16.1.2009

1

Farmaceutsko-biokemijski fakultetZavod za biokemiju i molekularnu biologiju

Bioloka kemija

11. Enzimi

Prof. dr. sc. Jerka Dumi

Aktivno sredite enzima

Klasifikacija enzima i mehanizmi

Enzimi

Klasifikacija enzima i mehanizmi

Koenzimi, kofaktori i prostetike skupine

Teorija enzimske katalize

Brzina enzimske rekacije

Kinetika u ustaljenom stanju

Znaenje Km, Vm, Km/Vm i kkat Odreivanje katalitike koncentracije enzima

Inhibicija enzima

16.1.2009

2

Enzimi su proteini.

Enzimi su bioloki katalizatori

p

Enzimi su moni i specifini katalizatori.

Enzimska aktivnost je podlona regulaciji u skladu s potrebama.

Enzimi ne mijenjaju poloaj ravnotee:

K = [P]/[S]Enzimi ubrzavaju samo termodinamiki povoljne reakcije.

G = GP - GS < 0

Specifinost enzima ovisi o stupnju komplementarnostisupstrata i funkcionalnih skupina u aktivnom sreditu enzima

Znaajke enzima

Aktivno sredite enzima sadri vezna i katalitika mjesta. Vezna mjesta veu susptrat u intermedijarni kompleks ES.

Katalitika mjesta stabiliziraju prijelazno stanje i smanjuju energiju aktivacije:g j j

G# = GTS - GS Enzimska aktivnost je podlona regulaciji.

16.1.2009

3

Bioreakcije su svrhovito organizirane u g

metabolike putove.

Koordinacija pojedinanih procesa usmjerena je na dobrobit cjeline, tj. na odranje i reprodukciju

ivota.

Studij enzima

AKTIVNOST Kako brzo? Koliko uinkovito?

STRUKTURA Koliko protomera?Dodirna mjestaDodirna mjesta Aktivno srediteKovalentne modifikacijeIzozimi

MEHANIZAM to radi?Aktivno sredite Tip katalizeKoenzimiKoenzimi

BIOLOKA FUNKCIJA Gdje djeluje? Je li reguliran?Koliko ivi?Biosinteza

DIJAGNOSTIKA RELEVANTNOST

16.1.2009

4

Enzim prepoznaje prokiralno mjesto.

Enzimska reakcija je specifina s obzirom na supstrat.

Enzim katalizira nastajanje stereospecifinog produkta.

Postoje barem tri mjesta za prepoznavanje supstrata.

16.1.2009

5

Lizozim specifino prepoznaje supstrat i kida glikozidnu vezu

16.1.2009

6

Ukljuenje katalitikih mjesta i destabilizacija supstrata nakon vezanja

16.1.2009

7

Izoenzimi su tkivno specifini enzimi koji kataliziraju istu kemijsku reakciju.

KLASIFIKACIJA ENZIMA

1. Oksidoreduktazeprenose elektrone

A- + B A + B- Alkohol-dehidrogenaza

RAZRED IME RAZREDATIP KATALITIKE

REAKCIJE PRIMJER

2.Transferaze

prenose skupine A-B + C A + B-CHeksokinaza

3. Hidrolazehidrolitike reakcije A-B + H2O AH + BOH

Tripsin

4.Liaze

kidaju veze C-C, C-O,C-N, esto uz stvaranje

XA-BY A = B + X-Y Piruvat-dekarboksilaza(eliminacija

dvostrukih veza(eliminacija CO2)

Izomerazeprenose skupineunutar molekule

XA-BY YA-BXMalat-izomeraza

6. Ligaze (Sintaze)stvaraju vezu koristei hidrolizu ATP

A + B A-BPiruvat-karboksilaza

5.

16.1.2009

8

3. hidrolaza3 1 kida estersku vezu

Klasifikacijski broj enzima

3.1. kida estersku vezu

3.1.1. karboksilnog estera3.1.3. fosfornog monoestera3.1.4. fosfornog diestera

3.4. kida peptidnu vezu3.4. kida peptidnu vezu3.4.21. serinska proteaza3.4.21.1. kimotripsin3.4.21.36. elastaza

Holoenzim = Apoenzim + Prostetika skupinaProteinski dio enzima ne moe sam obaviti sve katalitike zadae.

U katalizi sudjeluju: koenzimi (kosupstrati), kofatktori i prostetike

skupine

16.1.2009

9

Na proteinskom dijelu holoenzima nema kemijskih promjena

16.1.2009

10

16.1.2009

11

Sterospecifini prijenos hidrida je posljedica nesimetrinog aktivnog

sredita dehidrogenaze

DEHIDROGENAZA ZAHTIJEVA KOENZIM

16.1.2009

12

Metal Primjer enzima Uloga metala Fe2+

ili Fe3+

citokrom-oksidaza katalaza peroksidaza

oksido-redukcija oksido-redukcija oksido-redukcija

METALI KAO KOFAKTORI U ENZIMSKOJ KATALIZI

Cu2 Zn2+ Mn2+ Co Ni2+ K+

citokrom-oksidaza alkohol-dehidrogenaza DNA-polimeraza histidin-amonijak-liaza arginaza glutamat-mutaza ureaza i t ki

joksido-redukcija pomae vezati NAD+ Pomae katalizu privlaenjem elektrona Co je dio koenzima kobalamina sastavni dio aktivnog sredita

t li ij f f t k iK+ Mg2+ Mo2+ili 3+ V2+ Se2+

piruvat-kinaza fosfoglicerat-mutaza ksantin-oksidaza nitrat-reduktaza glutation-peroksidaza

metali pomau u prijenosu fosfatne skupine metali pomau u prijenosu fosfatne skupine oksido-redukcija oksido-redukcija zamjenjuje S u jednom cisteinu aktivnog sredita

IPEP

TID

AZA

KA

RB

OK

S

16.1.2009

13

Interakcija enzim-substrat izaziva konformacijsku promjenu

Promjenom konformacije aktivno sredite postaje nedostupno otapalu.

Teorije enzimske katalize

16.1.2009

14