Aminoacizi, Proteine

Capitolul 4 ENZIME

4.1 Introducere

Enzimele sunt proteine globulare care catalizeaz reaciile biologice i permit desfurarea reaciilor chimice necesare vieii i multiplicrii celulare.Enzimele au o aciune specific i determin desfurarea reaciilor cu o vitez foarte mare ( de 103 106 ori fa de reacia necatalizat), fr produi secundari i cu randamente cantitative.Specificitatea i eficiena catalitic a enzimelor este mult mai mare raportat la catalizatorii uzuali de sintez.Istoria biochimiei este stns legat de studiul enzimelor:1833 S-a izolat amilaza impur din extractul apos de mal.1835 Berzelius a emis prima teorie general a catalizei chimice i a dat primul exemplu de cataliz enzimatic: hidroliza amidonului n prezena diastazei din mal, evideniind c este mai eficient dect cu acid sulfuric.

1837 Liebig i Wler au separat emulsina din extractul apos de migdale amare.

1877 S-a utilizat pentru prima dat termenul de enzim sau ferment n procesul de fermentaie a fructelor dulci n prezen de drojdie.

1882 S-a izolat ureaza impur de ctre Musculus.

1897 E. Bchner i H. Bchner au izolat din drojdie enzimele care produc fermentaia alcoolic i au stabilit c ele pot aciona independent de celula din care au fost extrase.1926 Sumner a obinut ureaza pur prin extracie cu ap din fasolea soia i precipitare cu etanol.

ntre anii 1929 1936 s-au obinut n stare pur: pepsina, tripsina i chimotripsina din tractul gastrointestinal (pepsina fusese izolat din 1836, iar tripsina din 1848, dar n stare impur).

n prezent sunt cunoscute ~ 3000 de enzime, dar numai ~ 200 sunt izolate n stare pur, cristalizate.

4.2 Clasificarea enzimelor. NomenclaturaClasificarea enzimelor n funcie de reacia pe care o catalizeazeste prezentat n Tabelul 4.1.

Tabelul 4.1: Clasificarea enzimelor n funcie de tipul reaciei

pe care o catalizeaz

Numele enzimeiReacia catalizat

DehidrogenazeDehidrogenarea unui substrat cu transferul hidrogenului la o molecul diferit de oxigen

HidroxilazeHidroxilarea unui substrat la care particip oxigen molecular ca donor

KinazeTransferul unei grupe fosfat de la o trifosfatnucleotid (ATP) la un substrat

MutazeMigrarea unei grupe fosfat de la o poziie la alta n aceeai molecul

OxidazeOxidarea unui substrat cu oxigen molecular ca donor

OxigenazeIncorporarea unei molecule de oxigen cu ruperea oxidativ a unei legturi C - C

FosfatazeHidroliza unui ester fosforic

SintetazeCondensarea a dou molecule simultan cu hidroliza unei trifosfonucleotide (ATP)

TransferazeTransferul unei grupe funcionale de la un substrat la altul

Nomenclatura enzimelor se face n mai multe moduri:

a) Denumire comunSe pstreaz denumirile comune dei acestea nu precizeaz aciunea enzimei ntr-un anumit tip de reacie.

Exemplu: pepsina, tripsina, ureaza, etc.

b) O alt denumire puin mai precis const n folosirea numelui

substratului + numele reaciei catalizate + sufixul az:

Exemplu: malatdehidrogenaza

c) In 1961 Comisia de Enzime a Uniunii Internaionale de Biochimie i Biologie Molecular a stabilit o clasificare i o nomenclatur sistematic a enzimelor, mult mai riguroas, care cuprinde ase clase, divizate n subclase, care la rndul lor sunt mprite n sub-subclase.

Fiecare enzim are un numr de cod format din patru cifre:

EC a b c d,

unde: a = clasa; b = subclasa; c = sub-subclasa; d = numrul de ordine al enzimei respective n sub-subclas (nr. propriu pentru fiecare enzim).

1. Oxido- reductaze (catalizeaz procese de oxido-reducere)

1.1 Acioneaz asupra R2 CH-OH

1.1.1 cu NAD+ sau NADP+ ca acceptor de hidrogen

Exemplu:

- EC 1.1.1.1 (alcool dehidrogenaza) este enzima care catalizeaz oxidarea etanolului, acceptorul de hidrogen fiind NAD+:

Aceast enzim nu este specific pentru etanol, ea putnd oxida i ali alcooli.

- EC 1.1.1.27 (L-lactat-NAD-oxidoreductaza sau L-lactat dehidro-genaza) este enzima care catalizeaz transformarea L- lactatului n piruvat:

EC 1.1.1.28 (D-lactat-NAD-oxidoreductaza sau L-lactat dehidro-

genaza) este enzima care catalizeaz transformarea D- lactatului n piruvat.

1.1.2 cu citocrom ca acceptor de hidrogen

Exemplu: L-lactat-fericitocrom-c-oxidoreductaza

1.1.3 cu oxigen ca acceptor de hidrogen

Exemplu:

EC 1.1.3.4 ((-D-glucoza:oxigen oxidoreductaza sau glucoz-oxidaza); EC 1.1.3.9 ( D-galactoza:oxigen oxidoreductaza sau galactoz-oxidaza.

1.2 Acioneaz asupra grupei carbonil ( C =O)1.3 Acioneaz asupra grupei R2CH CHR2

1.4 Acioneaz asupra grupei R2CH NH2

1.5 Acioneaz asupra grupei R2CH NHR, etc.

2. Transferaze (catalizeaz transferul unor grupe funcionale)

2.1 Tranfer grupe monocarbonate

2.1.1 Metiltransferaze

2.1.2 Hidroximetiltransferaze

2.2 Transfer grupe aldehidice sau cetonice

2.3 Aciltransferaze

2.4 Glicoziltransferaze

Exemplu: EC 2.4.1.19 ((-1,4-glucan 4-glicoziltransferaza sau ciclodextrin glicoziltransferaza)

2.5 Alchiltransferaze

2.6 Transfer grupe azotate

Exemplu:

EC 2.6.1.2 (alanin aminotransferaza) este enzima care transfer grupa amino de la alanin la (-cetoglutarat:

2.7 Fosforiltransferaze

2.8 Transfer grupe cu sulf

3. Hidrolaze

(catalizeaz reacii de rupere a unor legturi cu ajutorul apei)

3.1 Scindeaz legturi esterice

3.1.1 Scindeaz esteri ai acizilor carboxilici

Exemplu: EC 3.1.1.3 (glicerol-esterhidrolaza) sau lipaza;

EC 3.1.1.11 (pectin pectilhidrolaza) sau pectinesteraza3.1.2 Scindeaz tioesteri

3.1.3 Scindeaz monoesteri ai acidului ortofosforic, etc.

3.2 Scindeaz legturi glicozidice

Exemplu:

EC 3.2.1.1 ((-1,4-glucan glucanohidrolaza) sau (-amilaza EC 3.2.1.2 ((-1,4-glucan maltohidrolaza) sau (-amilaza EC 3.2.1.4 ((-1,4-glucanglucanohidrolaza) sau celulaza EC.3.2.1.20 ((-glucozid-glucohidrolaza) sau maltaza sau (-glucozidaza

3.4 Scindeaz legturi peptidice

Exemplu: EC 3.4.21.4 sau tripsina EC 3.4.22.2 sau papaina EC 3.4.23 cuprinde poteinaze acide care acioneaz la pH