biochimie- enzime
Post on 05-Jan-2016
209 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
ENZIMEENZIME
Enzimele sunt catalizatorii lumii vii - biocatalizatori
NOŢIUNI INTRODUCTIVE
o catalizează reacţiile biochimice din organism o rol esenţial în biosinteza şi degradarea substanţelor din materia vie
Există peste 2000 de enzime diferite
Primele enzime izolate = fermenţi
Sinteza enzimelor are loc în interiorul organismelor
Îşi pot exercita acţiunea şi atunci când sunt extrase din organism, şi în afara acestuia
1
ENZIMEENZIMENOŢIUNI INTRODUCTIVE
d.p.d.v. chimic enzimele sunt PROTEINE cu rol funcţional îşi pierd puterea catalitică sub acţiunea:
- căldurii;- acizilor şi a bazelor tari;- solvenţilor organici
substanţa asupra căreia acţionează enzimele = SUBSTRAT
forma inactivă – proenzime – trec în stare activă când celula are nevoie endoenzime – îşi desfăşoară activitatea chiar în celulele în care sunt biosintetizate exoenzime – deşi biosintetizate în celule, sunt eliminate în lichidele din organism, exercitându-şi acţiunea la acest nivel
2
De exemplu: o reacţie - în prezenţa unei enzime poate dura o secundă
- în absenţa enzimei durează 12 zile
ENZIMEENZIME
o permit ca reacţiile biochimice să fie considerabil accelerate
CARACTERISTICI
o acţionează în cantităţi extrem de mici o le regăsim intacte la sfârşitul reacţiei
o măresc viteza reacţiilor – prin scăderea Eactivare a substratului
o se disting printr-o caracteristică - specificitate
3
ENZIMEENZIME
Substraturile (A şi B) în condiţii normale necesită o cantitate de energie considerabilă (E1) pentru a
atinge starea de tranziţie A...B, după care produsul de reacţie (AB) se poate forma.
Enzima (E) crează un microclimat propice în care A şi B pot să atingă starea de tranziţie (A...E...B) mai uşor, reducând astfel cantitatea de energie necesară (E2).
CARACTERISTICI
4
ENZIMEENZIME
denumire constituită din 3 părţi:
NOMENCLATURA
o denumirea substratului
o tipul de reacţie
exemplu: lactat-dehidrogenaza
o sufixul -ază
C=O
COOH
CH3
C-OH
COOH
CH3
H-2H2
acid lactic acid piruvic
lactat-dehidrogenaza
5
ENZIMEENZIMESTRUCTURA
numeroase enzime au o structură binară
edificiu macromolecular complex determinat de nivelurile de organizare structurală ale proteinelor
o componenta proteică - APOENZIMA
o componenta neproteică - COFACTORIHOLOENZIMA
Activă d.p.d.v. catalitic
prin îndepărtarea cofactorului – rămâne componenta proteică – inactivă în formă liberă6
ENZIME
ENZIMESTRUCTURA
componenta neproteică - COFACTORI
componenta proteică - APOENZIMA o manifestă proprietăţile generale ale proteinelor
o stabileşte legătura enzimei cu substratul
o manifestă diferite grade de afinitate pentru cofactor
o sunt indispensabili pentru manifestarea activităţii catalitice
o imprimă specificitate de substrat
o imprimă specificitate de acţiune7
ENZIMEENZIMESTRUCTURA
componenta neproteică - COFACTORI
1. COENZIME
2. GRUPĂRI PROSTETICE
3. IONI METALICI
- substanţe organice- fixate pe apoenzimă- greu disociabile de apoenzimă – leg. cov.- piridoxalfosfatul, hemul
- Mg2+, Mn2+, Cu2+, Zn2+, Fe2+(3+), Mo2+
- enzimele ce conţin ioni metalici = metal-enzime
- derivaţi de la vitamine- se ataşează temporar de apoenzimă- uşor disociabile de apoenzimă- NAD+, NADP+, FMN, FAD, ATP
8
ENZIME
ENZIME
SPECIFICITATEA ENZIMELOR
o diferă de catalizatorii neproteici
9
o proprietate caracteristică - specificitatea
DEFINIŢIE
Prin specificitatea unei enzime se înţelege proprietatea sa de a acţiona preferenţial numai asupra unui substrat sau grup de substraturi cu caractere chimice comune.o specificitatea de reacţieo specificitatea de substrat
- specificitate absolută- specificitate de grup- stereospecificitatea
R CH2
NH2
decarboxilaza+ CO2
ENZIME
ENZIME
SPECIFICITATEA ENZIMELOR
10
o specificitatea de reacţie (acţiune)- se manifestă asupra unui singur substrat de către mai multe enzime, fiecare catalizând o anumită reacţie- exemplu: un α-aminoacid poate constitui substratul pentru mai multe enzime
R CH
NH2
COOH
R CH
COOH
OH
oxidaza+ NH3
R CO COOHtransaminaza
ENZIME
ENZIME
SPECIFICITATEA ENZIMELOR
11
o specificitatea de substrat - se referă la activitatea care o manifestă enzimele faţă de anumite substraturi
- exemplu: ureaza hidrolizează numai ureea
SPECIFICITATE ABSOLUTĂ- unele enzime nu acţionează decât asupra unui singur substrat fiind inactive faţă de altele cu structură asemănătoare
O=CNH2
NH2 ureazaCO2 + 2NH3
H2O
ENZIME
ENZIME
SPECIFICITATEA ENZIMELOR
12
o specificitatea de substrat
- exemplu: arginaza hidrolizează numai arginina
SPECIFICITATE ABSOLUTĂ
NH2
C=NH
NH
CH2)3
CH NH2
COOH
NH2
CH2)3
CH NH2
COOH
C=O
NH2
NH2
arginaza
H2O(
(
arginina
ornitina uree
+
ENZIME
ENZIME
SPECIFICITATEA ENZIMELOR
13
o specificitatea de substrat
STEREOSPECIFICITATEA
- unele enzime au stereospecificitate faţă de izomeria cis-trans
- exemplu: fumaraza acţionează numai asupra acidului fumaric şi este inactivă asupra izomerului său cis – acidul maleic
H
H COOH
HOOC H
H H OHCOOH
HOOCfumaraza
H2O
acid fumaric acid malic
ENZIME
ENZIME
SPECIFICITATEA ENZIMELOR
14
o specificitatea de substrat
STEREOSPECIFICITATEA
- unele enzime manifestă o acţiune specifică faţă de o anumită formă stereoizomeră a substratului
exemplu: L-aminoacid-oxidazele nu recunsoc decât L-aminoacizii
- unele enzime fac distincţie între conformaţiile α şi β din legăturile glicozidice
exemplu: maltaza hidrolizează numai legătura (1-4) α glicozidică din molecula de maltoză şi nu atacă legătura (1-4) β glicozidică din celobioză
ENZIME
ENZIME
SPECIFICITATEA ENZIMELOR
15
o specificitatea de substrat
- exemplu: amilaza hidrolizează amidonul, dextrinele, glicogenul
hexokinaza catalizează fosforilarea unei serii de hexoze în prezenţa de ATP
SPECIFICITATE de GRUP
- unele enzime acţionează asupra unei serii de substraturi apropiate ca structură
ENZIMEENZIMEMECANISM DE ACŢIUNE
17
o scăderea energiei de activare se datorează formării unui complex activat între enzimă (E) şi substrat (S)
K1
K2
K3
o ipoteza formării complexului intermediar activat ES a fost emisă de Michaelis şi Menten
ENZIMEENZIMEMECANISM DE ACŢIUNE
18
o la formarea complexului activat, substratul se fixează pe centrul activ al enzimei
o enzima participă cu o porţiune limitată din structura sao pe această porţiune există grupări capabile să atragă şi să fixeze molecula substratului
o ansamblul acestor grupări chimice = centru activ = centru catalitic
ENZIMEENZIMEMECANISM DE ACŢIUNE
19
o între centrul activ şi molecula substratului există complementarităţi conformaţionale şi chimice care permit asamblarea lor
o ipoteza “LACĂT-CHEIE”
ENZIMEENZIME Factorii care influenţează cinetica reacţiilor enzimatice
concentraţia enzimei
concentraţia substratului
temperatura
pH-ul
activatorii şi inhibitorii
ENZIMEENZIME concentraţia enzimei
viteza de reacţie este direct proporţională cu concentraţii crescânde ale enzimei până la o limită
la concentraţii mari de substrat, toate situsurile catalitice ale moleculelor de enzimă sunt complet saturate cu substrat şi nu mai există enzimă disponibilă
concentraţia substratului
ENZIMEENZIME
diminuarea activităţii enzimei până la anularea ei se explică prin denaturarea termică a enzimei
enzimele încălzite dincolo de o anumită temperatură îşi pierd ireversibil activitatea
temperatura optimă pentru cele mai multe enzime – 30-40ºC
majoritatea enzimelor sunt inactivate printr-o încălzire peste 55ºC
există enzime care rezistă la temperatura de 100ºC
la temperaturi scăzute, enzimele au o activitate foarte lentă chiar nulă, dar prin ridicarea temperaturii ele devin din nou active
temperatura
ENZIMEENZIME valoarea pH-ului optim al diverselor enzime coincide în general cu pH-ul lichidelor din organism unde ele îşi exercită acţiunea
exemplu: pH-ul optim al pepsinei este de 1,5-2,5 realizat în sucul gastric de HCl
exemplu: pH-ul optim al tripsinei este de 8-11 identic cu pH-ul sucului pancreatic
majoritatea enzimelor vegetale activează bine la un pH în jur de 6-7
pH-ul
activatorii şi inhibitorii sunt compuşi de natură organică sau anorganică
capabili să mărească sau să diminueze (în concentraţie mică) activitatea enzimatică şi implicit viteza reacţiei enzimatice
ENZIMEENZIME în funcţie de tipul reacţiei pe care o catalizează – 6 clase
CLASIFICARE
oxidoreductaze transferaze
hidrolaze
liaze
izomeraze
ligaze
- catalizează reacţii de tip redox
- catalizează reacţii de transfer
- catalizează reacţii de scindare cu participarea apei
- catalizează reacţii de desfacere în care nu apar fenomene de tip redox sau hidroliză
- catalizează reacţii de izomerizare a substanţelor
- catalizează reacţii în care se formează legături chimice noi
top related