LECTURE Blg. 2
State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education ng USMU ng Ministry of Health ng Russian FederationKagawaran ng Biochemistry
Disiplina: Biochemistry
LECTURE Blg. 2
Mga enzyme 2.
Lektor: Gavrilov I.V.
Faculty: therapeutic at prophylactic,
Kurso: 2
Ekaterinburg, 2015
Balangkas ng lecture
1.2.
3.
Kinetics ng mga reaksyong enzymatic.
Regulasyon ng rate ng mga reaksyon ng enzymatic.
Pagsenyas ng cell Ang Enzymology ay ang agham
pag-aaral ng mga enzyme 1. Kinetics
mga reaksyong enzymatic
Ang kinetics ng mga reaksyong enzymatic ay isang sangay ng enzymology na nag-aaral
impluwensya ng mga tumutugong sangkap (substrate,
mga produkto, inhibitor, activator, atbp.) at
kundisyon (pH, t°, presyon) sa bilis
reaksyong enzymatic.
Mga teorya tungkol sa mga mekanismo ng pagkilos ng enzyme
Mga teorya tungkol sa pagtitiyakpagkilos ng enzyme
1. Modelo ng key-lock
Upang ipaliwanag ang mataas na pagtitiyak ng mga enzyme ayon sa
kaugnay ng mga substrate, inilagay ni Emil Fischer noong 1894
hypothesis ng mahigpit na pagsusulatan ng geometric na hugis
substrate at aktibong site ng enzyme.
+
E+S
ES
E
P1
+
P2 2. Ang teorya ng "induced correspondence"
S
A
B
E
A
B
C
C
Wala lang
geometriko, ngunit din
electrostatic
pagsusulatan
ES
Teorya ng sapilitan (sapilitang) pagsusulatan
Daniel Koshland (1959): kumpletong pagsunod sa enzyme
at substrate ay nangyayari lamang sa proseso ng kanilang pakikipag-ugnayan:
Ang substrate induces ang kinakailangang conformational
mga pagbabago sa enzyme, pagkatapos nito ay konektado.
Ang teorya ay batay sa kinetic analysis data,
pag-aaral ng mga enzyme-substrate complex gamit ang mga pamamaraan
X-ray structural analysis, spectrography at
crystallography, atbp. 3. Ang teorya ng "induced correspondence"
(mga modernong view)
S
A
B
A
C
B
C
E
ES
Kapag ang isang enzyme at substrate ay nakikipag-ugnayan, pareho
sumailalim sa mga pagbabago at umangkop sa bawat isa
kaibigan. Ang mga pagbabagong nagaganap sa substrate ay nakakatulong sa
ginagawa itong isang produkto. Teorya ng estado ng paglipat
(mga intermediate na koneksyon)
P
S
E
ES
ES*
EP*
E
kapag ang enzyme E ay nakikipag-ugnayan sa substrate S, ito ay bumubuo
complex ES*, kung saan ang reaktibiti
ang substrate ay mas mataas kaysa sa katutubong estado. Sa pamamagitan ng hilera
ang mga intermediate compound ay na-convert
substrate sa reaksyong produkto P
Mga mekanismo ng mga reaksyon ng enzymatic
Sa panahon ng enzymatic catalysis, ang mgaang parehong mga mekanismo na posible nang walang paglahok
mga enzyme:
1.
2.
3.
4.
Mga reaksyon ng acid-base - sa aktibong site
enzyme mayroong mga pangkat -COO- at -NH3+, na
may kakayahang ikabit at ibigay ang N.
Mga reaksyon sa pagdaragdag (pag-aalis, pagpapalit)
electrophilic, nucleophilic - sa aktibong sentro
enzyme mayroong mga heteroatom na lumilipat
density ng elektron.
Mga reaksyon ng redox – sa
ang aktibong sentro ng isang enzyme ay naglalaman ng mga atomo
pagkakaroon ng iba't ibang electronegativity
Mga radikal na reaksyon.
Enerhiya ng mga reaksyong enzymatic
Binabawasan ng mga enzyme ang activation energyAng bilis ng isang kemikal na reaksyon ay nakasalalay sa
konsentrasyon ng mga reactant
Mga substrate sa kumbinasyon ng mga enzyme
maging mas matatag
intermediate compounds, dahil sa kung saan sila
ang konsentrasyon ay tumataas nang husto, na
tumutulong na mapabilis ang reaksyon Non-enzymatic na reaksyon
S
S*
P*
P
S
E
ES
ES*
Enzymatic na reaksyon
EP*
E ENERGY BARRIER OF REACTION –
dami ng enerhiya na kailangan
molecule upang pumasok sa kemikal
reaksyon.
ACTIVATION ENERGY - dami ng enerhiya,
na dapat ipaalam sa molekula
upang mapagtagumpayan ang enerhiya
hadlang. Libreng enerhiya ng system
S*
Pag-activate ng enerhiya
non-catalyzed reaksyon
S
ES*
Pag-activate ng enerhiya
catalyzed na reaksyon
Orihinal
estado
P
Pangwakas na estado
Pag-unlad ng reaksyon 2H2O + O2
2.
3.
Enerhiya
pag-activate
1) 2H2O2
Libreng enerhiya ng system
Catalase
1.
Pag-unlad ng reaksyon
Pag-activate ng enerhiya:
1. Sa isang kusang reaksyon - 18 kcal / mol
2. Kapag gumagamit ng Fe2+ catalyst – 12 kcal/mol
3. Sa pagkakaroon ng enzyme catalase - 5 kcal / mol
Depende sa rate ng reaksyon sa konsentrasyon ng substrate
Kineticsmga reaksyong enzymatic
Pagdepende sa rate ng reaksyon
sa konsentrasyon ng substrate
Vmax
Konsentrasyon
pare-pareho ang enzyme
[S] Pagdepende sa rate ng reaksyon
sa konsentrasyon ng enzyme
V
Konsentrasyon
substrate -
pare-pareho
konsentrasyon
enzyme
Epekto ng temperatura sa rate ng reaksyon ng enzymatic
Pagtaas ng temperatura ng 10ang mga degree ay nagpapataas ng bilis
kemikal na reaksyon ng 2-4 beses.
Kapag tumaas ang temperatura, ang enzyme
sumasailalim sa denaturation at natatalo
iyong aktibidad. Bilis
enzymatic
mga reaksyon
V
Dami
aktibo
enzyme
0
10
20
Bilis
mga aktibong reaksyon
enzyme
30
40
50
60
T
Epekto ng pH sa rate ng reaksyon ng enzymatic
Ang pagpapalit ng mga pagbabago sa konsentrasyon ng H+kemikal na komposisyon ng enzyme, nito
istraktura at catalytic na aktibidad.
Ang pagpapalit ng mga pagbabago sa konsentrasyon ng H+
kemikal na komposisyon ng substrate, nito
istraktura at kakayahang pumasok sa
reaksyong enzymatic.
Denaturasyon ng enzyme sa napaka
mataas o napakababang pH.
Depende sa rate ng reaksyon ng enzymatic sa pH
V0
4
5
6
7
8
9
pH
Michaelis-Menton pare-pareho
Km – konsentrasyon ng substrate [S], kung saanang rate ng enzymatic reaction V ay katumbas ng
kalahati ng maximum
Vmax
Vmax
2
Km
[S]
Enzyme Reaction Rate Equation
Vmax [S]V = -----Km + [S]
V - bilis ng reaksyon
Vmax - pinakamataas na bilis ng reaksyon
Km – Michaelis pare-pareho
[S] – konsentrasyon ng substrate
Ang impluwensya ng mga activator at inhibitor sa rate ng mga reaksyon ng enzymatic
Mga reaksyon ng pagsugpo ng enzymaticmga proseso
MGA URI NG ENZYME INHIBITION
I. Nababaligtad
II. Hindi maibabalik
Competitive
Hindi mapagkumpitensya
Hindi mapagkumpitensya
Mixed type
Ang dialysis ay ginagawa upang matukoy ang reversibility ng inhibition.
kapaligiran kung saan mayroong enzyme at inhibitor.
Kung ang aktibidad ng enzyme ay naibalik pagkatapos ng dialysis, kung gayon
ang pagsugpo ay nababaligtad Mga pagpipilian sa pakikipag-ugnayan
inhibitor na may enzyme
1. Harangan ang aktibong sentro ng enzyme
2. Baguhin ang quaternary na istraktura ng enzyme
3. Kumonekta sa coenzyme, activator
4. Harangan ang bahagi ng enzyme na kumokonekta sa
coenzyme
5. Nakakagambala sila sa interaksyon ng enzyme sa
substrate
6. Magdulot ng denaturation ng enzyme
(mga nonspecific na inhibitor)
7. Nagbubuklod sa allosteric center Competitive na uri ng pagsugpo
Isinasagawa ng isang sangkap na katulad ng kemikal
istraktura sa substrate
V
Vmax
Vmax/2
Km
Kmi
[S] Hindi mapagkumpitensyang uri ng pagsugpo
Ang inhibitor ay tumutugon sa enzyme sa isang paraan maliban sa
substrate, kaya ang pagtaas ng konsentrasyon ng substrate ay hindi
maaaring palitan ang inhibitor at ibalik ang aktibidad
enzyme
V
Vmax
Vmax
Vmax
Vmax
K
m
[S]
2. Regulasyon ng rate ng mga reaksyon ng enzymatic sa katawan
Ang pinakamahalagang pag-aari ng mga nabubuhay na organismo ay ang kakayahang mapanatili ang homeostasis. Ang homeostasis sa katawan ay pinapanatili ng regulasyon
Ang pinakamahalagang pag-aari ng mga buhay na organismo aykakayahang mapanatili ang homeostasis.
Ang homeostasis sa katawan ay pinapanatili ng
regulasyon ng rate ng mga reaksyon ng enzymatic, na
isinasagawa sa pamamagitan ng pagbabago:
ako). Availability ng substrate at coenzyme molecules;
II). Catalytic na aktibidad ng mga molekula ng enzyme;
III). Bilang ng mga molekula ng enzyme.
E*
S
S
Coenzyme
Bitamina
Cell
P
P
I. Availability ng substrate at coenzyme molecules
Transport ng mga sangkap sa buong lamadATP
ADF + Fn
antiport
Pinapadali ang Diffusion
Pagsasabog
Cell
Pangunahing aktibo
transportasyon
Pangalawang aktibo
transportasyon Insulin
Glucose
GLUT-4
GLUT-4
Adipocytes,
myocytes
E1, E2, E3…
Glucose
PVK
Mga Coenzymes
Hepatocyte
Mga bitamina
Mga enzyme
Mga Coenzymes
II. Regulasyon ng aktibidad ng catalytic ng enzyme
Ang regulasyon ng catalytic na aktibidad ng mga enzyme ay nangyayari:1). Di-tiyak. Catalytic na aktibidad ng lahat ng mga enzyme
depende sa temperatura, pH at presyon.
V
pepsin
V
0
50
100
t
0
arginase
7
14
pH
2). Tukoy. Sa ilalim ng impluwensya ng mga tiyak na activator at
mga inhibitor, nagbabago ang aktibidad ng mga regulatory enzymes,
na kumokontrol sa rate ng metabolic process sa
katawan. Mga mekanismo ng tiyak na regulasyon
catalytic na aktibidad ng mga enzyme:
1). Allosteric regulasyon;
2). Regulasyon ng protina-protina
pakikipag-ugnayan;
3). Regulasyon sa pamamagitan ng covalent modification.
A). Regulasyon ni
phosphorylation/dephosphorylation
enzyme;
b). Regulasyon sa pamamagitan ng bahagyang proteolysis.
1. Allosteric na regulasyon
Ang mga allosteric enzyme ay mga enzyme na may aktibidadkinokontrol ng reversible non-covalent attachment
modulator (activator at inhibitor) sa allosteric center.
E1
S
E2
A
E3
B
E4
C
P
Ang pag-activate ay nangyayari ayon sa prinsipyo ng direktang positibo
koneksyon, at pagsugpo ay batay sa prinsipyo ng negatibong feedback
mga komunikasyon.
Ang aktibidad ng allosteric enzymes ay lubhang nag-iiba
mabilis
2. Regulasyon ng catalytic na aktibidad ng mga enzyme gamit ang mga pakikipag-ugnayan ng protina-protina
A). Pag-activate ng mga enzyme bilang isang resulta ng attachment ng mga regulatory protein.AC
G
G
AC
ATP cAMP
b). Regulasyon ng aktibidad ng catalytic ng enzyme
asosasyon/dissociation ng mga protomer
kampo
kampo
R
R
C
R
C
PC A
kampo
S
C
P
R
kampo
S
C
P
3). Regulasyon ng catalytic na aktibidad ng mga enzyme sa pamamagitan ng kanilang covalent modification
Ang regulasyon ng aktibidad ng enzyme ay isinasagawa bilang isang resultacovalent na karagdagan o cleavage ng isang fragment mula dito.
Mayroong 2 uri:
A). sa pamamagitan ng phosphorylation at dephosphorylation ng mga enzyme; .
ATP
ADF
PC
ENZYME
H3PO4
FPF
*
ENZYME-F
substrate
produkto
H2O
b). sa pamamagitan ng bahagyang proteolysis ng mga enzyme (extracellular)
Substrate
Trypsinogen
produkto
Trypsin III. Mga mekanismo para sa pag-regulate ng bilang ng mga enzyme
Inductors
Mga repressor
hydrolysis
biosynthesis
Mga amino acid
Enzyme
Mga amino acid
Ang mga inducers ay mga sangkap na nagpapalitaw ng synthesis ng mga enzyme
Ang proseso ng pagsisimula ng enzyme synthesis ay tinatawag na induction
Mga enzyme, ang konsentrasyon nito ay nakasalalay sa karagdagan
inducers ay tinatawag na inducible enzymes
Mga enzyme na ang konsentrasyon ay pare-pareho at hindi kinokontrol
Ang mga inducers ay tinatawag na constitutive enzymes
Ang baseline ay ang konsentrasyon ng enzyme na sapilitan
sa kawalan ng isang inductor. Ang mga repressor (mas tiyak na mga corepressor) ay mga sangkap na
na humihinto sa synthesis ng mga enzyme.
Ang proseso ng paghinto ng synthesis ng enzyme ay tinatawag
panunupil.
Ang derepression ay tinatawag na proseso
pagpapatuloy ng synthesis ng enzyme pagkatapos alisin
mula sa kapaligiran ng repressor
Kumilos bilang inducers at repressors
ilang metabolites, hormones at biologically
aktibong sangkap.
3. Cell signaling
Sa mga multicellular na organismo, pagpapanatiliAng homeostasis ay ibinibigay ng 3 sistema:
1). Kinakabahan
2). Humoral
3). Immune
Gumagana ang mga sistema ng regulasyon na may partisipasyon ng
mga molekula ng pagbibigay ng senyas.
Ang mga molekula ng signal ay organic
mga sangkap na nagdadala ng impormasyon.
Upang magpadala ng signal:
A). Gumagamit ang CNS ng mga neurotransmitters
B). Ang humoral system ay gumagamit ng mga hormone
SA). Gumagamit ang immune system ng mga cytokine. Ang mga hormone ay nagsenyas ng mga molekula ng wireless systemic action
Mga totoong hormone, kumpara sa iba pang mga molekula ng pagbibigay ng senyas:
1. synthesized sa mga espesyal na endocrine cell,
2. dinadala ng dugo
3. kumilos nang malayuan sa target na tissue.
Ang mga hormone ay nahahati ayon sa kanilang istraktura:
1. protina (mga hormone ng hypothalamus, pituitary gland),
2. mga derivatives ng amino acid (thyroid, catecholamines)
3. steroid (sekswal, corticoids).
Ang mga peptide hormone at catecholamines ay natutunaw sa tubig,
kinokontrol nila nakararami ang catalytic
aktibidad ng enzyme.
Ang mga steroid at thyroid hormone ay hindi matutunaw sa tubig,
kinokontrol nila pangunahin ang halaga
mga enzyme. Mga sistema ng cascade
Kinokontrol ng mga hormone ang dami at catalytic
aktibidad ng enzyme ay hindi direkta, ngunit
hindi direkta sa pamamagitan ng cascade system
Mga hormone
Mga sistema ng cascade
Mga enzyme
x 1000000
Mga sistema ng Cascade:
1. Paulit-ulit nilang pinapahusay ang signal ng hormone (dagdagan ang halaga o
catalytic na aktibidad ng enzyme) upang ang 1 molekula ng hormone
maaaring magdulot ng mga pagbabago sa metabolismo ng cell
2. Magbigay ng signal penetration sa cell (nalulusaw sa tubig
ang mga hormone ay hindi pumapasok sa cell sa kanilang sarili) Ang mga sistema ng cascade ay binubuo ng:
1. mga receptor;
2. regulatory proteins (G-proteins, IRS, Shc, STAT, atbp.).
3. pangalawang tagapamagitan (messenger - messenger)
(Ca2+, cAMP, cGMP, DAG, ITP);
4. enzymes (adenylate cyclase, phospholipase C,
phosphodiesterase, protina kinases A, C, G,
phosphoprotein phosphatase);
Mga uri ng cascade system:
1. adenylate cyclase,
2. guanylate cyclase,
3. inositol triphosphate,
4. RAS, atbp.),
Mga receptor
Ang mga receptor ay mga protina na naka-embed sa lamad ng cell ona matatagpuan sa loob ng mga cell, kung saan, nakikipag-ugnayan sa
pagbibigay ng senyas ng mga molekula, baguhin ang aktibidad ng mga regulatory protein.
Batay sa lokalisasyon, ang mga receptor ay nahahati sa:
1) cytoplasmic;
2) nukleyar;
3) lamad.
Batay sa kanilang epekto, ang mga receptor ay nahahati sa:
activator (i-activate ang cascade system)
pagbabawal (block cascade system).
Ayon sa mekanismo ng paghahatid ng signal, ang mga receptor ay nahahati sa 4 na uri:
1). Ion channel kaisa receptors
2). Mga receptor na may aktibidad na enzymatic.
Mayroong 3 uri:
A). Ang mga receptor na may aktibidad na tyrosine kinase (tyrosine
protina kinase).
b). Ang mga receptor na may aktibidad na phosphatase (tyrosine
protina phosphotase) (halimbawa, PPP).
V). Mga receptor na may aktibidad na guanylate cyclase (GC).
3). Ang mga receptor na kasama ng mga G-protein sa kanilang istraktura ay pa rin
tinatawag na serpentine.
4). Nuclear at cytoplasmic receptors.
Ion channel coupled receptor
Ang aktibidad ng receptor na isinama sa G protein (serpentine) Receptor na may aktibidad na enzymatic (tyrosine kinase)insulin
a
a
insulin
insulin
a
a
a
b
b
b
b
gallery ng pagbaril
gallery ng pagbaril
gallery ng pagbaril
gallery ng pagbaril
ATP
ADF
b
a
b
tier-F* tier-F*
IRS-1
IRS-1-F*
ATP ADP
FPF
FPF* Adenylate cyclase system
Mga hormone:
Glucagon, Vasopressin, Catecholamines (sa pamamagitan ng β2-adrenergic receptors)
Pituitary hormones (ACTH, LDH, FSH, LT, MSH, TSH), parathyroid hormone, growth factor
nerbiyos
PGE1
G
R
Cytoplasmic lamad
G
A
C
cytoplasm
ATP cAMP
PC A
Hindi aktibo ang enzyme
PC A*
ATP
ADF
Ang pagkilos ng enzyme
substrate
F
produkto
Available
α at
β-adrenergic
mga receptor
lamad ng mga selula ng atay, kalamnan at adipose tissue.
V
plasmatic Guanylate cyclase system
Mga molekula ng pagbibigay ng senyas:
PNF (pagpapahinga ng tono ng vascular),
Catecholamines (sa pamamagitan ng α-adrenergic receptors)
Bacterial endotoxin (hinaharang ang pagsipsip ng tubig na nagiging sanhi ng pagtatae)
HINDI, mga produktong LPO (cytoplasmic GC)
G
GC
Cytoplasmic lamad
cytoplasm
GTP cGMP
PC G
Hindi aktibo ang enzyme
PC G*
ATP
ADF
Ang pagkilos ng enzyme
substrate
F
produkto
Ang sistema ng guanylate cyclase ay gumagana sa mga baga, bato, at endothelium
bituka, puso, adrenal glandula, retina, atbp. Ito ay kasangkot sa regulasyon
metabolismo ng tubig-asin at tono ng vascular, nagiging sanhi ng pagpapahinga, atbp. Inositol triphosphate system
Mga hormone:
gonadoliberin, thyrotropin-releasing hormone, dopamine, thromboxanes A2, endoperoxide,
leukotrienes, agniotensin II, endothelin, parathyroid hormone, neuropeptide Y,
adrenergic catecholamines (sa pamamagitan ng α1 receptors), acetylcholine,
bradykinin, vasopressin (sa pamamagitan ng V1 receptors).
G
R
G
FL S
Cytoplasmic lamad
FIF2
DG
2+
ITF Ca
substrate
Calmodulin -4Ca2+
PC C
cytoplasm
produkto
Hindi aktibo ang enzyme
Ca2+
Calmodulin -4Ca2+
Calmodulin
Ang pagkilos ng enzyme
substrate
produkto Transmembrane paglipat ng impormasyon na kinasasangkutan
mga cytoplasmic receptor
protina
G
chaperone
Cytoplasmic
lamad
CPR
protina
G
chaperone
Mga hormone:
Corticoids,
sekswal,
thyroid
G
CORE
CPR
G
CPR
DNA
cytoplasm
substrate
produkto
Transkripsyon
mRNA
I-broadcast
mRNA
Enzyme
ribosome
KabanataIV.3.
Mga enzyme
Ang metabolismo sa katawan ay maaaring tukuyin bilang ang kabuuan ng lahat ng mga pagbabagong kemikal kung saan ang mga compound na nagmumula sa labas ay sumasailalim. Kasama sa mga pagbabagong ito ang lahat ng kilalang uri ng mga reaksiyong kemikal: paglipat ng intermolecular ng mga functional na grupo, hydrolytic at non-hydrolytic cleavage ng mga bono ng kemikal, muling pagsasaayos ng intramolecular, bagong pagbuo ng mga bono ng kemikal at mga reaksiyong redox. Ang ganitong mga reaksyon ay nangyayari sa katawan sa napakataas na bilis lamang sa pagkakaroon ng mga catalyst. Ang lahat ng biological catalysts ay mga sangkap ng likas na protina at tinatawag na enzymes (simula dito F) o enzymes (E).
Ang mga enzyme ay hindi mga bahagi ng mga reaksyon, ngunit pinapabilis lamang ang pagkamit ng ekwilibriyo sa pamamagitan ng pagtaas ng rate ng parehong direkta at baligtad na conversion. Ang pagbilis ng reaksyon ay nangyayari dahil sa pagbaba ng activation energy - ang energy barrier na naghihiwalay sa isang estado ng system (ang orihinal na compound ng kemikal) mula sa isa pa (ang reaction product).
Pinapabilis ng mga enzyme ang iba't ibang reaksyon sa katawan. Kaya, medyo simple mula sa punto ng view ng tradisyonal na kimika, ang reaksyon ng pag-aalis ng tubig mula sa carbonic acid na may pagbuo ng CO 2 ay nangangailangan ng pakikilahok ng isang enzyme, dahil kung wala ito, ito ay nagpapatuloy ng masyadong mabagal upang ayusin ang pH ng dugo. Salamat sa catalytic action ng mga enzymes sa katawan, nagiging posible ang mga reaksyon na mangyari na kung walang katalista ay magpapatuloy ng daan-daan at libu-libong beses na mas mabagal.
Mga katangian ng mga enzyme
1. Impluwensiya sa bilis ng isang kemikal na reaksyon: ang mga enzyme ay nagpapataas ng bilis ng isang kemikal na reaksyon, ngunit hindi natupok sa kanilang sarili.
Ang rate ng isang reaksyon ay ang pagbabago sa konsentrasyon ng mga bahagi ng reaksyon sa bawat yunit ng oras. Kung ito ay papunta sa pasulong na direksyon, kung gayon ito ay proporsyonal sa konsentrasyon ng mga reactant, kung sa kabaligtaran ng direksyon, kung gayon ito ay proporsyonal sa konsentrasyon ng mga produkto ng reaksyon. Ang ratio ng mga rate ng pasulong at baligtad na mga reaksyon ay tinatawag na equilibrium constant. Hindi mababago ng mga enzyme ang mga halaga ng pare-pareho ang balanse, ngunit ang estado ng balanse ay nangyayari nang mas mabilis sa pagkakaroon ng mga enzyme.
2. Pagtitiyak ng pagkilos ng enzyme. 2-3 libong mga reaksyon ang nagaganap sa mga selula ng katawan, na ang bawat isa ay na-catalyzed ng isang tiyak na enzyme. Ang pagiging tiyak ng pagkilos ng isang enzyme ay ang kakayahang pabilisin ang kurso ng isang partikular na reaksyon nang hindi naaapektuhan ang bilis ng iba, kahit na halos kapareho.
may mga:
Ganap– kapag ang F ay nag-catalyze lamang ng isang partikular na reaksyon ( arginase- pagkasira ng arginine)
Kamag-anak(espesyal ng grupo) – Ang F ay nag-catalyze ng isang partikular na klase ng mga reaksyon (halimbawa, hydrolytic cleavage) o mga reaksyong kinasasangkutan ng isang partikular na klase ng mga substance.
Ang pagiging tiyak ng mga enzyme ay dahil sa kanilang natatanging pagkakasunud-sunod ng amino acid, na tumutukoy sa conformation ng aktibong sentro na nakikipag-ugnayan sa mga bahagi ng reaksyon.
Ang isang sangkap na ang pagbabagong kemikal ay na-catalyze ng isang enzyme ay tinatawag substrate ( S ) .
3. Enzyme activity - ang kakayahang mapabilis ang rate ng reaksyon sa iba't ibang antas. Ang aktibidad ay ipinahayag sa:
1) Internasyonal na mga yunit ng aktibidad - (IU) ang dami ng enzyme na nagdudulot ng conversion ng 1 µM ng substrate sa loob ng 1 minuto.
2) Catalach (kat) - ang dami ng catalyst (enzyme) na may kakayahang mag-convert ng 1 mole ng substrate sa 1 s.
3) Partikular na aktibidad - ang bilang ng mga yunit ng aktibidad (alinman sa itaas) sa sample ng pagsubok sa kabuuang masa ng protina sa sample na ito.
4) Ang hindi gaanong ginagamit ay molar activity - ang bilang ng substrate molecules na na-convert ng isang enzyme molecule kada minuto.
Ang aktibidad ay pangunahing nakasalalay sa temperatura . Ito o ang enzyme na iyon ay nagpapakita ng pinakamalaking aktibidad nito sa pinakamainam na temperatura. Para sa F ng isang buhay na organismo, ang halagang ito ay nasa hanay na +37.0 - +39.0° C, depende sa uri ng hayop. Habang bumababa ang temperatura, bumabagal ang paggalaw ng Brownian, bumababa ang rate ng pagsasabog at, dahil dito, bumabagal ang proseso ng kumplikadong pagbuo sa pagitan ng enzyme at ng mga sangkap ng reaksyon (mga substrate). Kung ang temperatura ay tumaas sa itaas +40 - +50° Ang molekula ng enzyme, na isang protina, ay sumasailalim sa isang proseso ng denaturation. Sa kasong ito, ang rate ng reaksyon ng kemikal ay kapansin-pansing bumababa (Larawan 4.3.1.).
Ang aktibidad ng enzyme ay nakasalalay din sa pH ng kapaligiran . Para sa karamihan sa kanila, mayroong isang tiyak na pinakamainam na halaga ng pH kung saan ang kanilang aktibidad ay pinakamataas. Dahil ang isang cell ay naglalaman ng daan-daang mga enzyme at bawat isa sa kanila ay may sariling mga limitasyon sa pH, ang mga pagbabago sa pH ay isa sa mga mahalagang kadahilanan sa regulasyon ng aktibidad ng enzymatic. Kaya, bilang isang resulta ng isang reaksiyong kemikal na may pakikilahok ng isang tiyak na enzyme, ang halaga ng pH na kung saan ay nasa hanay na 7.0 - 7.2, nabuo ang isang produkto na isang acid. Sa kasong ito, ang halaga ng pH ay lumilipat sa rehiyon na 5.5 - 6.0. Ang aktibidad ng enzyme ay bumababa nang husto, ang rate ng pagbuo ng produkto ay bumagal, ngunit sa parehong oras ang isa pang enzyme ay isinaaktibo, kung saan ang mga halaga ng pH na ito ay pinakamainam at ang produkto ng unang reaksyon ay sumasailalim sa karagdagang pagbabagong kemikal. (Isa pang halimbawa tungkol sa pepsin at trypsin).
Kemikal na katangian ng mga enzyme. Ang istraktura ng enzyme. Mga sentrong aktibo at allosteric
Ang lahat ng mga enzyme ay mga protina na may molekular na timbang mula 15,000 hanggang ilang milyong Da. Ayon sa kanilang kemikal na istraktura, sila ay nakikilala simple lang enzymes (binubuo lamang ng AA) at kumplikado enzymes (may bahaging hindi protina o isang grupong prosthetic). Ang bahagi ng protina ay tinatawag na - apoenzyme, at hindi protina, kung ito ay covalently na naka-link sa apoenzyme, ito ay tinatawag coenzyme, at kung ang bono ay non-covalent (ionic, hydrogen) - cofactor . Ang mga pag-andar ng prosthetic group ay ang mga sumusunod: pakikilahok sa pagkilos ng catalysis, pakikipag-ugnay sa pagitan ng enzyme at substrate, pag-stabilize ng molekula ng enzyme sa espasyo.
Ang papel na ginagampanan ng cofactor ay karaniwang nilalaro ng mga inorganikong sangkap - mga ions ng zinc, tanso, potasa, magnesiyo, kaltsyum, bakal, molibdenum.
Ang mga coenzyme ay maaaring ituring bilang isang mahalagang bahagi ng molekula ng enzyme. Ito ay mga organikong sangkap, kung saan mayroong: nucleotides ( ATP, UMF, atbp.), bitamina o mga derivatives ng mga ito ( TDF– mula sa thiamine ( SA 1), FMN– mula sa riboflavin ( SA 2), coenzyme A– mula sa pantothenic acid ( SA 3), NAD, atbp.) at tetrapyrrole coenzymes - hemes.
Sa proseso ng pag-catalyze ng isang reaksyon, hindi ang buong molekula ng enzyme ay nakikipag-ugnay sa substrate, ngunit isang tiyak na bahagi nito, na tinatawag na aktibong sentro. Ang zone na ito ng molekula ay hindi binubuo ng isang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid, ngunit nabuo sa pamamagitan ng pag-twist ng molekula ng protina sa isang tersiyaryong istraktura. Ang mga indibidwal na seksyon ng mga amino acid ay lumalapit sa isa't isa, na bumubuo ng isang tiyak na pagsasaayos ng aktibong sentro. Ang isang mahalagang tampok ng istraktura ng aktibong sentro ay ang ibabaw nito ay pantulong sa ibabaw ng substrate, i.e. Ang mga residue ng AK sa zone na ito ng enzyme ay may kakayahang pumasok sa mga pakikipag-ugnayan ng kemikal sa ilang partikular na grupo ng substrate. Maaaring isipin ng isa iyon Ang aktibong site ng enzyme ay tumutugma sa istraktura ng substrate tulad ng isang susi at isang lock.
SA aktibong sentro dalawang zone ay nakikilala: nagbubuklod na sentro, responsable para sa substrate attachment, at catalytic center, responsable para sa pagbabagong-anyo ng kemikal ng substrate. Ang catalytic center ng karamihan sa mga enzyme ay kinabibilangan ng mga AA gaya ng Ser, Cys, His, Tyr, Lys. Ang mga kumplikadong enzyme ay may cofactor o coenzyme sa catalytic center.
Bilang karagdagan sa aktibong sentro, ang isang bilang ng mga enzyme ay nilagyan ng isang sentro ng regulasyon (allosteric). Ang mga sangkap na nakakaapekto sa catalytic activity nito ay nakikipag-ugnayan sa zone na ito ng enzyme.
Mekanismo ng pagkilos ng mga enzyme
Ang pagkilos ng catalysis ay binubuo ng tatlong magkakasunod na yugto.
1. Ang pagbuo ng isang enzyme-substrate complex sa pakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng aktibong sentro.
2. Ang pagbubuklod ng substrate ay nangyayari sa ilang mga punto sa aktibong sentro, na humahantong sa isang pagbabago sa istraktura ng substrate at ang pagpapapangit nito dahil sa mga pagbabago sa enerhiya ng bono sa molekula. Ito ang pangalawang yugto at tinatawag na substrate activation. Sa kasong ito, ang isang tiyak na pagbabago sa kemikal ng substrate ay nangyayari at ito ay na-convert sa isang bagong produkto o produkto.
3. Bilang resulta ng pagbabagong ito, ang bagong substansiya (produkto) ay nawawalan ng kakayahang mapanatili sa aktibong sentro ng enzyme at ang enzyme-substrate, o sa halip, ang enzyme-product complex ay naghihiwalay (nasira).
Mga uri ng catalytic reactions:
A+E = AE = BE = E + B
A+B +E = AE+B = ABE = AB + E
AB+E = ABE = A+B+E, kung saan ang E ay ang enzyme, ang A at B ay mga substrate o mga produkto ng reaksyon.
Enzymatic effectors - mga sangkap na nagbabago sa rate ng enzymatic catalysis at sa gayon ay kinokontrol ang metabolismo. Kabilang sa mga ito ay mayroong mga inhibitor - pabagalin ang rate ng reaksyon at mga activator - pinabilis ang reaksyon ng enzymatic.
Depende sa mekanismo ng pagsugpo sa reaksyon, ang mga mapagkumpitensya at hindi nakikipagkumpitensya na mga inhibitor ay nakikilala. Ang istraktura ng mapagkumpitensyang molekula ng inhibitor ay katulad ng istraktura ng substrate at nag-tutugma sa ibabaw ng aktibong sentro tulad ng isang susi at isang lock (o halos magkakasabay). Ang antas ng pagkakatulad na ito ay maaaring mas mataas pa kaysa sa substrate.
Kung A+E = AE = BE = E + B, kung gayon ang I+E = IE¹
Ang konsentrasyon ng enzyme na may kakayahang catalysis ay bumababa at ang rate ng pagbuo ng mga produkto ng reaksyon ay bumaba nang husto (Larawan 4.3.2.).
Ang isang malaking bilang ng mga kemikal na sangkap ng endogenous at exogenous na pinagmulan (i.e., ang mga nabuo sa katawan at nagmumula sa labas - xenobiotics, ayon sa pagkakabanggit) ay kumikilos bilang mapagkumpitensyang mga inhibitor. Ang mga endogenous substance ay mga regulator ng metabolismo at tinatawag na antimetabolites. Marami sa kanila ang ginagamit sa paggamot ng mga sakit na oncological at microbial, bilang. pinipigilan nila ang mga pangunahing metabolic reaksyon ng mga microorganism (sulfonamides) at mga selula ng tumor. Ngunit sa labis na substrate at isang mababang konsentrasyon ng mapagkumpitensyang inhibitor, ang epekto nito ay nakansela.
Ang pangalawang uri ng mga inhibitor ay hindi mapagkumpitensya. Nakikipag-ugnayan sila sa enzyme sa labas ng aktibong site at ang labis na substrate ay hindi nakakaapekto sa kanilang kakayahan sa pagbabawal, tulad ng kaso sa mga mapagkumpitensyang inhibitor. Nakikipag-ugnayan ang mga inhibitor na ito sa ilang partikular na grupo ng enzyme (nakakabit ang mga mabibigat na metal sa mga grupo ng thiol ng Cys) o kadalasan sa sentro ng regulasyon, na nagpapababa sa kakayahang magbigkis ng aktibong sentro. Ang aktwal na proseso ng pagsugpo ay ang kumpleto o bahagyang pagsugpo sa aktibidad ng enzyme habang pinapanatili ang pangunahin at spatial na istraktura nito.
Ginagawa rin ang pagkakaiba sa pagitan ng nababaligtad at hindi maibabalik na pagsugpo. Ang mga hindi maibabalik na inhibitor ay hindi aktibo ang enzyme sa pamamagitan ng pagbuo ng isang kemikal na bono kasama ang AK nito o iba pang mga bahagi ng istruktura. Ito ay karaniwang isang covalent bond sa isa sa mga aktibong site site. Ang ganitong kumplikado ay halos hindi naghihiwalay sa ilalim ng mga kondisyong pisyolohikal. Sa isa pang kaso, ang inhibitor ay nakakagambala sa conformational na istraktura ng molekula ng enzyme at nagiging sanhi ng denaturation nito.
Ang epekto ng nababaligtad na mga inhibitor ay maaaring alisin kapag may labis na substrate o sa ilalim ng impluwensya ng mga sangkap na nagbabago sa kemikal na istraktura ng inhibitor. Ang mga mapagkumpitensya at hindi nakikipagkumpitensya na mga inhibitor ay kadalasang nababaligtad.
Bilang karagdagan sa mga inhibitor, kilala rin ang mga activator ng enzymatic catalysis. sila:
1) protektahan ang molekula ng enzyme mula sa hindi aktibo na mga impluwensya,
2) bumuo ng isang complex na may substrate na mas aktibong nagbubuklod sa aktibong sentro ng F,
3) nakikipag-ugnayan sa isang enzyme na may quaternary na istraktura, pinaghihiwalay nila ang mga subunit nito at sa gayon ay nagbubukas ng access para sa substrate sa aktibong sentro.
Pamamahagi ng mga enzyme sa katawan
Ang mga enzyme na kasangkot sa synthesis ng mga protina, nucleic acid at mga enzyme ng metabolismo ng enerhiya ay naroroon sa lahat ng mga selula ng katawan. Ngunit ang mga cell na nagsasagawa ng mga espesyal na function ay naglalaman din ng mga espesyal na enzyme. Kaya, ang mga selula ng mga islet ng Langerhans sa pancreas ay naglalaman ng mga enzyme na nagpapagana sa synthesis ng mga hormone na insulin at glucagon. Ang mga enzyme na katangian lamang ng mga selula ng ilang mga organo ay tinatawag na partikular sa organ: arginase at urokinase- atay, acid phosphatase- prostate. Sa pamamagitan ng pagbabago ng konsentrasyon ng naturang mga enzyme sa dugo, ang pagkakaroon ng mga pathologies sa mga organo na ito ay hinuhusgahan.
Sa isang cell, ang mga indibidwal na enzyme ay ipinamamahagi sa buong cytoplasm, ang iba ay naka-embed sa mga lamad ng mitochondria at ang endoplasmic reticulum, ang mga naturang enzyme ay nabuo. mga compartment, kung saan nangyayari ang ilang, malapit na magkakaugnay na yugto ng metabolismo.
Maraming mga enzyme ang nabubuo sa mga cell at itinago sa anatomical cavity sa isang hindi aktibong estado - ito ay mga proenzymes. Ang mga proteolytic enzymes (na sumisira sa mga protina) ay kadalasang nabuo bilang mga proenzyme. Pagkatapos, sa ilalim ng impluwensya ng pH o iba pang mga enzyme at substrate, ang kanilang kemikal na pagbabago ay nangyayari at ang aktibong sentro ay naa-access sa mga substrate.
Meron din isoenzymes - mga enzyme na naiiba sa istraktura ng molekular, ngunit gumaganap ng parehong function.
Nomenclature at pag-uuri ng mga enzyme
Ang pangalan ng enzyme ay nabuo mula sa mga sumusunod na bahagi:
1. pangalan ng substrate kung saan ito nakikipag-ugnayan
2. kalikasan ng catalyzed na reaksyon
3. pangalan ng klase ng enzyme (ngunit ito ay opsyonal)
4. panlapi -aza-
pyruvate - decarboxyl - aza, succinate - dehydrogen - aza
Dahil ang tungkol sa 3 libong mga enzyme ay kilala na, kailangan nilang maiuri. Sa kasalukuyan, ang isang internasyonal na pag-uuri ng mga enzyme ay pinagtibay, na batay sa uri ng reaksyon na catalyzed. Mayroong 6 na klase, na kung saan ay nahahati sa isang bilang ng mga subclass (pinili lamang na ipinakita sa aklat na ito):
1. Oxidoreductases. Catalyze ang redox reactions. Nahahati sila sa 17 subclass. Ang lahat ng mga enzyme ay naglalaman ng isang bahagi na hindi protina sa anyo ng heme o mga derivatives ng bitamina B2, B5. Ang substrate na sumasailalim sa oksihenasyon ay kumikilos bilang isang hydrogen donor.
1.1. Ang mga dehydrogenases ay nag-aalis ng hydrogen mula sa isang substrate at inilipat ito sa ibang mga substrate. Coenzymes NAD, NADP, FAD, FMN. Tinatanggap nila ang hydrogen na inalis ng enzyme, binabago ito sa isang pinababang anyo (NADH, NADPH, FADH) at inilipat ito sa isa pang enzyme-substrate complex, kung saan inilalabas nila ito.
1.2. Oxidases - catalyze ang paglipat ng hydrogen sa oxygen upang bumuo ng tubig o H 2 O 2. F. Cytochrome oxidase kadena ng paghinga.
RH + NAD H + O 2 = ROH + NAD + H 2 O
1.3. Monoxidases - cytochrome P450. Ayon sa istraktura nito, ito ay parehong hemoprotein at isang flavoprotein. Ito ay hydroxylates lipophilic xenobiotics (ayon sa mekanismong inilarawan sa itaas).
1.4. PeroxidaseAt catalase- catalyze ang agnas ng hydrogen peroxide, na nabuo sa panahon ng metabolic reaksyon.
1.5. Oxygenases - catalyze reaksyon ng oxygen karagdagan sa substrate.
2. Mga transferase - catalyze ang paglipat ng iba't ibang mga radical mula sa isang donor molecule patungo sa isang acceptor molecule.
A A+ E + B = E A+ A + B = E + B A+ A
2.1. Methyltransferase (CH 3 -).
2.2. Carboxyl- at carbamoyltransferases.
2.2. Acyltransferases – Coenzyme A (paglipat ng acyl group - R -C=O).
Halimbawa: synthesis ng neurotransmitter acetylcholine (tingnan ang kabanata "Protein Metabolism").
2.3. Hexosyltransferases catalyze ang paglipat ng glycosyl residues.
Halimbawa: ang cleavage ng isang glucose molecule mula sa glycogen sa ilalim ng impluwensya ng mga phosphorylase.
2.4. Aminotransferases - paglilipat ng mga pangkat ng amino
R 1- CO - R 2 + R 1 - CH - N.H. 3 - R 2 = R 1 - CH - N.H. 3 - R 2 + R 1- CO - R 2
Malaki ang papel nila sa pagbabago ng AK. Ang karaniwang coenzyme ay pyridoxal phosphate.
Halimbawa: alanine aminotransferase(ALT): pyruvate + glutamate = alanine + alpha-ketoglutarate (tingnan ang kabanata "Protein Metabolism").
2.5. Phosphotransferase (kinase) - catalyze ang paglipat ng phosphoric acid residues. Sa karamihan ng mga kaso, ang phosphate donor ay ATP. Ang mga enzyme ng klase na ito ay pangunahing nakikibahagi sa pagkasira ng glucose.
Halimbawa: Hexo(gluco)kinase.
3. Mga hydrolase - catalyze ang mga reaksyon ng hydrolysis, i.e. paghahati ng mga sangkap na may karagdagan sa lugar kung saan nasira ang bono ng tubig. Kasama sa klase na ito ang mga digestive enzymes; ang mga ito ay isang bahagi (hindi naglalaman ng isang bahagi na hindi protina)
R1-R2 +H 2 O = R1H + R2OH
3.1.
Esterases - sinira ang mga bono ng ester. Ito ay isang malaking subclass ng mga enzyme na nag-catalyze sa hydrolysis ng thiol esters at phosphoesters.
Halimbawa: NH 2 ).
Halimbawa: arginase(cycle ng urea).
4.Lyases - catalyze ang mga reaksyon ng molecular splitting nang walang pagdaragdag ng tubig. Ang mga enzyme na ito ay may bahaging hindi protina sa anyo ng thiamine pyrophosphate (B 1) at pyridoxal phosphate (B 6).
4.1. C-C bond lyases. Ang mga ito ay karaniwang tinatawag na decarboxylase.
Halimbawa: pyruvate decarboxylase.
5.Isomerases - catalyze ang mga reaksyon ng isomerization.
Halimbawa: phosphopentose isomerase, pentose phosphate isomerase(mga enzyme ng non-oxidative branch ng pentose phosphate pathway).
6. Ligase catalyze ang mga reaksyon para sa synthesis ng mas kumplikadong mga sangkap mula sa mas simple. Ang ganitong mga reaksyon ay nangangailangan ng enerhiya ng ATP. Ang "synthetase" ay idinagdag sa pangalan ng naturang mga enzyme.
MGA SANGGUNIAN PARA SA KABANATA IV.3.
1. Byshevsky A. Sh., Tersenov O. A. Biochemistry para sa doktor // Ekaterinburg: Uralsky Rabochiy, 1994, 384 pp.;
2. Knorre D. G., Myzina S. D. Biyolohikal na kimika. – M.: Mas mataas. paaralan 1998, 479 pp.;
3. Filippovich Yu. B., Egorova T. A., Sevastyanova G. A. Workshop sa pangkalahatang biochemistry // M.: Enlightenment, 1982, 311 pp.;
4. Leninger A. Biochemistry. Molekular na batayan ng istraktura at mga function ng cell // M.: Mir, 1974, 956 pp.;
5. Pustovalova L.M. Workshop sa biochemistry // Rostov-on-Don: Phoenix, 1999, 540 p.
Paglalarawan ng pagtatanghal LECTURE Blg. 1 Panimula sa biochemistry. Mga enzyme sa mga slide
Balangkas ng panayam I. Biochemistry bilang isang agham. Paksa, layunin at layunin ng biochemistry. II. Metabolismo. Pangunahing konsepto. Mga uri ng metabolic reaksyon. III. Enzymology. 1. Mga enzyme. Kahulugan, kemikal na kalikasan, physicochemical na katangian, biological na kahalagahan. 2. Paghahambing ng mga enzyme at di-organikong katalista 3. Istruktura ng mga enzyme
Ang biochemistry ay isang agham na nag-aaral ng mga sangkap na bumubuo sa mga buhay na organismo, ang kanilang mga pagbabago, gayundin ang kaugnayan ng mga pagbabagong ito sa aktibidad ng mga organo at tisyu. pisyolohiya at organikong kimika. Ang terminong biochemistry ay ipinakilala noong 1903 ng German biochemist na si Carl Neuberg (1877 -1956). I. BIOCHEMISTRY
Ang biochemistry bilang isang agham ay nahahati sa: Static (bioorganic chemistry) ay nagsusuri ng istraktura at kemikal na komposisyon ng mga organismo Dynamic na pag-aaral ng metabolismo at enerhiya sa katawan Functional na pag-aaral ang interaksyon ng mga proseso ng kemikal na may biological at physiological function OH H O H O HO HH HO HCO 2 + H 2 O ÀÄÔ + Ôí ÀÒÔ À Ò Ô À Ä Ô + Ô í
Ayon sa mga bagay ng pananaliksik, ang biochemistry ay nahahati sa: biochemistry ng mga tao at hayop; biochemistry ng halaman; biochemistry ng mga microorganism; biochemistry ng fungi; biochemistry ng mga virus. Ikaw at ako ay makikibahagi sa medikal na biochemistry, isa sa mga sangay ng biochemistry ng mga tao at hayop
Ang layunin ng medikal na biochemistry ay isang tao.Ang layunin ng kursong medikal na biochemistry ay pag-aralan: ang mga molekular na pundasyon ng mga pisyolohikal na tungkulin ng tao; molekular na mekanismo ng pathogenesis ng sakit; biochemical na batayan para sa pag-iwas at paggamot ng mga sakit; biochemical na pamamaraan para sa pag-diagnose ng mga sakit at pagsubaybay sa bisa ng paggamot (clinical biochemistry) Mga layunin ng kursong medikal na biochemistry: pag-aaral ng teoretikal na materyal; makakuha ng mga praktikal na kasanayan sa biochemical research; matutong bigyang kahulugan ang mga resulta ng biochemical studies
II. Metabolismo Ang aktibidad ng buhay ng anumang organismo ay batay sa mga prosesong kemikal. Metabolismo (metabolismo) - ang kabuuan ng lahat ng reaksyong nagaganap sa isang buhay na organismo A FB C DEEnergy Heat Catabolism Anabolism
Metabolites - mga sangkap na kasangkot sa mga metabolic na proseso (substrate, A, B, C, mga produkto) Substrate - isang sangkap na pumapasok sa isang kemikal na reaksyon Produkto - isang sangkap na nabuo sa panahon ng isang kemikal na reaksyon Substrate Produkto. Ang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon bilang isang resulta ng kung saan ang substrate ay na-convert sa isang produkto ay tinatawag na A B metabolic pathway. Ang mga organikong compound ay may isang kumplikadong istraktura at na-synthesize lamang sa panahon ng ilang sequential reaksyon. Halimbawa ng isang metabolic pathway: Glycolysis, oxidative phosphorylation chain
Substrate Product 2 Ang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon na lumalampas sa pangunahing metabolic pathway ay tinatawag na metabolic shunt A B D EProduct 3 Product 1 Mga halimbawa ng metabolic shunt: 1. pentose phosphate shunt, 2. 2, 3-diphosphoglycerate shunt
S 1 Ang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon kung saan ang resultang produkto ay siya ring substrate ng mga reaksyong ito ay tinatawag na metabolic cycle S 2 (P) A CBProdukto 1 Produkto 2 Mga halimbawa ng metabolic cycle: 1. Krebs cycle, 2. Ornithine cycle 3. β cycle - fatty oxidation acids 4. Glucose-lactate cycle, 5. Glucose-alanine cycle
Ang Enzymology ay isang agham, isang sangay ng biochemistry, tungkol sa mga enzyme. III. Enzymology, istraktura at katangian ng mga enzyme; mga reaksyon ng enzymatic at mekanismo ng kanilang catalysis; regulasyon ng aktibidad ng enzyme. Ang paksa ng enzymology ay enzymes. Enzymology studies: Medical enzymology - pinag-aaralan ang paggamit ng enzymes sa medisina.
Halos lahat ng reaksyon sa isang buhay na organismo ay nagaganap sa partisipasyon ng mga enzyme. Ang mga enzyme ay mga biological catalyst na may likas na protina. Ang biological na papel ng mga enzyme ay ang pag-catalyze nila sa kinokontrol na kurso ng lahat ng mga metabolic na proseso sa katawan.Ang mga katangian ng physico-kemikal Bilang mga sangkap ng likas na protina, ang mga enzyme ay may lahat ng mga katangian ng mga protina Kahulugan at likas na kemikal Sa pamamagitan ng 2013, higit sa 5,000 iba't ibang mga enzyme ang mayroon ay inilarawan
Mga tampok ng pagkilos ng mga enzyme 1. Pinapabilis lamang nila ang thermodynamically posibleng mga reaksyon 2. Hindi nila binabago ang estado ng equilibrium ng mga reaksyon, ngunit pinapabilis lamang ang tagumpay nito 3. Ang mga reaksyon ay pinabilis nang malaki, sa pamamagitan ng 10 8 -10 14 na beses 4. Kumilos sila sa maliit na dami 5. Hindi sila natupok sa mga reaksyon 6. Sensitibo sa mga activator at inhibitor. 7. Ang aktibidad ng mga enzyme ay kinokontrol ng mga tiyak at hindi tiyak na mga salik 8. Ang mga enzyme ay kumikilos lamang sa banayad na mga kondisyon (t = 36 -37ºС, pH ~ 7.4, atmospheric pressure) 9. Sila ay may malawak na hanay ng pagkilos, pinapagana ang karamihan sa mga reaksyon sa body 10. Para sa Enzymes ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na pagtitiyak: substrate specificity: ▪ absolute (1 enzyme - 1 substrate), ▪ grupo (1 enzyme - ilang katulad na substrates), ▪ stereospecificity (enzymes work with substrates L o D). catalytic specificity (enzymes catalyze reactions of one of the type of chemical reactions) Karaniwan sa inorganic at catalysts
1. Ang aktibong sentro ay isang bahagi ng molekula ng enzyme na partikular na nakikipag-ugnayan sa substrate at direktang kasangkot sa catalysis b). Catalytic center. Ang aktibong sentro, bilang panuntunan, ay matatagpuan sa isang angkop na lugar (bulsa) Naglalaman ng hindi bababa sa tatlong puntos para sa pagbubuklod sa substrate, dahil sa kung saan ang molekula ng substrate ay nakakabit sa aktibong sentro sa tanging posibleng paraan, na nagsisiguro sa pagtitiyak ng substrate ng enzyme 1. Aktibong sentro a). Site ng substrate (contact area) Ang tampok na istruktura ng catalytic center ay nagpapahintulot sa enzyme na mag-catalyze ng isang reaksyon gamit ang isang partikular na mekanismo ng catalysis: acid-base, electrophilic, nucleophilic, atbp. Kaya. tinitiyak ng catalytic center ang pagpili ng chemical transformation path at ang catalytic specificity ng enzyme. Istruktura ng mga enzyme Ang mga enzyme ay mga globular na protina na naglalaman ng aktibong sentro
Enzyme t + - 0 Substrate Ang mga enzyme ay nailalarawan sa pagkakaroon ng mga partikular na sentro ng catalysis Substrate site Catalyte. center Active center + 0 -Produkto t
02. Alosteric center Ang grupo ng regulatory enzymes ay may allosteric centers na matatagpuan sa labas ng active center.Ang “+” modulators (activators) ay maaaring ikabit sa allosteric center, na nagpapataas ng aktibidad ng enzymes. Ang alosteric center at ang contact pad ay nakaayos sa katulad na paraan + -0+ Activator
02. Allosteric center Gayundin, ang "-" modulators (inhibitors) ay maaaring ikabit sa allosteric center, na pumipigil sa aktibidad ng mga enzyme. -0+ Inhibitor —
Ayon sa kanilang komposisyon, ang mga enzyme ay nahahati sa: Simple Binubuo lamang ng mga amino acid - Mga Complex Enzyme ay binubuo ng: 1. Amino acids; 2. Mga ion ng metal 3. Mga organikong sangkap na hindi protina ang kalikasan 0+ Apoenzyme. Prosthetic group + - 0 Ang bahagi ng protina (mula sa mga amino acid) ng isang kumplikadong enzyme ay tinatawag na Apoenzyme Ang hindi protina na bahagi ng isang kumplikadong enzyme ay tinatawag na Prosthetic group Mga metal ions (cofactors) Mga organikong sangkap na hindi protina (coenzymes)
Ang mga coenzyme ay mga organikong sangkap na hindi protina na nakikilahok sa catalysis bilang bahagi ng catalytic site ng aktibong sentro ng enzyme. Ang catalytically active form ng isang complex na protina ay tinatawag na holoenzyme. Holoenzyme = Apoenzyme + Coenzyme. Cofactor - tinatawag na mga metal ions na kinakailangan para sa pagpapakita ng catalytic na aktibidad ng mga enzyme
Ang sumusunod na function bilang coenzymes: Vitamins Activation Coenzymes PP (nicotinic acid) NAD + , NADP + B 1 (thiamine) B 2 (riboflavin) Thiamine pyrophosphate FAD, FMN B 6 (pyridoxal) Pyridoxal phosphate B 12 Cobalamins Hemes (cytochrome coenzymes); Nucleotides (ribosomal coenzymes); coenzyme Q; FAFS (transferase coenzymes); SAM ; Glutathione (glutathione peroxidase coenzyme); Mga derivatives ng mga bitamina na natutunaw sa tubig:
— 0+ +- 0++ — 0+ + — 0 Ang Cosubstrate ay isang prosthetic group na nakakabit sa bahagi ng protina sa pamamagitan ng mahinang non-covalent bond. Ang isang cosubstrate ay idinagdag sa enzyme sa oras ng reaksyon: Halimbawa, NAD +, NADP +. +- 0+ Product Enzyme + Substrate Enzyme Cosubstrate Enzyme-substrate complex Cosubstrate- 0+ Ang prosthetic group ay karaniwang mahigpit na nauugnay sa apoenzyme.
Cofactor Ang mga ion ng potassium, magnesium, calcium, zinc, copper, iron, atbp. ay kumikilos bilang mga cofactor. Pinapatatag nila ang mga molekula ng substrate at tinitiyak ang pagbubuklod nito; patatagin ang aktibong sentro ng enzyme, patatagin ang tertiary at quaternary na istraktura ng enzyme; magbigay ng catalysis. Ang papel ng mga cofactor ay iba-iba, sila ay:
Halimbawa, ang ATP ay sumasali lamang sa mga kinase kasama ng Mg 2+ + Substrate (ATP)Cofactor (Mg 2+) + - 0 Enzyme Active substrate (ATP- Mg 2+) - 0+ + - 0+ Enzyme-substrate complex Product (ADP ) — 0+ Enzyme. Cofactor (Mg 2+)
Lokalisasyon at compartmentalization ng mga enzyme sa mga selula at tisyu Ayon sa lokalisasyon sa katawan, ang mga enzyme ay nahahati sa: Pangkalahatang enzymes (unibersal) Mga enzyme na partikular sa organ Mga enzyme na partikular sa organel. Organelle-nonspecific na mga enzyme. Ayon sa kanilang lokasyon sa cell, ang mga enzyme ay nahahati sa: Creatine kinases, aminotransferases, atbp. Glycolysis enzymes, ribosomes, atbp.
Natagpuan sa halos lahat ng mga cell, nagbibigay sila ng mga pangunahing proseso ng buhay ng cell: 1. Pangkalahatang enzymes (unibersal) Enzymes: glycolysis, Krebs cycle, oxidative phosphorylation, PPS, atbp. Synthesis at paggamit ng ATP; metabolismo ng mga protina, nucleic acid, lipid, carbohydrates at iba pang mga organikong sangkap; paglikha ng potensyal na electrochemical; paggalaw, atbp.
2. Organ-specific enzymes Bone tissue Alkaline phosphatase Myocardium AST, ALT, CK MB, LDH 1, 2 Kidney Transamidinase a, alkaline phosphatase Liver Arginase, ALT, AST, LDH 4, 5, alkaline phosphatase, γ-glutamyl transpeptidase, glutase cholinesterase. Katangian ng ilang mga organo o tisyu (o isang pangkat ng mga organo at tisyu). Tiyakin na gumaganap sila ng mga partikular na function Prostate Acid phosphatase. Pancreas α-amylase, lipase, γ-glutamyl transpeptidase
Pamamahagi ng mga enzyme sa mga organo ng atay myoc. Skel. musk Kidney Er Bone Prostate AST ALT LDH CK ALP CP 0 -10% 10 -50% 50 -75% 75 -100%
3. Organelle-specific enzymes Cell membrane Alkaline phosphatase, Adenylate cyclase, K-Na-ATPase Cytoplasm Enzymes of glycolysis, PFS Smooth ER Enzymes of microsomal oxidation Ribosomes Enzymes of protein biosynthesis. Lysosomes Acid phosphatase. Mitochondria Mga enzyme ng oxidative phosphorylation, TCA cycle, β-oxidation ng fatty acids Core RNA polymerase, NAD synthetase
Ang mga isoenzyme ay maraming anyo ng isang enzyme na nagpapagana sa parehong reaksyon at naiiba sa komposisyon ng kemikal. Ang mga isoenzyme ay naiiba sa: affinity para sa substrate (iba't ibang Km), maximum na bilis ng catalyzed reaction, electrophoretic mobility, iba't ibang sensitivity sa mga inhibitor at activator, pinakamainam na p . H thermostability Ang mga isoenzyme ay may quaternary na istraktura, na nabuo sa pamamagitan ng pantay na bilang ng mga subunits (2, 4, 6, atbp.): Isoenzymes .
Ang lactate dehydrogenase (LDH) LDH ay binubuo ng 4 na subunit ng 2 uri ng M (kalamnan) at H (puso), na sa iba't ibang kumbinasyon ay bumubuo ng 5 isoforms M (kalamnan)H (puso) Dicarboxylic AAs nangingibabaw sa komposisyon Diaminomonocarboxylic AAs nangingibabaw sa komposisyon Ë Ä ÃC O O H C C H 3 O Ï Ê 2 Í À Ä + 2 Í À Ä Í 2 C O O H C C H 3 O H Ë à ê ò à òH enzyme ng glycolysis at gluconeogenesis
LDH 1 NNNN LDH 2 NNNM LDH 3 NNMM LDH 4 NMMM LDH 5 MMMM O 2 H (puso) M (muscle) pulmonary epithelium alveolmyocardium, erythrocytes, renal cortex cross-sectional skeletal muscles, hepatocytes. N neutral r. H acidic
Creatine kinase (creatine phosphokinase) Ang CPK ay binubuo ng 2 subunit ng 2 uri ng M (mula sa English, muscle - muscle) at B (mula sa English, brain - brain), na sa iba't ibang kumbinasyon ay bumubuo ng 3 isoform: CPK BB CPK MMKPK ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagpapalitan ng enerhiya ng kalamnan at nerve tissue
Ang pagpapasiya ng aktibidad ng organelle-specific enzymes at isoenzymes sa dugo ay malawakang ginagamit sa mga klinikal na diagnostic: Myocardial infarction AST, ALT, CK MB, LDH 1, 2 Pancreatitis Pancreatic amylase, γ-glutamyl transpeptidase, lipase Hepatitis ALT, AST, LDH 4, 5, γ - glutamyl transpeptidase, glutamate dehydrogenase
Nomenclature - mga pangalan ng mga indibidwal na compound, kanilang mga grupo, klase, pati na rin ang mga patakaran para sa pag-compile ng mga pangalan na ito Classification - paghahati ng isang bagay ayon sa mga napiling katangian Nomenclature at pag-uuri ng mga enzymes
Ang modernong katawagan ng mga enzyme ay internasyonal, isinalin sa iba't ibang wika Mga makasaysayang pangalan: (pepsin, trypsin) mga gumaganang pangalan: substrate + aza ending (sucrase) substrate + ang kemikal nito. conversion + aza (pyruvate carboxylase) Trivial Systematic Tumpak na matutukoy ng pangalan ang enzyme at ang catalyzed na reaksyon nito. Ang bawat klase ay itinayo ayon sa isang tiyak na pamamaraan na Pinagtibay noong 1961 ng International Union of Biochemists
Pag-uuri ng mga enzyme Batay sa 6 na kilalang uri ng mga reaksiyong kemikal, ang mga enzyme na nag-catalyze sa kanila ay nahahati sa 6 na klase. Batay sa mga substrate, naililipat na mga grupo, atbp., ilang mga subclass at subsubclass ay nakikilala sa bawat klase (mula 5 hanggang 23); Ang bawat enzyme ay may sariling code CF 1. 1. Ang unang digit ay nagpapahiwatig ng klase, ang pangalawa - ang subclass, ang pangatlo - ang subsubclass, ang ikaapat - ang serial number ng enzyme sa subclass nito (sa pagkakasunud-sunod ng pagtuklas). http://www. chem. qmul. ac. uk/iubmb/enzyme/
Uri ng reaksyon Class Subclass Subclass 1 ORV Oxidoreductases 23 subclasses Oxidases Aerobic DG Anaerobic DG Oxygenases Hydroxyperoxidases 2 transfer of functional groups Transferases 10 subclasses Kinases Aminotransferases Protein kinases Hexokinases 3 Hydrolytic na pag-alis ng isang grupong non-class na Hydroxyperoxidases 4 Phppo substrate na FPP. hydrolytic na pag-alis ng isang grupo mula sa substrate a Lyases 7 subclasses 5 isomerization ng isomerase 5 subclasses 6 synthesis dahil sa enerhiya ng high-energy compounds ligase 6 subclasses C-O-ligase, C-S-ligase, C-N-ligase, C-C-ligase
Nomenclature ng mga enzyme Walang iisang diskarte sa mga panuntunan para sa pagbibigay ng pangalan sa mga enzyme - bawat klase ay may sariling mga panuntunan Ang pangalan ng enzyme ay binubuo ng 2 bahagi: 1 bahagi - ang pangalan ng substrate (substrates), 2 bahagi - ang uri ng na-catalyze ang reaksyon. Pagtatapos – AZA; Ang karagdagang impormasyon, kung kinakailangan, ay nakasulat sa dulo at nakapaloob sa mga bracket: L -malate + NADP + ↔ PVK + CO 2 + NADH 2 L -malate: NADP + - oxidoreductase (decarboxylation);
1. Oxidoreductases Pangalan ng klase: donor: acceptor (cosubstrate) oxidoreductase R - CH 2 - O H + NAD + R - CH =O + NAD H 2 Systematic na pangalan: Alcohol: NAD + oxidoreductase Trivial na pangalan: alcohol dehydrogenase Code: CF 1. 1 ℮ - at N +
2. Transferases Pangalan ng klase: mula saan: saan sa anong posisyon – ano – transferase donor: acceptor – transported group – transferase AT F + D-hexose ADP + D-hexose -6 f Systematic na pangalan: AT F: D -hexose -6 - phosphotransferase Trivial na pangalan: hexokinase Code: CF 2. 7. 1. 1 Atoms at molecular residues
3. Hydrolases Pangalan ng klase: Substrate - kung ano ang natanggal - hydrolase Substrate - hydrolase Acetylcholine + H 2 O Acetate + Choline Systematic name: Acetylcholine -acyl hydrolase Trivial name: Acetylcholinesterase Code: EC 3. 1. 1.
4. Lyases Pangalan ng klase: substrate: kung ano ang natanggal – lyase L-malate H 2 O + fumarate Systematic na pangalan: L-malate: hydro-lyase Trivial na pangalan: fumarase Code: EF 4. 2. 1.
5. Isomerases Pangalan ng klase: Substrate – uri ng isomerization – isomerase Substrate – produkto – isomerase Fumaric acid Maleic acid Systematic na pangalan: Fumarate – cis, trans – isomerase
6. Ligases (synthetases) Pangalan ng klase: substrate: substrate – ligase (pinagmulan ng enerhiya) L-glutamate + NH 4 + + ATP L-glutamine + ADP + Fn Systematic na pangalan: L-glutamate: ammonia – ligase (ATP → ADP + Fn ) Trivial na pangalan: glutamine synthetase Code: KF 6. 3. 1.
Lektura 15. Enzymes: istraktura, katangian, pag-andar.
Balangkas ng lecture:
1. Pangkalahatang katangian ng mga enzyme.
2. Ang istraktura ng mga enzyme.
3. Mekanismo ng enzymatic catalysis.
4. Mga katangian ng mga enzyme.
5. Nomenclature ng mga enzyme.
6. Pag-uuri ng mga enzyme.
7. isozymes
8. Kinetics ng mga reaksyong enzymatic.
9. Mga yunit ng pagsukat ng aktibidad ng enzymatic
1. Pangkalahatang katangian ng mga enzyme.
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng pisyolohikal, ang mga reaksyon ng biochemical sa katawan ay nagpapatuloy sa mataas na bilis, na sinisiguro ng mga biological catalyst na may likas na protina - mga enzyme.
Ang mga ito ay pinag-aaralan ng agham ng enzymology - ang agham ng mga enzyme (enzymes), mga tiyak na protina - mga catalyst na synthesize ng anumang buhay na cell at pag-activate ng iba't ibang mga biochemical reaction na nagaganap sa katawan. Ang ilang mga cell ay maaaring maglaman ng hanggang 1000 iba't ibang mga enzyme.
2. Ang istraktura ng mga enzyme.
Ang mga enzyme ay mga protina na may mataas na molekular na timbang. Tulad ng anumang mga protina, ang mga enzyme ay may pangunahin, pangalawa, tersiyaryo at quaternary na antas ng molekular na organisasyon. Pangunahing istraktura ay isang sunud-sunod na kumbinasyon ng mga amino acid at tinutukoy ng mga namamana na katangian ng katawan; ito ang higit na nagpapakilala sa mga indibidwal na katangian ng mga enzyme. Pangalawang istraktura Ang mga enzyme ay nakaayos sa anyo ng isang alpha helix. Tertiary na istraktura ay may anyo ng globule at nakikilahok sa pagbuo ng aktibo at iba pang mga sentro. Maraming mga enzyme ang mayroon quaternary na istraktura at kumakatawan sa isang unyon ng ilang mga subunit, na ang bawat isa ay nailalarawan sa pamamagitan ng tatlong antas ng organisasyon ng mga molekula na naiiba sa isa't isa, kapwa sa mga termino ng husay at dami.
Kung ang mga enzyme ay kinakatawan ng mga simpleng protina, iyon ay, sila ay binubuo lamang ng mga amino acid, ang mga ito ay tinatawag na mga simpleng enzyme. Ang mga simpleng enzyme ay kinabibilangan ng pepsin, amylase, lipase (halos lahat ng gastrointestinal enzymes).
Ang mga kumplikadong enzyme ay binubuo ng mga bahagi ng protina at hindi protina. Ang bahagi ng protina ng enzyme ay tinatawag na - apoenzyme, hindi protina - coenzyme. Ang anyo ng coenzyme at apoenzyme holoenzyme. Ang coenzyme ay maaaring kumonekta sa bahagi ng protina alinman lamang sa tagal ng reaksyon, o magbigkis sa isa't isa na may permanenteng matibay na bono (pagkatapos ang bahaging hindi protina ay tinatawag na - grupong prostetik). Sa anumang kaso, ang mga sangkap na hindi protina ay direktang kasangkot sa mga reaksiyong kemikal sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa substrate. Ang mga coenzyme ay maaaring kinakatawan ng:
Mga nucleoside triphosphate.
Mga mineral (sinc, tanso, magnesiyo).
Mga aktibong anyo ng bitamina (B 1 ay bahagi ng enzyme decarboxylase, B 2 ay bahagi ng dehydrogenase, B 6 ay bahagi ng transferase).
Pangunahing pag-andar ng coenzymes:
Pakikilahok sa pagkilos ng catalysis.
Pagtatatag ng contact sa pagitan ng enzyme at substrate.
Pagpapatatag ng apoenzyme.
Ang apoenzyme, sa turn, ay pinahuhusay ang catalytic na aktibidad ng hindi protina na bahagi at tinutukoy ang pagtitiyak ng pagkilos ng mga enzyme.
Ang bawat enzyme ay naglalaman ng ilang functional centers.
Aktibong sentro- isang zone ng isang molekula ng enzyme na partikular na nakikipag-ugnayan sa substrate. Ang aktibong sentro ay kinakatawan ng mga functional na grupo ng ilang mga residu ng amino acid; dito nangyayari ang attachment at pagbabagong kemikal ng substrate.
Allosteric center o regulasyon - ito ang zone ng enzyme na responsable para sa attachment ng mga activator at inhibitor. Ang sentro na ito ay kasangkot sa regulasyon ng aktibidad ng enzyme.
Ang mga sentrong ito ay matatagpuan sa iba't ibang bahagi ng molekula ng enzyme.
Matagal nang itinatag na ang lahat ng mga enzyme ay mga protina at mayroong lahat ng mga katangian ng mga protina. Samakatuwid, tulad ng mga protina, ang mga enzyme ay nahahati sa simple at kumplikado.
Mga simpleng enzyme binubuo lamang ng mga amino acid - halimbawa, pepsin , trypsin , lysozyme.
Mga kumplikadong enzyme(holoenzymes) ay may bahaging protina na binubuo ng mga amino acid - apoenzyme, at isang bahaging hindi protina - cofactor. Ang mga halimbawa ng mga kumplikadong enzyme ay succinate dehydrogenase(naglalaman ng FAD), aminotransferases(naglalaman ng pyridoxal phosphate), iba't ibang peroxidases(naglalaman ng heme), lactate dehydrogenase(naglalaman ng Zn 2+), amylase(naglalaman ng Ca2+).
Cofactor, sa turn, ay maaaring tawaging isang coenzyme (NAD+, NADP+, FMN, FAD, biotin) o isang prosthetic group (heme, oligosaccharides, metal ions Fe2+, Mg2+, Ca2+, Zn2+).
Ang paghahati sa mga coenzymes at prosthetic na grupo ay hindi palaging malinaw:
kung ang koneksyon ng cofactor sa protina ay malakas, kung gayon sa kasong ito ay nagsasalita sila tungkol sa presensya grupong prostetik,
ngunit kung ang isang bitamina derivative ay kumikilos bilang isang cofactor, kung gayon ito ay tinatawag coenzyme, anuman ang lakas ng koneksyon.
Upang maisakatuparan ang catalysis, kinakailangan ang isang kumpletong complex ng apoprotein at cofactor; hindi sila maaaring magsagawa ng catalysis nang hiwalay. Ang cofactor ay bahagi ng aktibong sentro at nakikilahok sa pagbubuklod ng substrate o sa pagbabago nito.
Tulad ng maraming mga protina, ang mga enzyme ay maaaring monomer, ibig sabihin. binubuo ng isang subunit, at polimer, na binubuo ng ilang mga subunit.
Structural at functional na organisasyon ng mga enzymes
Ang enzyme ay naglalaman ng mga lugar na gumaganap ng iba't ibang mga function:
1. Active center - isang kumbinasyon ng mga residue ng amino acid (karaniwan ay 12-16) na nagbibigay ng direktang pagbubuklod sa molekula ng substrate at nagsasagawa ng catalysis. Ang mga amino acid radical sa aktibong sentro ay maaaring nasa anumang kumbinasyon, na may mga amino acid na matatagpuan sa malapit na makabuluhang malayo sa isa't isa sa linear chain. Mayroong dalawang rehiyon sa aktibong sentro:
- anchor(contact, binding) - responsable para sa pagbubuklod at oryentasyon ng substrate sa aktibong sentro,
- catalytic– ay direktang responsable para sa pagpapatupad ng reaksyon.
Diagram ng istraktura ng enzyme
Ang mga enzyme na naglalaman ng ilang monomer ay maaaring magkaroon ng ilang aktibong sentro ayon sa bilang ng mga subunit. Gayundin, ang dalawa o higit pang mga subunit ay maaaring bumuo ng isang aktibong site.
Sa mga kumplikadong enzyme, ang mga functional na grupo ng cofactor ay kinakailangang matatagpuan sa aktibong sentro.
Scheme ng pagbuo ng isang kumplikadong enzyme
2. Allosteric center (allos- dayuhan) ay isang sentro para sa pag-regulate ng aktibidad ng enzyme, na spatially na nakahiwalay mula sa aktibong sentro at wala sa lahat ng mga enzyme. Ang pagbubuklod sa allosteric center ng anumang molekula (tinatawag na activator o inhibitor, pati na rin isang effector, modulator, regulator) ay nagdudulot ng pagbabago sa pagsasaayos ng enzyme protein at, bilang kinahinatnan, ang rate ng reaksyon ng enzymatic.
Ang mga allosteric enzyme ay mga polymeric na protina; ang mga sentro ng aktibo at regulasyon ay matatagpuan sa iba't ibang mga subunit.
Scheme ng istraktura ng isang allosteric enzyme
Ang nasabing regulator ay maaaring produkto nito o isa sa mga kasunod na reaksyon, isang substrate ng reaksyon o ibang sangkap (tingnan ang "Regulation of enzyme activity").
Isoenzymes
Ang mga isoenzyme ay mga molecular form ng parehong enzyme na lumitaw bilang isang resulta ng bahagyang genetic na pagkakaiba sa pangunahing istraktura ng enzyme, ngunit catalyze ang parehong reaksyon. Iba ang isoenzymes pagkakaugnay sa substrate, maximum bilis catalyzed na reaksyon pagkamapagdamdam sa mga inhibitor at activator, kundisyon trabaho (pinakamainam na pH at temperatura).
Bilang isang patakaran, mayroon ang mga isoenzyme quaternary istraktura, i.e. binubuo ng dalawa o higit pang mga subunit. Halimbawa, ang dimeric enzyme creatine kinase (CK) ay kinakatawan ng tatlong isoenzyme form na binubuo ng dalawang uri ng subunits: M (eng. kalamnan– kalamnan) at B (eng. utak- utak). Ang Creatine kinase-1 (CK-1) ay binubuo ng mga subunit ng uri B at naisalokal sa utak, creatine kinase-2 (CK-2) - isang M- at B-subunit bawat isa, aktibo sa myocardium, creatine kinase-3 ( Ang CK-3) ay naglalaman ng dalawang M subunits, partikular para sa skeletal muscle. Ang pagpapasiya ng aktibidad ng iba't ibang CK isoenzymes sa serum ng dugo ay mayroon.
Mayroon ding limang isoenzymes lactate dehydrogenase(role of LDH) - isang enzyme na kasangkot sa metabolismo ng glucose. Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga ito ay nasa iba't ibang ratio ng H subunits. puso- puso) at M (eng. kalamnan– kalamnan). Ang mga uri ng lactate dehydrogenases 1 (H 4) at 2 (H 3 M 1) ay nasa mga tisyu na may aerobic metabolismo (myocardium, utak, renal cortex), may mataas na affinity para sa lactic acid (lactate) at i-convert ito sa pyruvate. Ang LDH-4 (H 1 M 3) at LDH-5 (M 4) ay matatagpuan sa mga tisyu na madaling kapitan ng sakit. anaerobic metabolismo (liver, skeletal muscle, balat, renal medulla), ay may mababang affinity para sa lactate at pinapagana ang conversion ng pyruvate sa lactate. Sa mga tissue na may nasa pagitan uri ng metabolismo (spleen, pancreas, adrenal glands, lymph nodes) LDH-3 (H 2 M 2) ang nangingibabaw. Ang pagpapasiya ng aktibidad ng iba't ibang LDH isoenzymes sa serum ng dugo ay may klinikal at diagnostic na kahalagahan.
Ang isa pang halimbawa ng isozymes ay ang grupo hexokinase, na nakakabit ng isang grupong pospeyt sa hexose monosaccharides at isinasama ang mga ito sa mga cellular metabolic reaction. Sa apat na isoenzymes, hexokinase IV ( glucokinase), na naiiba mula sa iba pang mga isoenzymes sa mataas na pagtitiyak nito para sa glucose, mababang pagkakaugnay para dito at insensitivity sa pagsugpo ng produkto ng reaksyon.
