C8 Enzime

8/10/2019 C8 Enzime

http://slidepdf.com/reader/full/c8-enzime 1/38

Enzime

8/10/2019 C8 Enzime


Enzimele - biocatalizatori

Caracteristici comune cuchemocatalizatorii

• Măresc viteza de reacție pe

seama reducerii energiei de

activare• Nu modifică constanta de

echilibru a unei reacții

reversibile

• Acționează în cantități mici • La sfârșitul reacției se

regăsesc neschimbate*

Carcteristici particulare aleenzimelor

• Activitate

• Selectivitate

• Condiții blânde de reacție

• Deplină compatibilitate cu

mediul

• Pot fi obiectul reglării

• Pot fi utilizate „ex vivo”

8/10/2019 C8 Enzime


• Reactii de transfer de electroni1. Oxidoreductaze

• Reacții de transfer de diferite grupări 2. Transferaze

• Reacții de rupere hidrolitica a unor legături3. Hidrolaze

• Reacții de adiție / eliminare 4. Liaze

• Reacții de izomerizare 5. Izomeraze

• Reacții de condensare 6. Ligaze (Sintetaze)

Clasificarea enzimelor

8/10/2019 C8 Enzime


Ex. E.C. 1.1.1.1 Alcool dehidrogenzaza

1. Clasa : oxidoreductaze

1. Subclasa: donor de electroni CH-OH

1. Subsubclasa acceptorul de electroni1. Enzima 1

Codificarea enzimelor

8/10/2019 C8 Enzime


1. Modelul lacăt – cheie

(lock-key)Emil Fischer 1894

• Presupune o conformaţie rigidă a enzimei.

• Nu explică: – Selectivitatea largă de substrat

– Faptul că enzimele care catalizează transformarea substratuilor

voluminoase au eficienţă mai redusă fată de substraturile mici

Emil Fischer

(1852 – 1919)

8/10/2019 C8 Enzime


2. Modelul ataşării prin trei puncte

Ogston (1948)

Explică stereoselectivitatea prin atașarea cea mai

stabilă (trei puncte) a eutomerului

Al. George Ogston1911-1996

8/10/2019 C8 Enzime


3. Modelul ajustării induse

(induced fit) Koshland 1960

La apropierea glucozei (roşu) de hexokinază (albastru) aceasta îşi schimbă

conformaţia pentru a putea include molecula de glucoză în situsul catalitic

– Explică necesitatea unor caracteristrici structuralesuplimentare fată de grupele reactive din substrat

– Explică selectivitatea largă de substrat a unor enzime

Daniel KOSHLAND

1920-2007

8/10/2019 C8 Enzime


4. Modelul desolvatării

solvatării-substituţiei (Dewar

(1986)

• Cinetica enzimatică similară cineticii in fazăgazoasă

• Substratul substituie apa din situsul catalitic

• Grupările reactive din substrat şi din enzimăinteracţionează fără perturbaţia provocatăde apă

• Explică de ce substratuile mici suntconvertite cu viteză mai mică decâtsubstratuile voluminoase, din cauza faptuluică acestea nu pot substitui întreaga

cantitate de apă din situsul catalitic

M.J.DEWAR1918-1997

8/10/2019 C8 Enzime


Reactie

necatalitică

Reactie

enzimatică

8/10/2019 C8 Enzime


Destabilizarea complexului ES

Ecuaţia lui Kurz

n n T

e Se

k K K

k K K

E+S E+P

ES E+PET=

K S K T

E+T=

K e

=

=K n

k e

k n

E+S

ES

E+P

EP

ES

=

G=

e

E+S ES ES=

E+P

Transformare

enzimatica

coordonata de reactie

Gdest Ecuaţia lui KURTZ

8/10/2019 C8 Enzime


n ev [T ] şi v [ET ]

n e

[E][T ] [ET ]K , respectiv K

[E][S] [ES]

E+S E+P

ES E+PET=

K S K T

E+T=

K e

=

=K n

k e

k n

B B

n n e e

k T k T

k K respectiv k K h h

e e

n n

k K

k K

S T

[E][S] [E][T ]K iar K

[ES] [ET ]

k e

k n=

Ke≠

Kn≠

=ET

≠E S

ES E T≠ =

K

K

8/10/2019 C8 Enzime


Analogii plani ai prolinei, sunt inhibitori ai prolin racemazei. Legarea acestora la

Situsul catalitic al enzimei se face de 160 de ori mai puternic decât în cazul prolinei

8/10/2019 C8 Enzime


S

P2

k2

k1

Selectivitate de produs

P2

Biocatalizator

chemo-regio-Stereo- -enatiomer(top)- -diastereomer(top)-

selectivitate

- geometric

Selectivitatea

(bio)catalizatorilor

Selectivitate de substrat(specificitate)

S1

S2

P1

P2

Biocatalizator

k1

k2

8/10/2019 C8 Enzime


A1

A2

X1

X2

k1

k2

Substrat

A1 A2

X1 A2

X2A1

k1

k2

Produs

Chemoselectivitate

8/10/2019 C8 Enzime


A X

k1

k2

Substrat

A X

k1

k2

Produs

A A

A

X

A

X

Regioselectivitate

8/10/2019 C8 Enzime


Enantioselectivitate

k1

k2

Produs = selectivitate enantioptopa

(asimetrizarean substratului)

A

C D

C D

A A

C D

X B

C D

B X

C D

X B

C D

B X

k1

k2

fete enantiotope

grupe enantitope

Conversia maxima raportata la eutomer:50 %

k1

k2

Substrat : selectivitate enantiomera

C D

A B

C D

B X

C D

X B

C D

B A

8/10/2019 C8 Enzime


Diastereoselectivitate

Conversia maxima raportata la eutomer:50 %

k1

k2

Substrat = selectivitate diastereomera

C* D

A B

C* D

B X

C* D

X B

C* D

B A

k1

k2

Produs = selectivitate diastereoptopa

A

C* D

C* D

A A

C* D

X B

C* D

B X

C* D

X B

C* D

B X

k1

k2

fete diastereotope

grupe diastereotope

8/10/2019 C8 Enzime


Bazele cinetice ale selectivităţii

S

P1

P2

S1

S2

P1

P2

k1

k2

k1

k2

k1>k2 [P1] > [P2]

S

ET1

ET2

E+P1 E+P2

G1

G2

[P1] > [P2]

8/10/2019 C8 Enzime


1. Efectul de proximitate

8/10/2019 C8 Enzime


Efectul de

Proximitate

(cont)

8/10/2019 C8 Enzime


8/10/2019 C8 Enzime


2. Cataliza acido-

bazică

8/10/2019 C8 Enzime


R O P

O

OR 1

O-

Enz-Y

R O P OR 1

O-

Enz-Y

O-

R O P

O

O-

Enz-Y

Enz-Y

O

OH

HOHO

OH

X

Enz-Y

O

OH

HOHO

OH

Y-Enz

R C

O

X R C

O-

X

Enz-Y

R C

O

Enz-Y

Fosforil-enzim

Acil-enzimă

Glucozil-enzimă

S1 X

Enz

X

S1 Enz

Enz

S2

S1 S2

intermediar covalent

3. Formare de

Intermediari

covalenţi

8/10/2019 C8 Enzime


4. Cataliza prin ioni metalici

1. Stabilizare de sarcini negative prin vacanţele orbitale ale ionilor

metalelor tranziţionale 2. Generare de nucleofili în condiţii fiziologice date

Anhidraza carbonică

8/10/2019 C8 Enzime


NHNHN

H

H

H2N NH2

NH

C

CH3

O O

O

NNH H

O C H

CH3

O O

NH

H2N NH2

NH

Piruvat Lactat

Histidina NAD+

Arginina

Interacţiunea enzimă - substrat

Aminoacizicontact

auxiliari

conformaţionali

neutri

8/10/2019 C8 Enzime


Situsul catalitic şi mecanismul alcool

dehidrogenazei din Saccharomyces cerevisiae

HR

HS N

CONH2

O

Zn+2 SCys

CysS

His

fata " Re" fata "Si"

OHH

LS

S

Regula lui Prelog S

L

8/10/2019 C8 Enzime


acil enzimă intermediar tetraedric Complex enzimă produs

C

R 2H

O

O

OH N NH

O

O

C

O

O

C H H N N

C

R 2

O

H

O

O- N NH

H

O

H

C

R 2

O

O

O

O

C

complex enzimă-substrat intermediar tetraedric acil enzimă

grupă fugace

N NH

C

R 2

O

O

O

O

C

NH2R 1

O

O

C H N N H

N C

R 2

O-

H

R 1

O

N C

R 2

O

H

R 1

N NH OH

O

O

1 1

11

1

1

1 2

5 4

3

6

Mecanismul de acţiune al serin hidrolazelor

Lipaze, chimotripsina, tripsina, subtilizina,

8/10/2019 C8 Enzime


Mecanismul de acţiune al proteazelor aspartice

Pepsina, chimozina, renina, proteaza HIV-1,

8/10/2019 C8 Enzime


8/10/2019 C8 Enzime


Tiamina (Vitamina B1) și tiaminpirofosfatul

8/10/2019 C8 Enzime


H3C

CO

OH

CH3

CO2-

HOPO3-2

Acetilfosfat

H3C

C

O

OPO3-2

H2O

Acetat

H3C

C

O

O-

[O]

C

O

H3C R1

CH3

S

NR2

a

a

a

Aceta ldehidă

H3C

C

O

H

(H+)

C

O

H3C R1

CH3

S

NR2

HH

Acetolactat

H3C C

O

CO2-

H3C CHO

C

O

H3C R1

CH3

S

NR2

C

HO

CH3H

CO2- Acetoina

H3C

C

O CH

OH

CH3C

O

H3C R1

CH3

S

NR2

CH

HO

CH3H

- CO2

C

HO

H3CR1

CH3

S

NR2

C

HO

H3C R1

CH3

S

NR2

C

HOC

O

O-

H3C R1

CH3

S

NR2

Piruvat

(H+)CO

C

O

O-

CH3

R2 ==R1

N

NH3C

CH2

NH2

(CH2)2 O

P O

P OH

O O-

-O

O

R2

N

S

CH3

R1

8/10/2019 C8 Enzime


B

R2

N

S

CH3

R1

(H+)

CHO

CH OH

CH2OPO3-2

Aldehidă 3-fosfoglicerică (APG)

R2

N

S

CH3

R1

OHC

CH2OH

CH

CH

CH

CH OH

CH2OPO3-2

O

OH

OH

D-Ribozo-5-fosfat

R2

N

S

CH3

R1

H+

D-Sedoheptulozo-7-fosfat N

NH3C

CH2

NH2

R2 =

R1 = (CH2)2 O

P-O O

O

P-O

O

OH

BH

R2

N

S

CH3

R1

OC

CH2OH

OH

OH

CH2OPO3-2

OHCH

CH

CH

CHHO

H

CH2OH

C O

CHHO

CH OH

CH2OPO3-2

D-Xilulozo-5-fosfat

R2N

S

CH3

R1

CH2OPO3-2

OHCH

O CH

OHC

CH2OH

H

R2

N

S

CH3

R1

OHC

CH2OH

OC

CH2OH

OH

OH

CH2OPO3-2

OHCH

CH

CH

CHHO

Mecanismul transcetolazelor

8/10/2019 C8 Enzime


Cofactori flavinici

8/10/2019 C8 Enzime


Comportamentul redox al structurilor flavinice

8/10/2019 C8 Enzime


Reacția cu oxigenul

Reacția Bayer-Villiger

e-caprolactona

Cofactori PLP

8/10/2019 C8 Enzime


Inversie configuraţională

Decarboxilare

Cofactori PLP

Reacția de transaminare

8/10/2019 C8 Enzime


Reacția de transaminare

8/10/2019 C8 Enzime


-O

CO

O

PO3-2

NH

NH S

O

H2C

O

SCoA

domeniu

biotincarboxilazic

domeniu

transcarboxilazic

proteina purtatoare decarboxibiotina

Biotina

(biotin carboxilaze)

C8 Enzime

Documents

Transcript of C8 Enzime