06/04/2013

1

ENZIME

Definiie dpdv funcional si structural

Proprietile generale ale catalizatorilor

Proprietile specifice enzimelor

Caracterizare structural

Centrul activ

Specificitatea pentru substrat

Specificitatea de reacie

Clasificare

Nomenclatur

Factorii care influeneaz viteza reaciilor enzimaticeConcentraia enzimei

Concentraia substratului

pH-ul

Temperatura

Prezena activatorilor & inhibitorilor

Enzime - Definiie

Dpdv funcional

= catalizatori ai reaciilor care au loc n organismele vii = biocatalizatori.

Dpdv structural

= apoenzim + cofactor enzimatic = holoenzim

protein ion anorganic saumicromolecul organic

06/04/2013

2

Catalizatori Proprieti generale

Reduc energia de activare (Ea) i consecutiv

mresc numrul ciocnirilor eficace dintre reactani

=> mresc viteza de reacie

Ea = 18 Kcal/mol n absena catalizatorului

Ea = 11,7 Kcal/mol n prezena platinei

Ea = 5,5Kcal/mol n prezena catalazei

H2O2 + H2O2 H2O + O2

Efectul catalizatorului asupra reactiei exoterme X + Y Z n prezena catalizatorului se parcurge o cale diferit, care corespunde la o energie de activare (Ea) mai mic

Rezultatul final si variatia energiei libere (G) sunt aceleasi.

Ex.

Catalizatori Proprieti generale

n cazul reaciilor reversibile mresc, n aceai msur, viteza

reaciilor de sens contrar, deci crete viteza de atingere a

echilibrului fra a se modifica poziia lui.

A B

10010

10==

8

6

2

1

k

kK 100

10

10==

4

2

2

1

k

kK

n absena catalizatorului n prezena catalizatorului

n prezena catalizatorului echilibrul se atinge de 104 ori mai repede.

k1

k2

06/04/2013

3

Particip direct la reacie

La sfritul reaciei se regsesc n forma icantitatea iniial

Sunt necesari n cantitate mic

Catalizatori Proprieti generale

Enzime Proprieti specifice

Capacitate catalitic superioar catalizatorilor clasici

H2O2 + H2O2 H2O + O2

Ea = 5,5Kcal/mol n prezena catalazeiEa = 11,7 Kcal/mol n prezena PtEa = 18 Kcal/mol n absena catalizatorului.

Mresc viteza reaciilor > 106 ori.

CO2 + H2O H2CO3

Viteza reactiei catalizate de anhidraza carbonica creste de 107 ori,

Fiecare molecul de enzim sintetizeaz 105 molecule de H2CO3 per secund

06/04/2013

4

Catalizeaz un anume tip de reacie

=> prezint specificitate de reacie

Acioneaz asupra unui anume compus chimic (substrat), => prezintspecificitate pentru substrat

Sunt specifice att n raport cu reactantul ct i cu produsul de reacie =>nu se formeaz produi secundari

Acioneaz n condiii blnde (t

06/04/2013

5

Activitatea lor este reglabil, poate fi mrit sau micoratprin aciunea unor substane diferite de substratele lor, numite activatori, respectiv inhibitori

Pot cataliza transformarea unui tip de energie n alt tip

de energie

Ex.

Transformarea energiei chimice (nmagazinat sub form de ATP) n

energie mecanic (contracia muscular)

Enzime Proprieti specifice

Enzime Caracterizare structural

Caracterizarea apoenzimei

Are o structur tridimensional (conformaie nativa) globular la nivelul creia se disting

aminoacizii de contact, care alctuiesc centrul activ

Regiunea din apoenzim responsabil de legarea i transformarea substratului se numete centru activ

Unele enzime au pe lng centrul activ i unul sau mai muli centrii allosterici care dei nu intervin direct n cataliz pot influena activitatea catalitic a enzimei (vezi enzimeallosterice)

Caracterizarea cofactorului enzimatic

Din punct de vedere structural poate fi anorganic (ion metalic) sau organic

Cofactorul organic este denumit coenzim sau grupare prostetic, n funcie de tipullegturii cu apoenzima

Coenzim legtura cu apoenzima = slab i tranzitorie

Grupare prostetic legtura apoenzima = puternic i permanent

06/04/2013

6

Enzime - Centrul activ

DefinitieCentrul activ = o zon din structura spaial a apoenzimei care este responsabil de legarea itransformarea substratului.

Caracterizare

- reprezint o parte relativ mic din volumul total al apoenzimei (< 10 Aa)

- este o entitate tridimensional (format din Aa situai n diferite zone ale secvenei apoenzimei)Ex. Lizozim = 129 Aa

centrul activ = Aa din poziiile 35,52,62,63 i 101

=> c prin distrugerea structurii spaiale a apoenzimei (denaturare) enzima se inactiveaz.- uneori poate fi alcatuit din radicali ai Aa care aparin mai multor lanuri polipeptidice adiacente.

- majoritatea radicalilor aminoacizilor sunt nepolari. Ei formeaz un buzunar hidrofob, cu o constant dielectric mic, care faciliteaz interaciunile de tip electrostatic ntre puinele grupriionice ale centrului activ i substrat.

- este alctuit din centrul de legare (Aa implicai n legarea substratului) i centrul catalitic (Aapolari implicai n transformarea substratului)

- poate avea o conformaie rigid, complementar conformaiei S (modelul Fischer lock & key), sau flexibil, care se adapteaz conformaiei S (modelul Koshland induced-fit)

Formarea complexului ES

Modelul Fischer cheie-broasc

Centrul activ are o conformaie rigid, complementar conformaiei S

06/04/2013

7

Formarea complexului ES

Modelul Koshland potrivire indus

Centru activ are o conformatie flexibil, care se adapteaz conformaiei S