enzimele 1 nu pin la urma (1)

Upload: burca-cristian

Post on 06-Jan-2016

246 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Usmf farmacologie

TRANSCRIPT

  • ENZIMELE

    OBIECTIVELE: ! Natura chimic i rolul biologic al enzimelor. Dovezile naturii

    proteice a enzimelor. Diferena dintre aciunea enzimelor i catalizatorilor nebiologici.

    ! Structura enzimelor. Proenzimele (zimogenii). Noiune despre centrul activ i centrul alosteric al enzimelor.

    ! Izoenzimele i rolul lor. ! Cofactorii enzimelor. Coenzimele i ionii metalici. Funciile de

    coenzime a vitaminelor i microelementelor. ! Natura chimic (structura) vitaminelor B1, B2, B6, PP i rolul lor

    ca coenzime. ! Mecanismul de aciune al enzimelor. Centrul activ al enzimelor i

    rolul lui n formarea i transformarea complecilor intermediari dintre enzim i substrat. Rolul modificrilor conformaionale reciproce ale moleculei enzimei i substratului la favorizarea catalizei (reaciei).

    ! Nomenclatura (denumirea) i clasificarea enzimelor. Caracteristica general a claselor i subclaselor principale de enzime. Numrul de cod al enzimei.

    ENZIM de la grecescul EN ZYME- n drojdii

    ! Enzime catalizatori biologici de natur proteic, ce mresc viteza reaciilor chimice

    ! E- acioneaz strict ntr-o anumit consecutivitate i cu o anumit specificitate

    Enzimologie- tiina,

    ce se ocup cu studierea E

    Enzimodiagnostica - este determinarea

    activittii E, care se pot modifica n

    diferite patologii cu scop de diagnoz.

    Enzimoterapia - este utilizarea E,

    extrase i purificate sau sintetizate n laborator,

    n tratamentul diferitor patologii.

    Natura chimic a E ! E- sunt proteine i posed toate proprietile

    fizico-chimice specifice acestor molecule (solubilitate, proprieti osmotice, sarcin electric net, denaturare termic)

    ! Dovezile experimentale: 1. Sunt alctuite din AA 2. Prezint macromolecule 3. n ap formeaz sol. coloidale cu propriet. sale

    specifice 4. Prezint electrolii amfolii 5. Se supun denaturrii 6. Au fost sintetizate n condiii de laborator din AA

    (ribonucleaza, lizozima)

    Asemnrile E cu catalizatorii neorganici

    1. catalizeaz numai reaciile posibile din punct de vedere energetic

    2. nu modific echilibrul reaciilor reversibile

    3. nu modific direcia reaciei 4. nu se consum n procesul

    reaciilor.

  • Deosebirile E de catalizatorii neorganici

    1. Viteza catalizei enzimatice este cu mult mai mare dect a celei nebiologice (1 mg de Fe n componena catalazei poate nlocui o ton de Fe metalic).

    2. E posed specificitate nalt. 3. E catalizeaz reaciile chimice n condiii blnde

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

    4. E catalizeaz reaciile fr formarea produselor intermediare randamentul este de 100%

    5. Activitatea E, de aici i reaciile enzimatice se regleaz.

    6. Viteza reaciilor este direct proporional cu cantitatea E.

    Structura enzimelor ! Masa molecular a E e de mii de ori mai mare dect

    masa molecular a substratului (S) ! S - substana asupra creia acioneaz E ! E acioneaz nu cu toat molecula dar cu un anumit

    sector denumit centrul activ (CA) ! CA - locul care asigur interaciunea E cu S i

    transformarea ulterioar a acestuia.

    Particularitile CA 1. Este o combinare unical n spaiu i n timp a anumitor

    resturi de AA 2. E o structur tridimensional (AA aflai n locuri

    diferite) 3. Are form de adncitur sau cavitate, cptuit cu AA

    hidrofobi,unde nu-i acces de ap (ex. cnd apa este un reagent al reaciei)

    4. Ocup o parte relativ mic din volumul E i majoritatea resturilor de AA n molecula E nu contacteaz cu S

    5. S relativ slab se leag cu E 6. CA este alctuit din 2 sectoare: ! Sectorul de contact (de legare) ! Sectorul catalitic

    Centrul alosteric ! Unele E posed i un alt centru (sau alte centre) dect

    cel activ centru alosteric (allo stereos alt loc) ! C alos - are o poziie spaial pentru fixarea

    metabolitului reglator, numit efector sau modulator ! Modulatorii se fixeaz necovalent i pot fi: activatori

    sau inhibitori ! E cu centrul alos se numesc E alosterice sau

    reglatoare ! La fixarea modulatorului, E alos i modific

    conformaia. Modulatorii accelereaz sau inhib utilizarea S de enzima respectiv.

  • Enzime alosterice ! Moleculele enzimelor alosterice sunt mai mari, mai

    complexe i sunt oligomere pare ! Au cinetica lor viteza reaciilor n dependen de c%

    S are form sigmoidal, dar nu hiperbolic, cauzat de urmrile interaciunii ntre protomerii ce leag S n mod cooperativ

    ! Sunt 2 tipuri de E alosterice 1. Homotrope - modulatorul i S constituie aceeai

    substan Acumularea S activeaz v reaciei catalizate de aceast E (ex: alcoolul activeaz alcoolDH, E ce l scindeaz)

    2. Heterotrope - modulatorul se deosebete dup structur de S.

    Cofactorii enzimelor ! Deosebim: 1. E simple alctuite numai din AA 2. E conjugate - sunt formate din: a. partea proteic - apoenzim b. partea neproteic - cofactor. Cofactori molecule (sau ioni) mici, mai stabili la aciune

    dect apoE (gr prostetic, Co; ioni metalici) ! Cofactorul strns legat n structura E grupare

    prostetic ! Cofactorul slab legat, uor disociabil coenzim ! n calitate de cofactori apar frecvent cationii unor

    metale i, foarte rar, unii anioni

    Rolul Co

    1. stabilizeaz conformaia activ a moleculei 2. Prezint veriga de legtur ntre S i CA prin

    leg. coordinative 3. Co pot ndeplini actul de cataliz Ex. transportul electronilor

    Clasificarea Co

    ! Co vitaminice 1. Tiaminice 2. Flavinice 3. Nicotinamidice 4. Piridoxinice 5. Folice 6. Cobamidice 7. Biotinice 8. lipoice ! Co nevitaminice (nucleotidice; metaloporfirinice,peptidice)

    Coenzimele tiaminice ! Derivaii

    vitaminei B1 ! TMP, TDP (TPP)- cocarboxilaza, TTP ! Rolul: 1. Decarboxilarea

    oxidativ a piruvatului

    2. Decarboxilarea oxidativ a cetoglutaratului

    3. Reacii de transcetolare

  • Coenzimele flavinice ! Derivai ai vitaminei

    B2 ! FMN i FAD ! Rolul: 1. Particip n reaciile

    de oxido-reducere: 2. Dezaminarea AA 3. Degradarea

    aldehidelor (aldehidDH)

    4. Degradarea purinelor (xantinoxidaza)

    5. Ciclul Krebs (succinatDH)

    6. Oxidarea AG 7. DOP

    (dihidrolipoilDH)

    Coenzimele nicotinamidice ! Sunt derivai ai

    vitaminei PP niacina, niacinamida, B5

    ! se include n structura a 2 Co- NAD i NADP

    ! Rolul ! Particip n reaciile

    de oxido-reducere (dehidrogenarea S transferul unui hibrid ion (H+ i 2 e). Alt proton rmne n soluie H+

    Coenzimele nicotinamidice

    Coenzimele piridoxinice

    ! Derivai a vitaminei B6 ! Co piridoxalfosfat i

    piridoxaminfosfat ! Rolul: 1. Transaminarea AA 2. Decarboxilarea AA 3. Transsulfurarea

    Ionii de metale cofactori ai E ! Dup modul de legare i rolul ionului metalic E sunt: ! Metaloenzime care conin n calitate de cofactori

    ioni de metale, strns legai de apoE ! Exemple: 1. Citocromi, peroxidaza, catalaza (Fe) 2. Citocromoxidaza (Cu) 3. alcoolDH; carboxipeptidaza (Zn) ! E metaloactive a cror activitate crete n prezena

    ionului metalic, care leag metalul slab (lipazele Ca; amilaza salivar - Cl)

    ! Metalele sunt fixate de apoenzim prin legturi electrostatice la care particip resturile de AA acizi (Asp, Glu) sau bazici (Arg, Lyz, His)

  • ! Ionii metalici ce intr n componena metaloenzimelor ndeplinesc urmtoarele funcii:

    1. Stabilizeaz structura E 2. Particip la legarea S 3. Particip nemijlocit la cataliz 4. Fixarea cofactorului la apoE (ex: Zn leag

    NAD la alcoolDH)

    Co pantotenice (B3)- HS-CoA

    1. biosinteza AG 2. biosinteza Col 3. sinteza corpilor cetonici 4. Oxidarea AG 5. Ciclul Krebs 6. Sinteza aminolevulinatului 7. DOP 8. DO a alfa cetoglutaratului Transferul grupelor acil

    Co biotinice vitamina H

    ! Gluconeogenez (I cale piruvatdecarboxilaza) ! Sinteza AG (formarea lui malonil CoA) ! Transformarea propionil-CoA n succinil CoA

    (oxidarea AG cu numr impar) ! Intervine n catabolismul Leu

    Co cobamidice B12 -ciancobalamina

    ! Vitamin antipernicioas pentru om i factor de cretere pentru microorganisme

    ! n ficat sunt 3 compui cobalaminici: meti-; hidroxo- i deoxiadenozil-cobalamin

    ! Rolul: 1. Co pentru unele transmetilaze (homocistein

    metionin) 2. Co pentru anumite mutaze (izomeraze)-

    metilmalonil Co A---- succinil CoA

    Co folice sau pteridinice

    ! Bc-acidul folic ! Forma activ- acidul tetrahidrofolic ! Rol: transferul gruprilor cu un C: metil (CH3),

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

  • Mecanismul de aciune al E ! Pentru decurgerea unei reacii este necesar ca molecula

    de S i E s contacteze ntre ele, pentru aceasta e necesar de contientizarea unei noiuni ca:

    ! Energia de activare este energia necesar tuturor moleculelor unui mol de S, care la o anumit t pot s ating starea de tranziie (corespunztoare apixului barierii energetice )(KJ/mol; kcal/mol)

    ! E - micoreaz energia de activare ale reaciilor chimice.

    ! Cu ct mai mult scade energie de activare, cu att mai eficient acioneaz catalizatorul, i cu att mai mult se accelereaz reacia.

    Enzymes Lower a Reactions Activation Energy

    Mecanismul de aciune al enzimelor. ! Procesul catalizei enzimatice poate fi divizat

    convenional n trei stadii: 1. Difuzia S spre E i legarea cu CA al E - formarea

    complexului ES. Prima etap de scurt durat depinde de concentraia substratului i de viteza lui de difuzie spre centrul activ al enzimei.

    Mecanismul de aciune al E 2. Transformarea complexului primar ES n unul sau cteva complexe

    activate - ES*, ES** ( este cea mai lent ) La aceast etap are loc dereglarea legturilor S, ruperea lor sau formarea noilor legturi n urma interaciunii grupelor catalitice ale E.

    3. Desprirea produselor reaciei de CA al E i difuzia lor n mediul ambiant (complexul EP disociaz n E i P).

  • Ipoteza lact-cheie (Fischer) i coincidena forat (Kochland)

    ! Modelul clasic (Emil Fischer) consider c potrivirea S cu CA al E este analog cu potrivirea lact-cheie. Acest model presupune o rigiditate a structurii enzimei n zona CA.

    ! modelul Kochland, numit centrul activ indus- potrivire indus , presupune c CA nu este rigid, c forma acestuia se modific n momentul legrii S.

    Conceptul clasic "lact- cheie

    E+S-- ES- E+P

    Conceptul coencidenei inductive coincidena forat (Kochland)

    Mecanismul de aciune al E ! La nivel molecular aciunea E poate fi lmurit prin

    urmtoarele efecte: 1. Efectul de orientare a substratelor (CA al E fixeaz S i le

    orienteaz ntr-un mod convenabil pentru aciunea gr. catalitice) 2. Efectul de deformare a S (dup unirea n CA molecula S se

    ntinde, se deformeaz favoriznd scindarea ei) 3. Cataliza acido-bazic (n procesul fixrii S n CA asupra lui

    acioneaz grupele electrofile ale sectorului catalitic, are loc redistribuirea densitii electronice n S i ruperea legturilor din S

    4. Cataliza covalent formarea legturilor covalente ntre CA i S, complexul ES e foarte instabil, uor disociaz elibernd P reaciei

    Clasificarea actual a enzimelor.

    ! Toate E se mpart n ase clase, ! clasele n subclase, ! subclasele n subsubclase, ! numrul su de ordin. ! Ex: LDH - 1.1.1.27 ! Clasa reprezint tipul de reacie, catalizat de enzime ! Subclasa precizeaz aciunea E, deoarece indic natura

    gruprii chimice a S, atacat de E ! Subsubclasa precizeaz natura legturii S atacat sau natura

    acceptorului care particip la reacii ! Denumirea E denumirea S +tipul reaciei catalizate +aza

    Clasificarea actual a enzimelor 1. Oxidoreductaze, catalizeaz reaciii de oxido-

    reducere; 2. Transferaze, catalizeaz transferuri grupelor

    funcionale de la un S la altul (metil, amino, acil,); 3. Hidrolaze catalizeaz scindri de legturi covalente cu

    adiionarea apei ; 4. Liaze, catalizeaz ruperea leg. C-C, C-S i C-N; fr

    adiionarea apei, adiia la legturi duble i reaciile inverse.

    5. Izomeraze, catalizeaz toate tipurile de transformri n cadrul uneia i aceleai molecul ;

    6. Ligaze (sintetaze), catalizeaz formarea de legturi ntre carbon i O, S, N, cuplate cu hidroliza legturilor macroergice (utilizarea ATP).

  • Clasificarea enzimelor.

    - catalizeaz formarea de legturi ntre carbon i O, S, N, cuplate cu hidroliza legturilor macroergice (utilizarea ATP).

    - catalizeaz reaciii de oxido-reducere;

    -catalizeaz transferuri grupelor funcionale de la un S la altul (metil, amino, acil,);

    -catalizeaz scindri de legturi covalente cu adiionarea apei ;

    -catalizeaz ruperea leg. C-C, C-S i C-N; fr adiionarea apei, adiia la legturi duble i reaciile inverse.

    -catalizeaz toate tipurile de transformri n cadrul uneia i aceleai molecul ;

    Izoenzimele ! forme moleculare multiple ale E (la aceeai specie, n

    acelai esut, n aceeai celul), ce se deosebesc prin structura chimic i proprietile cinetice, dar catalizeaz aceeai reacie chimic

    ! Sunt E cu structur cuaternar, alctuite din cel puin 2 protomeri diferii

    ! Ex. LDH (lactat piruvat) ! Prezint un tetramer, alctuit din 2 tipuri de subuniti (H

    inim; M- muchi) n diferite raporturi; codificate de gene diferite.

    ! HHHH inim; HHHM;HHMM; HMMM; MMMM muchi

    ! Izoenzimele difer ntre ele prin V max de cataliz, prin sensibilitatea fa de modulatorii alosterici

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

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

    ! Ex: in miocard predomina HHHH aceasta izoenzima este inhibata de ctre piruvat deaceea orienteaz oxidarea piruvatului pe cale aeroba. Pe cind fracia M4 este activat de catre piruvat i orienteaz transformarea piruvatului pe cale anaerob spre lactat.

    Proprietile generale ale enzimelor

    Obiectivele: 1. Proprietile generale ale E (termolabilitatea, specificitatea), aciunea pH-ului

    asupra activitii enzimatice. 2. Activarea i inhibarea enzimelor: a) mecanismele de activare (proteoliza parial, activarea alosteric,

    autostructurarea cuaternar, fosforilarea i defosforilarea, reactivarea). b) mecanismele de inhibiie (specific i nespecific, reversibil i ireversibil,

    alosteric i competitiv). 3. Organizarea enzimelor n celul (ansamblurile enzimatice,

    compartimentalizarea). Reglarea activitii enzimatice n celul importana principiului de retroinhibitie.

    4. Deosebirea privind componena enzimatic a organelor i esuturilor. Enzimele organospecifice. Modificarea activitii enzimatice n diferite afeciuni (enzimodiagnosticul).

    5. Metodele de obinere i purificare ale enzimelor. Cromatografia de afinitate. 6. Utilizarea enzimelor n practica medical. ntrebuinarea enzimelor imobilizate

    n medicin. 7. Unitile de activitate ale enzimelor. 8. Metodele de determinare a activitii enzimelor.

  • Factorii care influieniaz activitatea E

    ! Temperatura ! PH ! Concentraia S ! Concentraia E ! electroliii

    Termolabilitatea (t) ! E sunt termolabile

    ! t optim a majoritii E se afl n limitele 20- 40 grade

    ! odat cu creterea t cu 10 grade (dac lum punctul de plecare 0 grade) - V reaciei enzimatice sporete de 1,5 ori, atingnd max la t 40grade.

    ! Majorarea de mai departe duce la micorarea activitii enzimatice ceea ce mrturisete despre denaturarea proteinei. La 100 grade toate E organismului sunt inactive. Unele E a microorganismelor termofile sunt active la t de 80 grade.

    ! La t joase E se inactiveaz (excepii: catalaza: activitate max la t=0 grade)

    Termolabilitatea (t) ! Creterea vitezei reaciei odat

    cu creterea t este nterpretat prin prisma "energiei de activare". Pentru fiecare E se poate stabili o t optim la care V atinge valoarea max, mai departe V scade din cauza denaturrii.

    Aciunea pH asupra activitii enzimatice

    ! Fiecare E are un pH optim propriu la care i manifest activitatea maximal.

    ! Majoritatea E celulare au pH-ul optim- 7,4 (excepii: hidrolazele acide lizozomale pH= 5; monoaminooxidaza din membrana mitocondrial externa pH= 10).

    ! La E digestive pH-lui optim este cel al sediului lor de aciune:

    ! Pepsina pH 1,5 2, ! Amilaza pancreatic - pH 6,4-7,2, ! Tripsina - pH 7,8 ! Arginaza- pH 9,5-10 etc. ! In CA al E se afl grupri ionizabile, acide sau

    bazice. Acestea interacioneaz direct cu ionii H+ si OH-, rezultatul fiind creterea sau scderea gradului lor de disociere

    ! Dependena activitii E de variaia pH-ului este deseori descris de o curb n forma de clopot.

    ! Deci mrind sau micorind pH-ul mediului, se poate regla activitatea catalitica a E.

    ! pH optim e dependent de: gradul de ionizare a grupelor functionale, afinitii E fa de S, stabilitii E.

    ! De [E] n condiii standard 2 mol de E ntr-o anumit perioad de timp vor transforma de 2 ori mai multe molecule dect 1 mol de E (relaie direct proporional).

    ! De [S] n perioada iniial a reaciei V crete pe msur ce crete [S]. La un moment dat cnd CA al E se ocup de S V nu mai crete. Ea rmne constant i corespunde V max a reaciei.

    Specificitatea

    ! este capacitatea unei E de a selecta dintr-un

    numr de compui S particular. ! este o proprietate a E, care instituie eficien i

    ordine n metabolism, prevenind desfurarea lui haotic.

    ! este condiionata de complimentaritatea conformaional i electrostatic ntre CA al E i S.

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

  • Specificitatea:

    Specificitatea de reacie: E-catalizeaz un anumit tip de reacie ce st la baza clasificrii enzimelor: o hidroliza, o reacie redox, formarea unei legturi, etc.

    ! Specificitate de substrat: stereochimic, absolut i relativ :

    ! Specificitate stereochimic - E catalizeaz transformarea numai a unuia din stereoizomerii posibili. Ex: Amilaza scindeaz legturile 1-4 glucozidice din amidon sau glicogen i nu influenteaz asupra legturilor din celuloza.

    ! specificitate de S absolut - E catalizeaz transformarea doar a unui S (anhidraza carbonica, ureaza).

    ! specificitate de S relativ ! E acioneaz nu asupra unor grupe din mol S ci asupra anumitor

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

    ! E catalizeaz transformarea grupei de substane asemntoare (alcoolDH)

    ! E catalizeaz transformarea substanelor care aparin diferitor grupe de compui organici (cit. P450)

    Mecanismele de activare a E

    Sunt: 1. nespecifice: temperatura , iradierea 2. specifice - Se activeaz la: 1. majorarea concentraiei S cnd este insuficient 2. majorarea cantitii E 3. introducerea coenzimelor cnd sunt insuficiente 4. Introducerea ionilor metalelor Fe, Cu - Se cunosc urmtoarele tipuri de reglare a activitii enzimatice: - proteoliza limitata - Reglare covalent fosforilare/ defosforilare - Autostructurarea cuaternar - Alosteric - Reactivare

    Proteoliz limitat ! Unele enzime (proteine) se sintetizeaz n forma neactiv de precursor proenzime

    (zimogeni) Exemplu: 1) enzimele digestiei: pepsinogenul, himotripsinogenul, tripsinogenul, proelastaza,

    procarboxipeptidaza - scindeaza proteinele in stomac i duoden. 2) coagularea singelui e determinat de cascada de reacii cu activitate proteolitic; 3) hormonii proteici (insulina); 4) proteinele fibrilare (colagenul). ! Mecanismele de activare a proenzimelor este proteoliza limitata. ! Proteoliza limitata - este scindarea (nlturarea) unui sector al catenei n rezultat enzima se

    restructureaz i se formeaz CA. H+ Pepsinogen ------pepsin -42AA

    Importanla biologic a prezenei formelor neactive .

    1. Protejaz de proteoliz proteinele celulelor productoare de E.

    2. Este o forma de rezerv a E, care rapid pot fi activate i interven n reacie.

    Reglarea covalent (fosforilare-defosforilare)

    ! Activitatea unor E se modific prin fosforilare. Fosforilarea se face prin transferul unui rest fosfat de la ATP pe gruprile hidroxil ale unor resturi de Ser, Tre; Tyr din componena lor.

    ! Reaciile de fosforilare sunt catalizate de kinaze specifice.

    ! Este un proces reversibil E-OH + ATP -------- E-O-P +ADP ! Defosforilarea are loc sub

    aciunea fosfotazei specifice E-OP +H2O------- E-OH +H3PO4 ! unele enzime snt active n forma

    fosforilat, iar altele n forma defosforilat.

    Ex.: glicogen fosforilaza activ n forma fosforilat; glicogen sintaza este activ n forma defosforilat

  • Autostructurarea cuaternar

    ! E caracteristic E ce posed structur cuaternar

    ! Fiecare protomer n parte nu posed activitate enzimatic

    ! La asamblarea lor se modific conformaia fiecrui protomer i corespunztor se modific i conformaia CA, devenind astfel favorabil pentru fixarea i transformarea S

    Inhibiia activitii enzimelor

    ! Deosebim: 1. inhibiie nespecific (T, pH, agenii denaturrii ) 2. inhibiie specific ! Inhibiiia st la baza aciiunii substanielor medicamentoase, agenilor toxici. ! Inhibiia poate fi reversibil i ireversibil. ! La inhibiiia ireversibil inhibitorul covalent se fixeaz de enzim sau se leag att de

    puternic nct disociaia are loc foarte incet. Exemple: cianurile se fixeaz cu Fe 3+ din citocromoxidaz ---se ntrerupe LR; ionii

    metalelor grele (mercur, plumb) inhib gruparea SH a multor E ! La o inhibiiie reversibil - inhibitori se fixeaza slab, necovalent de E ! Deosebim: 1. Inhibiie competitiv 2. Inhibiie necompetitiv 3. Inhibiie prin exces de S 4. Inhibiie alosteric

    Inhibiia competitiv ! Inhibitorul se aseamn dup structur

    cu S. Apare o competiie dintre I i S pentru CA. Nu e posibil simultan fixarea S i a I. E va fixa pe acel competitor care se afl intr-o concentraie mai mare.

    ! E+I ---- EI ! Inhibiia competitiv diminueaz viteza

    catalizei, micornd cota moleculelor de enzim fixatoare a substratului.

    ! Exemplu: inhibiia enzimei succinatdehidrogenazei (SDH) cu malonat (SDH -oxideaza succinatul in fumarat). Malonatul inhib aceasta E datorit asemnrii cu S.

    ! Particularitatea principal a acestui tip de inhibiie este ca poate fi inlturat cu adugarea in exes a S.

    Inhibiia necompetitiv

    ! inhibitorul nu se aseamn ca structura cu S ! I i S se leag simultan cu E dar locusurile sint diferite ! E+S+I--------- ESI ! Acest tip de inhibiie nu se nltur prin exces de

    substrat. ! Activitatea I const n micorarea numrului turnover al E,

    dar nu i numrul de molecule de S. ! Cei mai de vaza inhibitori de acest tip n celulele vii sint

    produsele intermediare ale metabolismului, care reversibil se fixeaza cu locusuri specifice pe suprafata unor enzime reglatoare i modific activitatea lor.

    ! I poate fi nlturat de substane care l leag numite reactivatori

  • ! Inhibiia noncompetetiv I se leag la complexul ES, inhib activitatea E

    E+S----ES +I-----ESI ! Inhibiie alosteric - inhibitorul (efectorul) se

    leag n centrul alosteric al enzimei, modificnd conformaia moleculei (structura teriar) ce are ca consecin deformarea centrului activ.

    ! inhibiia prin modificarea covalent a moleculei enzimei - prin fosforilare pe baza ATP-ului. Unele enzime fosforilate pierd activitatea de exemplu enzima glicogensintetaza

    ! Inhibiia prin exces de S n CA se fixeaz simultan surplus de S ce nu poate fi transformat. Este o inhibiie reversibil nlturarea S.

    ! Retroinhibiie -

    Sistemele polienzimatice Tipurile de organizare a sistemelor polienzimatice

    ! Fiecare celul a organismului conine setul su specific de E. Unele se gsesc n toate celulele, altele sunt prezente doar n anumite celule sau anumite compartimente celulare. Funcia fiecrei E, nu este izolat, ci strins legat de funcia altor enzime. Astiel din E aparte se formeaza sisteme polienzimatice sau conveiere.

    ! Funcia sistemelor polienzimatice depinde de particularitile de organizare a lor in celule.

    Se cunosc urmatoarele tipuri de organizare a sistemelor polienzimatice: 1. - funcional, 2. - structural-funcional 3. - mixt.

    Organizarea funcional

    ! enzimele sunt asociate n sistemul polienzimatic cu ajutorul metaboliilor, care difuzeaz de la o enzim la alta.

    ! produsul reaciei primei enzime servete drept substrat pentru enzima urmtoare etc.

    ! Ex.: glicoliza. Toate enzimele participante la glicoliza sunt n stare solubil, legtura se face doar prin intermediarii metabolici.

    ! E1 E2 E3 E4 ! A---------------- B------------- C---------- D---------- P

    Organizarea structural-funcional ! E sunt fixate prin legturi slabe, ntr-o ordine corespunztoare ntrrii lor n aciune, pe

    o protein central, care poate fi chiar una din enzime. ! Proteina central dispune de un bra care fixeaz S i l duce la E1, care l transform

    n P1; ! P1devine n acest caz S2 , braul l preia i l duce la E2, care l transform n P2. ! La nivelul fiecrei E braul ndeplinete rol similar asigurnd formarea produsului unic al

    tuturor enzimelor complexului. ! Avantajul este c braul duce de fiecare dat S la E corespunztoare, potrivindu-l cu

    mare exactitate pe CA, ceea ce asigur n ansamblu o vitez mai mare dect cea corespunztoare aciunii enzimelor neasociate.

    ! Ex.- complexul polienzimatic piruvatdehidrogenazic, constituit din 3 E i 5 Co sau sintetaza acizilor grai constituit din apte enzime legate structural, care n ansamblu ndeplinesc funcia de sinteza a acizilor grasi.

    ! Afar de complexele multienzimatice e posibila i o alt varianta de organizare structural-funcional. Astfel E se pot aranja n lan, fixndu-se de membrana biologic. Ex.enzimele lanului respirator mitocondrial, care particip la transferul de electroni i protoni i la generarea de energie.

    Tipul mixt de organizare

    ! reprezint o mbinare a ambelor tipuri de organizare, adic o parte din sistemul polienzimatic are organizare structurala, iar cealalta parte - organizare funcional.

    ! Ex.- ciclul Krebs, unde o parte din enzime sunt asociate n complex structural (complexul 2-oxoglutaratdehidrogenazic), ar alt parte se leag funcional prin metaboliii de legtur.

    Unitile de activitate ale enzimelor

    ! Unitatea Internaional (U.I.) cantitatea de E care catalizeaz transformarea 1mol de S ntr-un minut n condiii standard

    ! Katal (kat) cantitatea de E care asigur transformarea unui mol de S ntr-o secund n condiii standard (1U.I.=16,67 nkat)

  • Deosebirea privind componena enzimatic a organelor i esuturilor. Enzimele organospecifice. Modificarea activitii enzimatice n diferite

    afeciuni (enzimodiagnosticul).

    Enzimele indicatorii sunt localizate intracelular: n citoplasm (lactatdehidrogenaza, aldolaza), n mitocondrii glutamatdehidrogenaza), n lizosomi (!-glucoronidaza, fosfataza alcalin). Acestea enzime n norm n plasm se gsesc n

    concentraii foarte mici. La afeciunile celulare activitatea acestor enzime n plasm este brusc mrit.

    Terapia cu enzime ! Enzimele sunt ageni terapeutici unici ce produc efecte importante i specifice. ! Motivele care au limitat folosirea larg a enzimelor ca medicaie e natura

    protC:IC6:legat de natura proteic: ! - distribuie redus n organism dependena de dimensiuni, sarcina i de

    fenomenele de glicozilare (prin glicozilare proteinele sunt recunoscute de receptori i fixate n anumite locuri

    ! - posibilitate mic de dirijare extrahepatic, ficatul avnd tendin de a cptta i reine proteinele strine;

    ! - inactivarea lor sub aciunea proteazelor digestive n cazul administrarii orale, iar proteazele tisulare le scurteaza de asemeni actiunea;

    ! - potentialul lor antigenic, anticorpii formati pot genera reacii de hipersensibilizare adesea grave i pot inactiva enzima.

    Tehnici propuse pentru optimizarea proprietilor terapeutice ale enzimelor.

    - prin N-acilare a fost crescut semiviata asparaginazei, folosit n leucemie - S-au incercat de asemeni metode de obinere a enzimelor imobilizate. De ex. prin reticularea enzimei, ce conduce la agregate insolubile, prin adsorbie pe polimeri sintetici

    ori prin ataare covalent, sau prin incorporare ntr-un gel in cursul polimerizarii. ! Aceste preparate catiga rezistena la enzimele proteolitice i sunt mai putin imunoactive dar pot

    fi alterate proprietaisile farmacocinetice. Asemenea avantaje au dovedit conjugatii cu polietilenglicol (PEG) ai arginazei, ai glutaminasparaginazei sau ribonucleaza supusa reticularii, enzime cu efect antitumoral. Un succes n terapia defectelor genetice a fost imobilizarea enzimelor din ciclul ureogenetic pe un suport de fibrina.

    ! S-au propus noi forme farmaceutice prin incapsularea enzimelor in lipozomi - microsfere cu membrana bistratificata lipido proteica, in hematii umane, in fantome

    eritrocitare sau in alti transportori celulari. Noile forme obinute prezint un potenial de ntire tisular. De ex. in cazul unor boli genetice cauzate de deficitul unor enzime lizozomale se impune o terape de substitutie, enzima trebuind tintita direct in lizozomi.