Transcript ENZIMI Istorijski razvoj

ENZIMI
Istorijski razvoj










Objašnjenje enzimskih procesa - kraj XVIII veka.
“Fermentatio” - burno vrenje
“Fermentacija”- katalizovana reakcija kojoj podleže
biološki materijal.
“Ferment”- pokretač promena unutar živog organizma.
Rastvaranje skroba pomoću sokova proklijalog ječma i
alkoholno vrenje ( Lavoisier , 1798)
C6H12 O6 = 2 C2H5OH + 2CO2 (Gay -Lussac, 1810)
Hidroliza skroba u šećer delovanjem pljuvačke.
Diastaza - razlaže skrob (Payen i Persoz, 1833)
Pepsin - izolovan iz želuca praseta( Schwan, l836)
Lipaza iz pankreasa ( Claude Bernard), invertaza iz
kvasca (Berthelot) i tripsin iz pankreasa (Kuhne) druga
polovina XIX veka.








Jakob Berzelius : “fermentacija je jedan vid katalize” .
Kuhne : “svi rastvorljivi fermenti su enzimi”.
Ostwald : “katalizator je supstancija, koja menja brzinu
izvesne reakcije i ne menja konačnu ravnotežu”.
Schmit - hipoteza određivanja aktivnosti enzima u krvi.
Wohlegemut - metoda za određivanje aktivnosti
dijastaze (amilaze) u krvi i u urinu.
Sorenseon - aktivnost enzima zavisi od koncentracije
vodonikovih jona.
Michaelis I Menten-ova - teorija o formiranju
intermedijernog jedinjenja između enzima i supstrata.
Sumner - ureaza u kristalnom obliku.
Enzimi - biokatalizatori
Energetski profil nekatalizovane i katalizovane reakcije



Efikasnost -(pr. enzim
katalaza katalizuje degradaciju
H2O2 brzinom od 5 x 10 6
molekula/min.)
Specifičnost
– Specifičnost dejstva
Glu
Energetski
nivoi
aktivnog
stanja
Ea 1 =75 K J.m ol
-1
Ea 1 =50 K J.m ol
-1
Ea 8,4 8,4 K J .
m ol -1
Inicijalno
stanje
H 2O 2
G
K rajnje stanje

–
Glutamin
Reakcija:H 2 O + ½ O 2
– GABA
Ketoglutarna kiselina
– Specifičnost prema
supstratu :visoka
–
sepecifičnost (ureaza) i niska
specifičnost (organski estri
fosforne kiseline)
Podložni kontroli i regulaciji.
u odsustvu katalizatora
u prisustvu platine kao neorganskog katalizatora
u prisustvu enzima katalaze
EEN
NZZIM
IMII
PPro
rote
tein
in eennzim
zimii
H
Hid
idro
roliz
lizoom
m ddaaju
ju ssaam
moo
aam
min
inookkis
iseelin
linee
PPro
rote
teid
id eennzim
zimii
PPro
rote
tein
insskkii
ddeeoo
AAppooeennzzim
im
N
Neeppro
rote
tein
insskkii
ddeeoo
+
+
kkooeennzzim
im
eennzzim
im
KKooeennzzim
im kkoovvaale
lenntn
tnoo ii ppeerm
rmaanneenntn
tnoo vveezzaann zzaa aappooeennzim
zim == ppro
roste
stetič
tičnnaa ggru
ruppaa
KKooeennzzim
im ppoovvre
rem
meennoo vveeza
zann zzaa aappooeennzzim
im == kkoosu
suppstra
strat.t.
Hemijska ravnoteža i
hemijska energija
A+B
k1
C+D
K = [C]x[D] / [A]x[B]
k2
E+S
k1
K- konstanta hemijske ravnoteže
ES
k3
E+P
k2
K>1
reakcija spontana
egzergona
K<1
reakcija nije spontana
endergona
K1
reakcija reverzibilna
Energetska barijera
 Energija aktivacije
 Termodinamička ravnoteža
(zatvoreni sistemi ; fizičkohemijski sistemi)
 Dinamička ravnoteža (otvoreni
sistemi -živi sistemi)

Mehanizam enzimske katalize
Aktivno mesto
supstrat
Vezivanje supstrata za aktivno mesto emzima
- kontaktne aminokiseline određuju specifičnost enzima reagujući sa hemijskim
grupama supstrata.
- katalitičke aminokiseline deluju na određenu hemijsku vezu u supstratu.
- aminokiseline koje održavaju trodimenzionalnu strukturu proteina.
Kinetika enzimskih reakcija
Vremenska kriva enzimske reakcije
y
V
(µmol)
x-vreme (min)
y- količina nastalog produkta (µmol)
Vo
t1
t
x
Uticaj pH na aktivnost enzima
Aktivnost
enzima
pepsin
1
2
Alkalna
Najveći
broj
enzima
3
4
5
6
7
fosfataza i
arginaza
8
9
10
pH
Uticaj temperature na
aktivnost enzima
Aktivnost
enzima
10
20
30 40
50
Temperatura ( 0C)
60
Kinetika enzimskih reakcija;
uticaj koncentracije supstrata
Vmax
V(µmol/min)
1/2 Vmax
S (mmol/l)
Lineveawer-Burkov dijagram
za
izračunavanje Michaelisove konstante (Km) i
maksimalne brzine enzimske reakcije (Vmax)
1/V (nmol/min) -1
Nagib =Km/Vmax
1/Vmax
-1/Km
1/S (mmol/l) -1

Inhibicija enzima
 ireverzibilna reverzibilna



kompetitivna
nekompetitivna
akompetitivna
Povreda krvnog suda
Plazmini faktori
Razgolićena
kolagena vlakna
ADP
Tkivni faktori
Kontaktni faktor
Dezintegracija Tr
akt. XII
Neak. XI
Adhezija trombocita
Reverzibilna agregacija
trombocita
Neak. XII
Trombocitni faktori
Trombocitni
tromboplastin
akt. XI
Neak.IX
Ak.VIII
Trombin.glukoza
akt.IX
Plazmin tromboplastin
Ca ++ I Ak.V
tromboplastin tkiva
Neak.VII u Ak.VII
Ca ++ +X+V
monomer
tromboplastin tkiva
Ireverzibilna
agregacija trombocita
fibrinogen
Pojačana glikoliza
aktivnih trombocita
Aktivni tromboplastin krvi III
Trombin II
ATP
Retrakcija
koaguluma
Definitivan
tromb
ATP-aza
trombostein
ADP
F1 T
Protrombinaza
Ca ++
Ak.VII
energija
fibrinoliza
Ca ++
Neak. X u ak. X
Akativni
Fibrin
Fibrin polimeri
nek. VIII
Nekativni
Protrombin II
Aktivacija enzima
AKTIVATORI
INHIBITORI
EFEKTORI ENZIMA
(LIGANDI)
Joni magnezijuma, mangana ,
kalcijuma
kreatin fosfokinazu
Joni kalcijuma
KATJONI
lipazu
Joni mangana, nikla i
kobalta
arginazu
Joni cinka
alkoholdehidrogenazu,
karboksipeptidazu i glutamat dehidrogen
AKTIVATORI
Joni gvožđa sukcinat dehidrogenazu i
aldehid oksidazu
ANJONI
Joni hlora
amilazu
Neorganski fosfat, ATP,ADP,GTP,GDP
Aktivacija enzima
ENZIM
AKTIVAN OBLIK
NEAKTIVAN OBLIK
(PROENZIM)
Pepsinogen
H+
H
+
+ aktivirani pepsin
Pepsin + peptid
ENETROKINAZA
Tripsinogen
Tripsin +heksapeptid
AKTIVIRANI TRIPSIN
Protrombin
Aktivna trombokinaza krvi (tromboplastin)
Trombin
Povreda krvnog suda
Plazmini faktori
Razgolićena
kolagena vlakna
ADP
Tkivni faktori
Kontaktni faktor
Dezintegracija Tr
akt. XII
Neak. XI
Adhezija trombocita
Reverzibilna agregacija
trombocita
Neak. XII
Trombocitni faktori
Trombocitni
tromboplastin
akt. XI
Neak.IX
Ak.VIII
Trombin.glukoza
akt.IX
Plazmin tromboplastin
Ca ++ I Ak.V
tromboplastin tkiva
Neak.VII u Ak.VII
Ca ++ +X+V
monomer
tromboplastin tkiva
Ireverzibilna
agregacija trombocita
fibrinogen
Pojačana glikoliza
aktivnih trombocita
Aktivni tromboplastin krvi III
Trombin II
ATP
Retrakcija
koaguluma
Definitivan
tromb
ATP-aza
trombostein
ADP
F1 T
Protrombinaza
Ca ++
Ak.VII
energija
fibrinoliza
Ca ++
Neak. X u ak. X
Aktivni
Fibrin
Fibrin polimeri
nek. VIII
Neaktivni
Protrombin II
Regulacija aktivnosti enzima
fosforilacijom i defosforilacijom
ADP
ATP
protein kinaza
enzim
enzim
OH
Pi
protein fosfataza
P
H2O
Inhibicija enzima
INHIBICIJA ENZIMA
IREVERZIBILNA
REVERZIBILNA
Teški metali (bakar, živa)
Organofosforna jedinjena
vezuju se za OH grupu serina
u aktivnom mestu enzima
(tripsin, acetilholin esteraza
R1O
O
P
R2O
X
X- acil ostatak (fluor)
R1, R2 - radikali (alkil , estarski)
Toplota
Sredstva za taloženje proteina (TCA)
KOMPETITIVNA
NEKOMPETITIVNA
AKOMPETITIVNA
Inhibicija enzima

Inhibicija enzima
 ireverzibilna reverzibilna



kompetitivna
nekompetitivna
akompetitivna
Tip inhibitora
Uticaj velike[S]
Uticaj inhibitora na Vmax
Uticaj inhibitora na Km
Kompetitivan
Sprečava inhibiciju
Ne menja V max
Povećava Km
Nekompetitivan
Ne menja dejstvo inh
Smanjuje Vmax
Ne menja Km
Akompetitivan
Ne menja dejstvo inh
Smanjuje Vmax
Smanjuje Km
Inhibicija enzima

Inhibicija enzima
 ireverzibilna reverzibilna



kompetitivna
nekompetitivna
akompetitivna
Tip inhibitora
Uticaj velike[S]
Uticaj inhibitora na Vmax
Uticaj inhibitora na Km
Kompetitivan
Sprečava inhibiciju
Ne menja V max
Povećava Km
Nekompetitivan
Ne menja dejstvo inh
Smanjuje Vmax
Ne menja Km
Akompetitivan
Ne menja dejstvo inh
Smanjuje Vmax
Smanjuje Km
Inhibicija enzima

Inhibicija enzima
 ireverzibilna reverzibilna



kompetitivna
nekompetitivna
akompetitivna
Tip inhibitora
Uticaj velike[S]
Uticaj inhibitora na Vmax
Uticaj inhibitora na Km
Kompetitivan
Sprečava inhibiciju
Ne menja V max
Povećava Km
Nekompetitivan
Ne menja dejstvo inh
Smanjuje Vmax
Ne menja Km
Akompetitivan
Ne menja dejstvo inh
Smanjuje Vmax
Smanjuje Km
Regulacija enzimske aktivnosti

Mehanizam povratne sprege (feedback
inhibition)
A

B
C
D
Z
Alosterični enzimi(regulatorni,ključni)
– sigmoidna kriva
– katalizuju biohemijske reakcije koje su lokalizovane
na početku metaboličkog procesa ili se nalaze na
mestu ukrštanja metaboličkih procesa
– alosterijski inhibitori deluju po tipu negativne
povratne sprege.