Ензими. Особености на ензимите. Механизъм на ензимно действие

Особености на ензимите като биокатализатори. Механизъм на ензимното действие. Ензим-субстратен комплекс. Специфичност на ензимната катализа.

  • Характерна особеност на ензимната катализа – формирането на ES комплекс.
  • Ензимно-катализираната реакция протича през няколко междинни етапа: S + E → ES → EP → P + E
  • Свързването на ензима със субстрата става в т.н. каталитичен (активен) център.
  • ES съществува само по време на реакцията, след което се разгражда. Образувалите се връзки най-често са слаби, но е възможно формиране и на ковалентни комплекси.

 

Особености на АЦ

  •  Триизмерна структура, образувана при пространственото нагъване на ензимната белтъчна молекула при формиране на третичната и/или четвъртична структура.
  •  Включват се АК остатъци и от отдалечени участъци на ППВ, а може и от други субединици (при олигомерните ензими).
  •  При двукомпонентните ензими, кофакторите участват при формирането на АЦ.
  •  Връзките на АЦ със субстрата обикновено са слаби (водородни, йонни, хидрофобни и др.). В някои случаи са ковалентни (трансаминази).
  •  Свързването на субстрата в АЦ води до намалява активиращата енергия.
  •  Обикновено една ензимна молекула има 1 АЦ, но са известни ензими, които катализират повече от един тип реакции – вероятно имат повече от 1 АЦ (или АЦ е много сложен). При някои олигомерни ензими, се срещат повече идентични АЦ.

 

Специфичност на ензимната катализа

Реакционна специфичност – определя се от апоензима
Субстратна специфичност:

  • Строга специфичност – аргиназа, глюкокиназа
  • Групова – фосфомоноестерази, фосфодиестерази, екзопептидази, ендопептидази (пепсин, трипсин, химотрипсин)
  • По отношение на връзката – липази
  • Стереоспецифичност – L-AAO, D-AAO,
  • Специфиичност по отношение на геометричните изомери – фумараза

 

Кинетика на ензимните реакции. Фактори влияещи на скоростта на ензимните реакции: концентрация на ензима и субстрата, температура, рН, активатори и инхибитори.

 

Ензимна кинетика

  • Ензимна кинетика – раздел от химичната кинетика, която изучава зависимостта на скоростта на ензим-катализираните реакции от химичната природа на реагиращите вещества (S + E), и от условията на взаимодействието им (концентрация, температура, pH, активатори, инхибитори).
  • Скоростта на ензим-катализираните реакции се измерва:

С намалението на [S] за единица време;

С нарастването на продукта за единица време.

ензимна кинетика

 

Влияние на концентрацията на ензима [E]

  • V0 е право пропорционална на концентрацията на ензима. При много високи [E] тази линейна зависимост се губи.
  • На базата на тази линейност при равни други условия по скоростта на ензимната реакция се определя количеството Е.

ензим

 

Единици за определяне количество ензим

  • Международна ензимна единица (U) – това количество Е, което превръща 1 µmol S за 1 min.
  • Катал (cat)- това количество Е, което превръща 1 mol S за 1 s. 1 cat=6.107 U, т.е. 1U=16,67 ncat
  • Специфична активност – Ензимните единици отнесени към 1 mg Е белтък.
  • Концентрация на ензим – Ензимните единици в литър биологична течност или разтвор (U/l).

 

Влияние на концентрацията на субстрата [S]

субстрат

 

  • Km – Константа на Михаелис – отразява сродството на ензима спрямо субстрата (обратно пропорционална зависимост) – колкото Km е по-висока, толкова сродството на Е спрямо S e по-малко и обратно. Km най-често е в границите на 10-2 до 10-5 mol/l.
  • Vmax – отразява стабилността на ES комплекс- (обратно пропорционална зависимост)- колкото Vmax е по-малка, толкова стабилността на ES е по-голяма и обратно.

 

Влияние на температурата (t0)

1.Топт зависи от продължителността на температурното въздействие.

2.Ензимите са различно чувствителни към температурата: определя се основно от структурата им.

  • Еднокомпонентните са по-стабилни,
  • Ензими с третична структура поддържана и от ковалентни връзки (S-S) са по-стабилни

тенпература

 

Влияние на киселинността на средата (pH)

1.pH на средата повлиява сродството между Е и S (Km) и стабилността на ES комплекс (Vmax)

2.pHопт зависи от както от АК ц АЦ на ензима (ако са полярни или дисоцииращи се), така и от наличието на дисоцииращи се групи в субстратните молекули

3.Ензими имащи различни субстрати с различни дисоцииращи се, показват различни pH-оптимуми за всеки от тях:

Ph

 

Необратими инхибитори на ензимното действие

Неспецифични необратими (химични агенти)

  • фосфороорганични невропаралитични отрови (инхибират серинови ензими) –
  • органоживачни съединения (инхибират тиолови ензими) –
  • алкилиращи агенти (инхибират тиолови ензими) –
  • арсенови производни (инхибират тиолови ензими) –
  • тежки метали (инхибират тиолови ензими) – Hg, Pb

 

Инхибитори на кофактори на ензимите

  • блокират алдехидни групи (в ПФ) –
  • свързват Вит. Н (биотин) – авидин в яйчния белтък

Инхибиторни пептиди от молекулата на ензимите – проензими

 

Обратими инхибитори на ензимното действие

Конкурентни (компетитивни) инхибитори

  • Структурни аналози на субстрата (антиметаболити)
  • Реагират само със свободен ензим
  • Свързват се в АЦ на ензима
  • Конкурират се със субстрата за АЦ на ензима
  • Степента на инхибиране зависи от съотношението между концентрацията на S и I

Автор на статията: Доц. Татяна Влайкова!

Share Button
Обновено на: 01/09/2014 — 10:47

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Проверка за спам * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.

Любопитко © 2010 - 2015 Всички права запазени! Frontier Theme