky k vyšším koncentracím substrátu zesílení sigmoidního efektu
AKTIVACE A INHIBICE FOSFORYLACÍ