enzymologie. jak pracují enzymy - mechanizmy
DESCRIPTION
Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy . Bruno Sopko. Termodynamický model katalýzy. Termodynamický model katalýzy. Rychlost chemické reakce je dána změnou Gibbsovy energie a aktivační energií:. Tudíž z rychlení reakce pomocí katalýzy může být vyjádřeno :. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/1.jpg)
Enzymologie
ÚLCHKBCH2015
M. Kohutiar
![Page 2: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/2.jpg)
Osnova
I. Základní principy enzymové reakce
II. Termodynamické a kinetické aspekty enzymové katalýzy
III. Mechanizmy enzymové katalýzy
IV. Izoenzymy a aktivita enzymů
![Page 3: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/3.jpg)
Klinický význam
• ALT• AST• ALP• GMT• CK• LDH• …
![Page 4: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/4.jpg)
I. Základní principy enzymové reakce
![Page 5: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/5.jpg)
Enzymy
1. Vyšší reakční rychlost2. Mírnější podmínky reakce3. Vyšší specificita reakce4. Regulace
![Page 6: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/6.jpg)
Substrátová specificita
![Page 7: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/7.jpg)
Substrátová specificitastereospecificita
![Page 8: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/8.jpg)
Substrátová specificitageometrická specificita
CH3CH2OH
CH3OH
CH3CHO
CH2O
etanol
metanol
acetaldehyd
formaldehyd
![Page 9: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/9.jpg)
Substrátová specificitageometrická specificita
R
O
NH R
+ OH2 R
O
O-
+ H NH+
H
R
R
O
O R
+ OH2 R
O
O-
+ H O
R
H+
![Page 10: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/10.jpg)
Stavba enzymu
![Page 11: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/11.jpg)
Kofaktory
![Page 12: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/14.jpg)
Regulace enzymové aktivity
1. Regulace množstvím přítomného enzymu2. Regulace enzymové aktivity
![Page 15: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/15.jpg)
Názvosloví enzymů
1. Oxidoreduktázy2. Transferázy3. Hydrolázy4. Lyázy5. Izomerázy6. Ligázy
![Page 16: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/16.jpg)
Názvosloví enzymů
• Triviální názvy: amyláza, trypsin, elastáza…• Systematický název: EC (Enzyme Commission)
EC 1.1.1.1 alkohol:NAD oxidoreduktázaTřída: oxidoreduktázyPodtřída: CH-OH donoryPodskupina: NAD(P)+ akceptoryPořadové číslo: alkoholdehydrogenáza
![Page 17: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/17.jpg)
Názvosloví enzymůoxidoreduktázy
CH3CH2OH CH3CHOetanol acetaldehyd
NAD+ NADH + H
+
![Page 18: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/18.jpg)
Názvosloví enzymůtransferázy
O O
NH2
OHOH
+ O
O
CH3
OH
O
NH2
CH3
OH
+ O O
O
OHOH
kyselina glutamová kyselina pyrohroznová
alanin kyselina -ketoglutarová
![Page 19: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/19.jpg)
Názvosloví enzymůhydrolázy
P OH
O
OH
O
R
+ OH2 P OH
O
OH
OH +R
OH
ester kyselina alkohol
![Page 20: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/20.jpg)
Názvosloví enzymůlyázy
![Page 21: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/21.jpg)
Názvosloví enzymůizomerázy
O
OHH
HH
OHOH
H OH
H
O-P
O
OHH
OH
OH
HH
O-P OH
![Page 22: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/22.jpg)
Názvosloví enzymůligázy
![Page 23: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/23.jpg)
II. Termodynamické a kinetické aspekty enzymové katalýzy
![Page 24: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/24.jpg)
Kinetika reakcí 0. řáduA→ P
![Page 25: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/25.jpg)
Kinetika reakcí 1. řáduA→ P
![Page 26: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/26.jpg)
Kinetika reakcí 2. řádu2 A→ P
![Page 27: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/27.jpg)
Teorie přechodového stavu
/RT-EAeAk
![Page 28: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/28.jpg)
Teorie přechodového stavu
![Page 29: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/29.jpg)
Teorie přechodového stavu
![Page 30: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/30.jpg)
Enzymová kinetika rovnice Michaelis-Mentenové
E + S ES E + P
SSVv
M
max
K
![Page 31: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/31.jpg)
SSVv
M
max
K
![Page 32: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/32.jpg)
Inhibice
1. Kompetitivní2. Nekompetetivní3. Akompetitivní4. Smíšená5. Allosterická (aktivace/inhibice)
→ podrobně seminář příští týden
![Page 33: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/33.jpg)
III. Mechanizmy enzymové katalýzy
![Page 34: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/34.jpg)
Mechanizmy enzymové katalýzyvznik ES komplexu
• Aktivní místo: často hydrofobní kapsa uvnitř nebo na
povrchu enzymu umožňující vazbu substrátu
• Odstranění solvatačního obalu• Vazba na povrch enzymu• Reakce
![Page 35: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/35.jpg)
Mechanizmy enzymové katalýzyFisher vs. Koshland
![Page 36: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/36.jpg)
Mechanizmy enzymové katalýzyFisher vs. Koshland
![Page 37: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/37.jpg)
Mechanizmy enzymové katalýzy
1. Acidobazická katalýza (kyselá/zásaditá)2. Kovalentní katalýza – elektrofilní/nukleofilní3. Katalýza kovovými ionty4. Elektrostatická katalýza5. Proximitní a orientační efekt
![Page 38: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/38.jpg)
Mechanizmy enzymové katalýzyacidobazická katalýza
![Page 39: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/39.jpg)
Mechanizmy enzymové katalýzykovalentní katalýza
CH3
O
OH
O
CO2 + CH3 CH3
O
![Page 40: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/40.jpg)
Mechanizmy enzymové katalýzykovalentní katalýza
CH3
O
OH
O
CO2 + CH3 CH3
O
CH2 CH3
NR H
CO2CH3
O
O-
N+
R H
CH3 CH3
OH2O
![Page 41: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/41.jpg)
Mechanizmy enzymové katalýzykatalýza kovovými ionty
![Page 42: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/42.jpg)
Mechanizmy enzymové katalýzy
1. Elektrostatická katalýza Rozdělení nábojů kolem aktivního místa
enzymu vede k stabilizaci přechodového stavu
2. Proximitní a orientační efekt Vhodný prostorový vztah reaktantů (přiblížení a orientace)
![Page 43: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/43.jpg)
IV. Izoenzymy a enzymová aktivita
![Page 44: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/44.jpg)
Izoenzymy
• Katalyzují stejnou reakci, ale mají jinou strukturu
![Page 45: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/45.jpg)
Enzymová aktivita
• 1 Katal: množství enzymu, které katalyzuje přeměnu 1 mol substrátu za 1 sekundu
• 1 Unit: množství enzymu, které katalyzuje přeměnu 1 mikromol substrátu za 1 minutu
1U=16,67nkat
![Page 46: Enzymologie. Jak pracují enzymy - mechanizmy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081417/56816361550346895dd43011/html5/thumbnails/46.jpg)
Děkuji za pozornost…dotazy?