كيمياء حيوية عامة (101 كيح) الإنزيمات enzymes

101 عامة )كيمياء حيوية كيح(

ENZYMESاإلنزيمات

الموضوع الصفحات

المحاضرة

األسبوع

تسمية اإلنزيمات و تصنيفهاالتحفيز اإلنزيمي ، العوامل التي

تؤثر على سرعة التفاعل اإلنزيمي ، آلية عمل اإلنزيم ،

حركية اإلنزيمات تثبيط اإلنزيمات

األيزوانزيمات ، المرافقات اإلنزيميةاإلنزيمات األلوستيرية

264-270227-237243-244249-257246-247258

7-12 الثال ث+

الرابع

وخصائص تعريفاإلنزيمات

محفزات • أو مساعدة عوامل هيبيوكيميائية

التنشيط • طاقة تخفيض علي تعملالتفاعل لبداية المطلوبة

التفاعل • في اإلتزان ثابت علي تؤثر الللتفاعل • الحرة الطاقة تغيرات علي تؤثر الالتفاعل • أثناء تستهلك الحوالي • إلي التفاعل سرعة معدل من تزيد

1410التركيب • بروتينية

وتصنيفها اإلنزيمات تسمية

داللة له ليس قديم ببسين – trypsinتريبسين ) تصنيف(pepsin

مقطع بإضافة حديث مادة aseتصنيف اسم إلىالتفاعل

(ureaseيوريياز – amylaseأميالز– lipaseليباز )

الحيوية للكيمياء الدولي اإلتحاد :IUBتصنيفإلى اإلنزيمات فيه التفاعل 6تقسم نوع حسب أصناف

لكل أرقام بأربع مرقمة فرعية أقسام إلى قسم كل يقسمإنزيم

الصنف ) على يدل األول (6-1الرقمتحذف أو تضاف التي المجموعات على يدل الثاني الرقم

المجموعة أو اإلنزيمي المرافق على يدل الثالث الرقمللمواد المتقبلة

التفاعل مادة نوع على يدل الرابع الرقم

واإلختزال- 1 األكسدة إنزيماتOxidoreductases:

مؤكسدة • مادة إلى مختزلة مادة من إلكترونات انتقالالحيوية: 1مثال• واألكسدة التنفس إنزيماتالكحوالت: 2مثال • من الهيدروجين نزع إنزيماتنقل • و 2يتم هيدروجين المختزلة 2ذرة من المادة إلكترونين

) ( ) اإلنزيمي) المرافق المؤكسدة المادة إلى الكحول

CH3CH2OH + NAD CH3CHO + NADH2

E.C. 1.1.1.1 Alcohol:NAD Oxidoreductase

األمين: 2مثال • من الهيدروجين نزع إنزيماتإلى • الجلوتامات من هيدروجين ذرة نزع يتم

) اإلنزيمي ) المرافق المؤكسدة المادة

L-Glutamate + NAD(P)+ + H2O

- Ketoglutarate + NH4+ + NAD(P)H

E.C. 1.4.1.3 Glutamate: NAD(P) Oxidoreductase

الناقلة- 2 :Trasferasesاإلنزيماتآلخر • مركب من كيميائية مجموعة انتقالأو • ألدهيدية أو كيتونية مجوعات أو كربون ذرة نقل مثل

. كبريت أو فوسفور على محتوية مجموعات:1مثال •

ATP + D-Hexose ADP + D-Hexose-6-P

E.C. 2.7.1.1 ATP:D-Hexose-6-Phosphotransferase (Hexokinase)

األمين: 2مثال مجموعة Transaminasesإنزيمات

المائي- 3 التحلل :Hydrolasesإنزيماتبإضافة • الروابط الرابطة H ‘ OHتحلل طرفي علىالجاليكوزيدية: 1مثال• الرابطة تحلل إنزيمات

-D-Galactoside + H20 Alcohol + D-Galactose

E.C. 3.2.1.23 -D-Galactoside galactohydrolase

الجليسيريدات: 2مثال• يحلل الذي ليباز إنزيمدهنية وأحماض جليسيرول إلى T مائيا الثالثية

E.C. 3.1.3.1 Glycerol ester hydrolase (Lipase)

E.C. 3.2.1.26 -D-Fructofuranoside fructohydrolse (Sucorase)

التفكك- 4• :Lyasesإنزيماتلها • العكسية والتفاعالت مزدوجة رابطة ونشوء المركب تفكيكالجاليكوزيدية: 1مثال• الرابطة تحلل إنزيمات

HOOC-CH2-CHOH-COOH HOOC-CH=CH-COOH + H2O

E.C. 4.1.2.1 L- Malate Hydrolyase (Fumarase)

الكيتوز: 2مثال• يحلل الذي ألدوالز إنزيمأسيتون هيدروكسي ثنائي إلى فوسفات

الدهايد + فوسفات

E.C. 4.1.2.7 Ketose 1-Phosphate Aldehydelyase (Aldolase)

Ketose 1-Phosphate Dihydroxy Acetone Phosphate + Aldehyde

التماكب- 5• :Isomerasesإنزيماتمماكبات • إلى المركبات تحول إنزيمات وهي

T ضوئيا أو T هندسيا أو T موضعيا تماكب سواء

All Trans Retinene 11-Cis-Retinene

E.C. 5.2.1.3 All Trans Retinene 11-Cis-Trans Isomerase (Retinene Isomerase)

إلى: 2مثال• األلدهيدي السكر تحويل إنزيماتكيتوني

آيزوميراز كيتو ألدو مثل

E.C. 5.3.1.1 D-Glyceraldehyde 3-Phosphate Ketol Isomerase

D-Glyceraldehyde 3-Phosphate Dihydroxy Acetone 3-Phosphate

الصانعة- 6• :Ligasesاإلنزيماتبين • رابطة ونشوء مركبين بين ,C-C, C-N, C-Oتربط

C-SATP + CH3-CO-SCoA + CO2

ADP + Pi + HO-CO-CH2-CO-SCoA

E.C. 6.4.1.2 Acetyl CoA: CoA CO2 Ligase

(Acetyl Co carboxylase)

للتفاعالت الحركية النظرية

HCl + NaOH

C6H12O6 + 6O2

H2O + NaCl

6CO2+ 6H2O + G0

التفاعالت في الطاقة تغيراتالكيميائية

ةقطا

الي

فرغي

لتموادا

متفاعلة

موادناتجة

موادناتجة

ةقطا

الي

فرغي

لتا

للحرارة طارد تفاعلسالب تغير

للحرارة ماص تفاعلموجب تغير

ةقطا

الي

فرغي

لتا

ة قطا

طشي

تنال

اإلنتقالية الحالة

موادمتفاعلة

موادناتجة

التفاعالت في الطاقة تغيراتالكيميائية

إنزيم

ةقطا

الي

فرغي

لتا

محفز غير

موادمتفاعلة

موادناتجة

إنزيم

التفاعالت في الطاقة تغيراتالكيميائية

محفـــــز

تعريفات

الحرة للطاقة القياسي التغيرفي الداخلة المواد طاقة بين الفرق هو

منه الناتجة المواد وطاقة التفاعلالتنشيط طاقة

تنقل حيث التفاعل لبدء الالزمة الطاقة هييكفي طاقة مستوي إلي المتفاعلة المواد _ مرورا نواتج إلي المتفاعلة المواد لتحويل

مؤقتة إنتقالية بحالةللمواد الطاقة مستوي بين الفرق هي

اإلنتقالية المرحلة في ومستواها المتفاعلة

تعريفات

اإلنزيمي النشاط قياس وحدةتحويل يمكنها التي اإلنزيم 1كمية

نواتج إلي التفاعل مادة من ميكرومولالظروف عند الواحدة الدقيقة في

الحرارة ) درجة اإلنزيم لعمل المثليمادة وتركيز الهيدروجيني األس وتركيز

التفاعل(

لإلنزيم النوعي النشاطفي الموجودة اإلنزيم وحدات عدد

بروتين الملليجرام

سرعة المؤثرةالعوامل علياإلنزيمي التفاعل

الحرارة- 1 درجةالهيدروجيني- 2 األساإلنزيم- 3 تركيزالمتفاعلة- 4 المواد تركيز

إنزيم + -----< + متفاعلة مواد إنزيمناتجة مواد

الحرارة درجةTemperature

15 20 25 30 35 40 45 50 55

الحرارة درجة

ل

عفا

لتاةعرس

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

درجةالحرارةالمثلي

عندها • مثلي حرارة درجة إنزيم لكل. يمكن ما أعلي اإلنزيم نشاط يكون

درجة • بزيادة اإلنزيم نشاط يزداديبدأ بعدها معين حد حتي الحرارة

ينعدم حتي اإلنخفاض في النشاطالطبيعي اإلنزيم تركيب لتغير نظرا_

العالية الحرارة بسبب

الحرارة درجةTemperature

الهيدروجيني األس

2 4 6 8 10 12

pH

ل

عفا

لتاةعرس

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

pHالمثلي

درجة • إنزيم يكون pHلكل عندها مثلي. يمكن ما أعلي اإلنزيم نشاط

بزيادة • اإلنزيم نشاط حد pHيزداد حتيفي النشاط يبدأ بعدها معين

لتغير نظرا_ ينعدم حتي اإلنخفاضالـ بسبب الطبيعي اإلنزيم pH تركيب

الفيسيولوجية الظروف عن البعيدةلإلنزيم

الهيدروجيني pH األس

اإلنزيم Enzyme تركيزconcentration

اإلنزيم Enzyme تركيزconcentration

2 4 6 8 10

اإلنزيم تركيز

ل

عفا

لتاةعرس

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

طردية عالقةسرعة تزداد

بزيادة التفاعلاإلنزيم تركيز

طردية زيادة

التفاعل تركيز مادة Substrate concentration

التفاعل تركيز مادة Substrate concentration

2 4 6 8 10 12 14

التفاعل مادة تركيز

ل

عفا

لتاةعرس

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

القصوي السرعة

مادة • تركيز بزيادة اإلنزيم نشاط يزدادالتفاعل.

زادت • التفاعل مادة تركيز زاد كلماوبعد معين حد حتي التفاعل سرعة

لعدم نظرا_ التفاعل سرعة تثبت ذلكمن مزيد إلنجاز حرة إنزيمات توفر

التفاعالت.

التفاعل تركيز مادة Substrate concentration

التفاعل تركيز مادة Substrate concentration

والمفتاح- 1 القفل نظرية

اإلنزيم عمل Enzymeآليةmechanism

إنزيم التفاعل إنزيممادة التفاعل مادة

المستحث- 2 التوافق نظرية

اإلنزيم عمل Enzymeآليةmechanism

التفاعل إنزيمإنزيممادة

تركيز مادة التفاعل

لعفا

لت اةعرس Vmax السرعة القصوى

نصف السرعة القصوىVmax/2

km

التفاعل بسرعة وعالقته ميكائيل ثابت

. . .. .

..

1/V

1/V max

-1/Km 1[/S]

Km / Vmax الميل

E ES E PS ++

برك ويفر الين Lineweaver Burk plotرسم

مركبات هي للبروتين اإلنزيمات يضاف بعضها وفي التركيب بروتينية : إلى وتنقسم الكربوهيدرات مثل بروتينية غير مجموعة

بسيطة- 1 إنزيماتمركبة- 2 إنزيماتكل- ) 3 يؤدي التركيب مختلفة إنزيمات من مجوعة اإلنزيمات معقدات

مجموعة إتمام على الجميع يعمل ولكن اآلخرين عن مختلف تفاعل منها) التنفس ) سلسلة إنزيمات مثال لبعضها المكملة التفاعالت من

نفس- ) 4 بتحفيز تقوم ولكنها مختلف تركيبها إنزيمات أيزوإنزيمات) النواتج. نفس وتعطي المتفاعلة المادة نفس لها أن أي التفاعل

اإلنزيمات Enzymeتركيبstructure

اإلنزيمي- 1 المرافق بواسطةمن- 2 جزء فقد بواسطة

البروتين

اإلنزيمات Enzymeتنشيطactivation

المرافق بواسطة التنشيطاإلنزيمي

المرافق + البروتيني الجزءإلنزيمي

) نشط ) ( غير نشط) غير

النشط اإلنزيم

Apoenzyme + Coenzyme Holoenzyme

البروتين من جزء بفقد التنشيط

البروإنزيمات أو الزيموجيناتفيه وتكون اإلنزيم مولدات هي

لإلنزيم المكونة الببتيدية السلسلةيتم إضافي ببتيدي جزئ علي تحتوي

. اإلنزيم تنشيط عند حذفهببتيد: ----< + ببسين الببسينوجين مثال

تربسين ----< + التربسينوجينببتيد

تنافسي- 1 Competitive inhibitionتثبيط

التنافسي- 2 Non-competitiveتثبيطinhibition

تنافسي- 3 غير Uncompetitiveتثبيطinhibition

المرتدة- 4 التغذية Feed-Backتثبيطinhibition

عكسي- 5 غير Irriversible inhibitionتثبيط

اإلنزيمات Enzymeمثبطاتinhibitors

تنافسي- 1 تثبيطبنفس المثبط يتحد وفيه

التفاعل مادة إرتباط مكانالموضع ذلك في فينافسها

التثبيط هذا علي التغلب ويتمالتفاعل مادة تركيز بزيادة

اإلنزيمات Enzymeمثبطاتinhibitors

إنزيم

التفاعل مادة

المثبط

1/V

1/V max

. . .. .

..

-1/Km 1[/S]

x

x

x

xx

xx

تنافسي+ مثبط

مثبط-

-1/Kim

E

ES E PS

IEI

++

+

التنافسي- 2 تثبيط Non-competitive inhibition

باإلنزيم المثبط يتحد وفيهمكان عن مختلف موقع في

. فهو التفاعل مادة ارتباط . ويعتمد ينافسها ال بالتالي

يغير المثبط أن علي التثبيطالفراغ في اإلنزيم شكل من

مادة اتصال موقع وبالتالي التفاعل

التفاعل مادة

إنزيمإنزيم

مثبط

التنافسي -2 تثبيط

1/V

1/V max

. . .. .

..

-1/Km 1[/S]

تنافسي+ ال مثبط

مثبط-

x

x

xx

x

xx1/Vi max

E ES E PS

I

EIS

I

ESI

+

+

+

+

إنزيم التفاعل إنزيممادة التفاعل مادة

مثبط

تنافسي- 3 غير تثبيطبعد التفاعل بمادة المثبط يتحد وفيه

من اإلنزيم فيمنع باإلنزيم إتحادهانواتج إلي التفاعل مادة تحويل

1/V

1/V max

. . .. .

..

-1/Km 1[/S]

xتنافسي+ غير مثبط

مثبط-

xx

xx

xx

-1/Kim

1/Vi max

E ES E PS

I

ESI

++

+

المرتدة- 4 التغذية Feed-Backتثبيطinhibition

المثبط ولكن تنافسى ال تثبيط هوالذي اإلنزيمي التفاعل نواتج أحد هوسرعة بتقليل يقوم ما حد عن زاد إن

لإلنزيم تثبيطه طريق عن التفاعل

اإلنزيمات Enzymeمثبطاتinhibitors

1 مادة تفاعل1 مادة تفاعل

1 إنزيم

1 ناتج)2 مادة تفاعل(

2 ناتج)3 مادة تفاعل(

3 ناتج)4 مادة تفاعل(

4 ناتج)5 مادة تفاعل(

5 ناتج)مثبط(

5 ناتج)مثبط(

2 إنزيم

3 إنزيم

4 إنزيم

5 إنزيم

1 مادة تفاعل1 مادة تفاعل

1 إنزيم

1 ناتج)2 مادة تفاعل(

2 ناتج)3 مادة تفاعل(

3 ناتج)4 مادة تفاعل(

4 ناتج)5 مادة تفاعل(

5 ناتج)مثبط(

5 ناتج)مثبط(

2 إنزيم

3 إنزيم

4 إنزيم

5 إنزيم

رقم الناتج من ( 5يقوم الناتج )5بواسطةاإلنزيم 4تحويل

اإلنزيم تحويلمادة 1بتثبيط فيمنعوبالتالي 1إليالناتج 1التفاعل

اإلنزيمات جميع تثبيط 5-2يتم

مخطط كروكي يوضح تثبيط اإلنزيم بالتغذية المرتدة.

عكسي- 5 غير تثبيطلإلنزيم الفعالة بالمراكز المثبط يتحد

عنها ينفصل فال قويا_ إرتباطا_وظيفته نهائيا_ اإلنزيم يفقد وبالتالي

التثبيط هذا علي التغلب يتم وال. الفاعل مادة تركيز بزيادة

اإلنزيمات Enzymeمثبطاتinhibitors

اإلنزيمات األلوستيرية )غير الوضعية(

Allosteric enzymes أسي منحنى بين Sigmoidتعطي للعالقة

. المتفاعلة المادة وتركيز التفاعل سرعة

فرعية وحدات عدة من تحتوى subunitsتتكونعلى :

فعال- • مركز أ•: تنظيمي- مركز ب

إيجابي • Positive effectorتنظيمسلبي • Negative effectorتنظيم

تركيز مادة التفاعل

لعفا

لت اةعرس Vmax السرعة القصوى

نصف السرعة القصوىVmax/2

km

منحنى أسي

المنحنى األسي لإلنزيمات األلوسيرية