EnzimeEnzime

Falcaru Falcaru EcaterinaEcaterina

IIII F F

Subiecte ce vor fi tratateSubiecte ce vor fi tratate Ce sunt enzimele?Ce sunt enzimele? Caracteristici generale ale enzimelorCaracteristici generale ale enzimelor Nomenclatura enzimelorNomenclatura enzimelor Clasificarea enzimelorClasificarea enzimelor Structura enzimelor Structura enzimelor Specificitatea enzimelorSpecificitatea enzimelor Mecanismul catalizei enzimatice Factori care influenteaza activitatea enzimelor Enzime –agenti terapeutici

Enzime-definitieEnzime-definitie

In organismele vii, mii de reactii chimice se In organismele vii, mii de reactii chimice se desfasoaradesfasoara rapid in conditiile de temperatura si rapid in conditiile de temperatura si presiune ale acestuia.presiune ale acestuia.

Toate Toate aceste transformari sunt aceste transformari sunt mediate mediate de de enzimeenzime (denumite initial (denumite initial fermentifermenti  ))..

Enzimele sunt in Enzimele sunt in generalgeneral proteine specializate proteine specializate sa catalizeze reactiile metabolice.sa catalizeze reactiile metabolice.

Caracteristicile enzimelorCaracteristicile enzimelor

1.1. Enzimele au o putere catalitic Enzimele au o putere cataliticaa enorma  enorma accelerand viteza reactiilor cu pana la 10accelerand viteza reactiilor cu pana la 1016 16 fata fata de viteza reactiei necatalizate. Aceasta de viteza reactiei necatalizate. Aceasta capacitate depaseste puterea oricarui capacitate depaseste puterea oricarui catalizator folosit in sinteza organica. catalizator folosit in sinteza organica.

2.2. Enzimele nu se consuma si nu se transforma Enzimele nu se consuma si nu se transforma in reactiile catalizate.in reactiile catalizate.

3.3.Enzimele se caracterizeaza printr-o Enzimele se caracterizeaza printr-o mare specificitate. mare specificitate.

4.4.Enzimele scad energia de activare a Enzimele scad energia de activare a moleculelor de substrat pe care le transforma moleculelor de substrat pe care le transforma accelerand astfel viteza reactiei biochimice.accelerand astfel viteza reactiei biochimice.

5. 5. EEnzimele se gasesc in celule si actioneaza in nzimele se gasesc in celule si actioneaza in cantitate foarte mica dar cu efect semnificativ.cantitate foarte mica dar cu efect semnificativ.

66. Enzimele pot cataliza reactiile in conditiile . Enzimele pot cataliza reactiile in conditiile organismului, la temperatura de aproximativ organismului, la temperatura de aproximativ 3737ooC, in conditii de in general neutru si la C, in conditii de in general neutru si la presiune atmosferica. presiune atmosferica. 

NomenclaturaNomenclatura enzimelorenzimelor In prezent fiecarei enzime ii este atribuit un In prezent fiecarei enzime ii este atribuit un numar numar

de codde cod si un  si un nume sistematicnume sistematic.. Numarul de codNumarul de cod este format din 4 cifre este format din 4 cifre::   prima cifra - prima cifra - clasaclasa de enzime (in functie de reactia  de enzime (in functie de reactia

catalizata);catalizata); a doua cifra - subclasa (da indicatii asupra donorului a doua cifra - subclasa (da indicatii asupra donorului

din reactie);din reactie); a treia cifra - subsubclasa (face referire la natura a treia cifra - subsubclasa (face referire la natura

acceptorului din reactie);acceptorului din reactie);   a patra cifra indica enzimaa patra cifra indica enzima  individuala.individuala.

Clasificarea enzimelorClasificarea enzimelor

In functie de reactia pe care o catalizeaza, In functie de reactia pe care o catalizeaza, miile de enzime sunt repartizate in 6 clase:miile de enzime sunt repartizate in 6 clase:

1. Oxidoreductaze; 1. Oxidoreductaze; 2. Transferaze; 2. Transferaze; 3. Hidrolaze;3. Hidrolaze; 4. Liaze; 4. Liaze; 5. Izomeraze; 5. Izomeraze; 6. Ligaze6. Ligaze

Structura enzimelorStructura enzimelor

Enzimele sunt proteine globulare Enzimele sunt proteine globulare care potcare pot avea o avea o structura:structura:

unitaraunitara -  - enzime monocomponenteenzime monocomponente, alcatuite numai , alcatuite numai din aminoacizi: din aminoacizi: ex.ex.tripsina, chimotripsina, pepsina, tripsina, chimotripsina, pepsina, lipaza, ribonucleaza;lipaza, ribonucleaza;

binarabinara  - enzime alcatuite dintr-o - enzime alcatuite dintr-o parte proteicaparte proteica si  si o o grupa neproteicagrupa neproteica (prostetica). (prostetica).

Studiul structurii enzimelor s-a realizat prin tehnici Studiul structurii enzimelor s-a realizat prin tehnici exacte: difractie de raze X, fluorescenta, analize in exacte: difractie de raze X, fluorescenta, analize in UV si IR, RMN, etc.UV si IR, RMN, etc.

Structura unei enzimeStructura unei enzime

((HoloHolo))enzimaenzima ( (holofermentholoferment sau sau simplex simplex). ).

Parte proteicăParte proteică (apoenzimă(apoenzimă, , apofermentapoferment sau sau feronferon) )

Parte neproteica-Cofactor (coenzimă, coferment, sau agon)

Centrul activ al Centrul activ al enzimelorenzimelor

Centru activ= totalitatea gruparilor chimice din Centru activ= totalitatea gruparilor chimice din molecula enzimei care recunosc, leaga specific si molecula enzimei care recunosc, leaga specific si transforma molecula de substrattransforma molecula de substrat

Confera specificitate enzimelor pentru substratConfera specificitate enzimelor pentru substrat

Legarea enzimei de substratLegarea enzimei de substrat

Exista mai multe ipoteze referitoare la Exista mai multe ipoteze referitoare la recunoasterea moleculara dintre substrat si enzima:recunoasterea moleculara dintre substrat si enzima:

1.1.Ipoteza lacat-cheieIpoteza lacat-cheie  - - propusa de E. Fischer propusa de E. Fischer postuleaza asemanarea enzimei cu un lacat, iar a postuleaza asemanarea enzimei cu un lacat, iar a substratului cu cheia corespunzatoare acestuia, substratului cu cheia corespunzatoare acestuia, legatura dintre ele facandu-se pe baza legatura dintre ele facandu-se pe baza complementaritatii intre segmente prestabilitecomplementaritatii intre segmente prestabilite.. Dezavantajul acestei ipoteze este acela ca se Dezavantajul acestei ipoteze este acela ca se considera enzima o structura rigida.considera enzima o structura rigida.

Mecanismul cheie-broasca- Emil Fischer, 1890Mecanismul cheie-broasca- Emil Fischer, 1890

Interactiunea centru activ substratInteractiunea centru activ substrat

2.2.Ipoteza ajustarii induseIpoteza ajustarii induse  - - propusa de D. propusa de D. Koshland postuleaza ca enzimele sunt Koshland postuleaza ca enzimele sunt molecule dinamice, foarte flexibile ceea ce molecule dinamice, foarte flexibile ceea ce influenteaza printre altele legarea substratului influenteaza printre altele legarea substratului de enzima. de enzima.

Procesul este interactiv, modificandu-se Procesul este interactiv, modificandu-se simultan si concentratia substratului, ceea ce simultan si concentratia substratului, ceea ce explica puterea catalitica crescuta a enzimelor.explica puterea catalitica crescuta a enzimelor.

Mecanismul potrivirii induse- Mecanismul potrivirii induse- Daniel E. Koshland,Jr., 1958

Interactiunea centru activ substratInteractiunea centru activ substrat

Mecanismul catalizei Mecanismul catalizei enzimaticeenzimatice

Energia libera a unei reactii (Energia libera a unei reactii (∆G)∆G)

Energia de activare: necesara energizarii unui Energia de activare: necesara energizarii unui substrat pentru a atinge o substrat pentru a atinge o stare de tranzitiestare de tranzitie in in care exista o mare probabilitate ca o legatura care exista o mare probabilitate ca o legatura chimica sa se formeze sau sa se rupa in substratchimica sa se formeze sau sa se rupa in substrat

Enzimele Enzimele reduc energia de activarereduc energia de activare fara sa fara sa afecteze energia libera a reactiei afecteze energia libera a reactiei ((G). Astfel, Astfel, enzimele enzimele cresc viteza de reactiecresc viteza de reactie

S + E S + E ↔ ↔ E-SE-S →→ E + P E + P

Enzimele Enzimele reduc energia de activarereduc energia de activare fara sa afecteze energia libera a fara sa afecteze energia libera a reactiei (reactiei (G). Astfel, enzimele . Astfel, enzimele cresc viteza de reactiecresc viteza de reactie..

Progresul reactieiProgresul reactiei

S

PG

Energia de activare a reactiei necatalizate

Energia de activare a reactiei catalizate

Ene

rgie

Ene

rgie

Specificitatea enzimelorSpecificitatea enzimelor

• Specificitate absolutaSpecificitate absoluta: : enzimele recunosc un enzimele recunosc un anumit tip de legatura chimica si un anumit anumit tip de legatura chimica si un anumit component chimic.component chimic.

Exemplu: Ureaza degradeaza numai ureeaExemplu: Ureaza degradeaza numai ureea

Exemplu: Hexokinaza metabolizeaza D-glucoza dar Exemplu: Hexokinaza metabolizeaza D-glucoza dar nu si 2-nu si 2-1818F-dezoxi-D-glucoza –proprietate F-dezoxi-D-glucoza –proprietate utilizata in tehnici de imagistica.utilizata in tehnici de imagistica.

Izoformele enzimelorIzoformele enzimelor

Izoenzime sau izozimeIzoenzime sau izozime Sunt enzime localizate în aceeaşi celulă sau în Sunt enzime localizate în aceeaşi celulă sau în

celule diferite, care îndeplinesc funcţii catalitice celule diferite, care îndeplinesc funcţii catalitice identiceidentice, dar diferă prin unele proprietăţi cum ar , dar diferă prin unele proprietăţi cum ar fi: fi: afinitateafinitate pentru substrat, pentru substrat, termostabilitatetermostabilitate, , sarcină sarcină electricăelectrică etc. etc.

Factorii care influenteaza Factorii care influenteaza activitatea enzimeloractivitatea enzimelor

1.T1.Temperaturemperatura a Efectul temperaturii asupra activitatii Efectul temperaturii asupra activitatii

enzimelor este rezultanta actiunii a doi factori enzimelor este rezultanta actiunii a doi factori opusi, opusi, cresterea vitezei de reactie cu cresterea vitezei de reactie cu temperaturatemperatura si  si denaturarea termicadenaturarea termica a  a enzimelor. enzimelor.

Temperatura optima pentru enzimele din Temperatura optima pentru enzimele din organismul uman este organismul uman este 37-4037-4000CC..  

2.2.Influenta pH-uluiInfluenta pH-ului Pentru enzimele din organismul uman, pH-ul Pentru enzimele din organismul uman, pH-ul

optim de actiune este pH-ul normal al optim de actiune este pH-ul normal al mediului in care ele isi manifesta  actiunea mediului in care ele isi manifesta  actiunea cataliticacatalitica..

Pentru enzimele din organismul uman pH-ul Pentru enzimele din organismul uman pH-ul optim este intre 5-9, dar exista enzime ce optim este intre 5-9, dar exista enzime ce actioneaza si in afara acestui interval.  De actioneaza si in afara acestui interval.  De exemplu, pepsina actioneaza la pH 1,5-2, exemplu, pepsina actioneaza la pH 1,5-2, fosfatazele alcaline la pH 9-10, iar fosfatazele fosfatazele alcaline la pH 9-10, iar fosfatazele acide la pH 4,5-5.acide la pH 4,5-5.

3.I3.Influenta efectorilor enzimaticinfluenta efectorilor enzimatici Efectorii enzimaticiEfectorii enzimatici pot  pot

fi fi activatori activatori sau sau inhibitoriinhibitori.. Activatorii enzimaticiActivatorii enzimatici. .   Sunt compusi care   Sunt compusi care

stimuleaza activitatea enzimelor.stimuleaza activitatea enzimelor. Inhibitorii enzimaticiInhibitorii enzimatici  sunt compusi care sunt compusi care

influenteaza negativ activitatea enzimelor pe influenteaza negativ activitatea enzimelor pe care o pot anula definitiv sau temporarcare o pot anula definitiv sau temporar

Enzimele - agenti Enzimele - agenti terapeuticiterapeutici

Enzime in Enzime in medicatia vascularamedicatia vasculara --  StreptokinazaStreptokinaza,, amestec enzimatic obtinut din streptococ, are amestec enzimatic obtinut din streptococ, are actiune fibrinolitica (trombolitica), fiind utila actiune fibrinolitica (trombolitica), fiind utila pentru activarea hidrolizei trombilor formati in pentru activarea hidrolizei trombilor formati in conditii patologice, de exemplu in infarct conditii patologice, de exemplu in infarct miocardic.miocardic.

UrokinazaUrokinaza obtinuta din urina are acelasi rol obtinuta din urina are acelasi rol.. HemocoagulazaHemocoagulaza (reptilaza) (reptilaza) activeaza activeaza transformarea fibrinogenului in fibrina si este transformarea fibrinogenului in fibrina si este folosita pentru tratarea hemoragiilor folosita pentru tratarea hemoragiilor ..

Enzimele in terapia antitumorala.Enzimele in terapia antitumorala.   Ex. Ex. asparaginazasparaginazaa este folosita de pacientii cu  este folosita de pacientii cu

leucemie deoarece celulele tumorale au leucemie deoarece celulele tumorale au afinitate mare pentru asparagina si scazand afinitate mare pentru asparagina si scazand nivelul acesteia nu mai este posibila nivelul acesteia nu mai este posibila dezvoltarea lor. dezvoltarea lor.

Fenilalanin amonioliaza Fenilalanin amonioliaza este o alta enzima ce este o alta enzima ce se poate utiliza imobilizata pentru a reduce se poate utiliza imobilizata pentru a reduce cantitatea de fenilalanina la pacientii cu cancer cantitatea de fenilalanina la pacientii cu cancer sau fenilcetonurie.sau fenilcetonurie.

Enzimele folosite in tulburarile Enzimele folosite in tulburarile digestivedigestive..  Enzimele digestive se folosesc ca Enzimele digestive se folosesc ca terapie de substitutie pentru a realiza digestia terapie de substitutie pentru a realiza digestia proteinelor (proteinelor (pepsina, chimotripsina, tripsina, pepsina, chimotripsina, tripsina, carboxipeptidazacarboxipeptidaza), ), glucidelorglucidelor ( (amilazaamilaza) ) si si lipidelorlipidelor ( (lipazalipaza). Se utilizeaza asocieri de mai ). Se utilizeaza asocieri de mai multe enzime, dar si cu substante utile multe enzime, dar si cu substante utile digestiei (digestiei (bila, hemicelulazebila, hemicelulaze). Exista si ). Exista si preparate ce contin enzime proteolitice de preparate ce contin enzime proteolitice de natura vegetala (natura vegetala (ficina, bromelina, papainaficina, bromelina, papaina).).

Enzimele folosite ca antiinflamatoare si Enzimele folosite ca antiinflamatoare si cicatrizantecicatrizante. . Sunt diferite endopeptidaze si Sunt diferite endopeptidaze si enzime ce actioneaza asupra proteoglicanilor enzime ce actioneaza asupra proteoglicanilor care degradeaza tesuturile alterate de la care degradeaza tesuturile alterate de la suprafata unor leziuni facilitand penetrarea suprafata unor leziuni facilitand penetrarea medicamentelor, vindecarea ranilor, reducerea medicamentelor, vindecarea ranilor, reducerea edemelor (se asociaza in medicatia edemelor (se asociaza in medicatia dermatologica, ORL, oftalmica): dermatologica, ORL, oftalmica): 

hialuronidaza, tripsina, chimotripsina, hialuronidaza, tripsina, chimotripsina, papaina, lizozim.papaina, lizozim.                

Va Va multumesc!multumesc!