Enzimele - lucare

download Enzimele - lucare

of 32

Transcript of Enzimele - lucare

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    1/32

    Cuprins

    Introducere……………………………………………………………2

    I. Definiţie, denumire şi nomenclatură.…………………………..5

    II. Scurt istoric…………………………………………………….6

    III. Generalităţi…………………………………………………….8

    IV. Structura enzimelor .!atura "roteică…………………………………………………….#2.Structura "rimară………………………………………………..…

    $.%oenzime şi factori coenzimatici………….………………………&.Structura secundară………………………………………………..25.Structura terţiară…………………………………………………...&6.Structura cuaternară……………………………………………….5

    V. 'cti(itatea catalitică………………………………………….6

    VI. )ecanismul de acţiune……………………………………….2#

    VII. %lasificarea enzimelor şi descrierea "rinci"alelor clase deenzime.

    .*+ireductaze………………………………………………………2$2.ransferaze………………………………………………………..2&$.-idrolaze………………………………………………………….2&&.iaze………………………………………………………………265.Izomeraze…………………………………………………………2/6.i0aze……………………………………………………………..28

    VIII. 1tilizările enzimelor………………………………………….2

    3i4lio0rafie………………………………………………………….$2

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    2/32

    INTRODUCERE

    ncă din anticitate se cunoşteau diferite "rocese de transformare

    realizate de către or0anismele (ii, 7n s"ecial microor0anisme o4ţinerea

    (inului, oţetului, "9inii etc.:. )ult tim" 7nsă, mecanismele moleculare ce

    stau la 4aza acestor "rocese, locul şi rolul enzimelor 7n desfăşurarea lor au

    rămas total necunoscute. %iar şi astăzi, multe mecanisme de acţiune ale

    enzimelor "recum şi unele "rocese 4iocimice răm9n 7ncă neelucidate.

    ;rimele noţiuni ştiinţifice de enzimolo0ie a"ar la 7nce"utul secolului

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    3/32

    invertazei  din droAdii şi a altor enzime. ;entru toate aceste su4stanţe,  Khun

     "ro"une 7n 8//, denumirea de enzimă care, 7n lim4a 0reacă 7nseamnă ? în

    drojdii”. n "erioada res"ecti(ă se mai utiliza şi termenul de ferment de la

    latinescul ferveo = fierbere:, 7nsă "rimul termen a fost tre"tat acce"tat demarea maAoritate a cercetătorilor.

    n 86# 7nce"e o dis"ută ştiinţifică 7ntre Pasteur  şi Liebig , nerezol(ată

    tim" de $/ de ani. n această dis"ută, Pasteur  susţinea noţiunea de fermenţi 

    organizaţi , atri4uită celulelor micro4iene inte0re ca"a4ile să realizeze

     "rocese fermentati(e, 7n tim" ce  Liebig   utilizează noţiunea de  ferment 

    solubil  "e care o atri4uie "rinci"iului acti( sintetizat de celulele (ii şi nu

    celulelor intacte. eoria lui  Liebig  a a(ut c9şti0 de cauză, fiind confirmată 7n

    8/ de către fraţii Büchner  care au demonstrat că e+tractul acelular o4ţinut

    din celule de Saccharomyces cerevisiae  "ăstrează 7ntrea0a acti(itate

    catalitică a celulelor din care a fost o4ţinut.

    a sf9rşitul secolului

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    4/32

    dez(oltate "rin cercetările unor 4iocimişti de frunte ai lumiiC  Hal"ane#

     Lineeaver# Bur$# %hance# &heorel# 'i(on# )ebb şi alţii.

    Studiul structurii cimice a enzimelor a fost "osi4il a4ia du"ă

    ela4orarea metodelor de izolare şi "urificare a "roteinelor 7n 0eneral şi aenzimelor 7n s"ecial, din sursele 4iolo0ice.

    Din acest "unct de (edere, o im"ortanţă deose4ită o "rezintă

    se"ararea, "urificarea şi cristalizarea ureazei   de către Sumner   7n 26 şi

    demonstrarea structurii ei "roteice. ' urmat o "erioadă de intense cercetări

    c9nd au fost cristalizate pepsina, tripsina, chimotripsina etc. Du"ă , 7n

     "aralel cu cercetările de cinetică enzimatică, 7n a"roa"e toate la4oratoarele

    din lume s=au efectuat e+"erimente "ri(ind se"ararea şi "urificarea

    enzimelor din cele mai diferite surse 4iolo0ice, at9t de natură micro4iană c9t

    şi (e0etală şi animală.

    Sf9rşitul secolului

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    5/32

    ENZIMELE

    I. Definiţie denumire !i nomen"#$tură%

    Enzime#e  din lim4a 0reacă = zymosis  = ferment: sunt "roteine sau "roteide fără de care celule (ii nu "ot 7nfă"tui reacţii com"le+e 7ntr=un tim"scurt, la tem"eratura mediului 7nconAurător. Ble sunt su4stanţe carecatalizează reacţiile 4iocimice din or0anism, a(7nd un rol esenţial 7n

     4iosinteza şi de0radarea su4stanţelor din materia (ie, 7nt9lnindu=se 7n toateor0anismele animale, (e0etale şi 7n microor0anisme, mai fiind denumite dinaceastă cauză 4iocatalizatori. Eără enzime , "rocesele 4iocimice s=ar desfăşura cu (iteze foarte mici.

    Feacţiile cimie ce au loc 7n or0anismele (ii, 7n condiţii de "resiune şitem"eratură relati( Aoase şi "- 4ine definit nu se "ot realiza, la (itezelea"recia4ile care le caracterizează, dec7t admiţ9nd inter(enţia unor catalizatori deose4it de eficienţi. 'ceşti catalizatori eficienţi sunt "roduşiciar de or0anism, sunt de natură "roteică şi "oartă numele de B!I)B dela 0recescul, Hen zime@C droAdie:. Ble se "ot defini, deci, dre"t "roteine cuacţiune catalitică a"roa"e toate moleculele=enzimă, cunoscute "9nă acum,

    dintre care multe o4ţinute su4 formă cristalină şi au structură "roteică. !umărul enzimelor este de ordinul miilor căci, 7n lumea (ie, fiecăreimolecule or0anice, e+istente aici, tre4uie să=i cores"undă cel "uţin o enzimă,care să "artici"e la sinteză şiJsau de0radarea ei.

    Bnzimele fermenţii: sunt su4stanţe naturale "roduse doar de cătrecelulele (ii. Ble inter(in 7n numeroase reacţii 4iocimice, 7nde"linind rolulde 4iocatalizatori. 'cti(itatea enzimatică este una dintre 7nsuşirile esenţialeale materiei (ii.

    Nomen"#$tur$ enzimelor nu este dificilă. 'ceasta se 4azează "e 2

    factoriC su4stratul asu"ra căruia acţionează enzimaC cum reacţionează enzima cu su4stratul dat.

    De e+em"luC piruvat "ecarbo(ilaz* = enzima care 7nde"ărtează 0ru"acar4o+il de la "iru(at.

    5

    http://ro.wikipedia.org/wiki/Acid_piruvichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Acid_piruvichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Acid_piruvic

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    6/32

    Ima0ine de ti" "an0lică a

    enzimei I) triozo=fosfat=izomeraza:,

    care catalizează con(ersia re(ersi4ilă a

    izomerilor diidro+iaceton=fosfat şi D

    0liceraldeida $ fosfat

    II% &"urt istori"%

    Feacţiile enzimatice au fost folosite din tim"urile cele mai (eci "entru fa4ricarea (inului, a oţetului, a 4erii şi a 4r9nzei. * cercetare

    sistematică a lor a fost 7ntre"rinsă a4ia 7n e"oca modernă. n /$, FKaumur a o4ser(at dizol(area cărnii 7n sucul stomacal al ciorii. De asemenea,fiziolo0ul S"allanzani /8$: a rănit animalele cu 4ucăţi de carne 7n(elite7n reţele de s9rmă şi a o4ser(at dizol(area cărnii 7n stomac.

    Stal, fondatorul teoriei flo0isticului, e+"lica fermentaţia ca un "roces7n care una din su4stanţele "rezente transmite Hmişcarea sa internă@su4stanţei care fermentează 6/:. n 68#, (an eeuLenoecM a o4ser(atla microsco" celulele droAdiei de 4ere, dar această desco"erire nu a fost luată7n seamă tim" de două secole.

    a(oisier /8: a făcut un 4ilanţ de materiale al fermentaţiei, arăt9ndcă o+i0enul, idro0enul şi car4onul din zaăr se re0ăsesc 7n alcoolul şi 4io+idul de car4on ce iau naştere. %ontinuarea acestor idei a condus laecuaţia lui GaN=ussac a fermentaţiei alcoolice.

    %a0nard=atour şi, simultan şi inde"endent, OPtzin0 8$8: au atri4uitfermentaţia alcoolică celulelor din droAdie, considerate ca fiinţe (ii, "ro4a4ilde natură (e0etală. n aceste o4ser(aţii 7şi are ori0inea teoria (italistă a

    6

    http://ro.wikipedia.org/wiki/Dihidroxiaceton-fosfathttp://ro.wikipedia.org/wiki/Dihidroxiaceton-fosfat

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    7/32

    fermentaţiei. Susţinătorul "rinci"al al acestei teorii, ;asteur, a "u4licat 7n85/ cercetarea sa cele4ră asu"ra fermentaţiei alcoolice, 7n care susţine sausu0erează că fermentaţia este un "roces le0at direct de meta4olismulcelulelor droAdiei. ie4i0 8$: considera dim"otri(ă că fermentaţia este odescom"unere a zaărului, datorită unor (i4raţii moleculare "ro(ocate defenomenele cimice din celulele (ii ale droAdiei.

    n Aumătatea a doua a secolului al I

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    8/32

    III% 'ener$#ităţi%

    Bnzimele sunt catalizatori 4iocimici "ro"riu=zişi, aşadar sunt

    com"uşi care măresc (iteza reacţiilor cimice ce se desfăşoară in sistemele 4iolo0ice, fără sa se consume in cursul lor.  S=au efectuat lucrări numeroase de=a lun0ul anilor do(edindu=se "rinacestea ca enzimolo0ia constituie studiul 4azelor moleculare ale (ieţii.

    Bnzimele sunt "ro4a4il mai im"ortante dec9t orice alt element acti( caaAutor al di0estiei şi sănătăţii. ;ana acum s=a arătat ca sute de enzime au unrol (ital 7n construirea sănătăţii, datorita contri4uţiei lor la "rocesul dedi0estie. Studiile (iitoare "ro4a4il (or arata ca enzimele au un rol mult maiim"ortant "entru sănătate dec9t se cunoaşte in "rezent.

     !u "utem trai mult fără enzime. De fa"t, conce"ţia 7n sine este

    de"endenta de aceste elemente. Ble funcţionează ca un catalizator care faceca celulele cor"ului sa funcţioneze eficient. Din momentul naşterii, enzimelefac (iata "osi4ila "rin acţiunile lor, re"ar9nd şi construind cor"ul si celulelecreierului. 'ceşti lucrători acţionează 7n cor" şi 7n creier in cel mai fantasticsi "uternic mod. Ble lucrează "entru o sănătate de"lina. Bnzimele re"rezintă7nsăşi forţa intan0i4ila a (ieţii. *mul nu "oate reuşi sa creeze enzime (ii aşacum natura "oate crea. Daca ar fi "utut, ar fi reuşit sa creeze (iata sau sareaducă la (iata materia moarta.

     B+ista miliarde de enzime in cor"ul nostru, si sunt sute de ti"uri

    diferite de enzime 0ăsite 7n s9n0e, care (or descom"une 5 milioane demolecule de "ero+id in a"a si o+i0en in 6# secunde. Bnzimele intestinale "otdescom"une moleculele de zaar si 0răsimi care sunt de milion de ori maimari dec9t 0reutatea lor.

    %or"ul nostru "roduce enzime atunci c9nd sănătatea noastră esteecili4rata. Ble efectuează toata munca din cor". Ble sunt res"onsa4ile culu"ta 7m"otri(a infectiilor, cu di0estia, cu refacerea cor"ului funcţiile lor sunt infinite. Ble lucrează non=sto" si nu o4osesc niciodată sau nu=si7ncetează lucrul daca sănătatea este ecili4rata. %9nd sănătatea nu este inecili4ru, atunci este o deficienta enzimatica. Bnzimele "ot fi uşor e+trase

    din alimente nutriti(e uşor de di0erat, care sunt alimente crescute intr=un solsănătos, nefertilizat, si care sunt "re"arate s"ecial "rin mi+are, 0erminare,fermentare si cantităţi mici de suc, nu "rin 0ătire. 'ceste enzime e+tindener0ia (itala a cor"ului către o stare totala de 4ine. %onsumarea alimentelor sănătoase este cea mai eficienta cale de a su"limenta rezer(a de enzimee+istenta in cor", "entru a 7m4unătăţi sistemul di0esti(. %ele mai im"ortanteenzime care au fost izolate in rana sănătoasa suntC cNtocrome o+idase, un

    8

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    9/32

    anti=o+idant necesar "entru res"iraţia celulelor li"ase, enzima caredescom"une moleculele de 0răsime "rotease, enzima care aAuta la di0estia

     "roteinelor amNlase, enzima care facilitează di0estia amidonului catalase,enzima ce catalizează descom"unerea a"ei o+i0enate in a"a si o+i0en inţesuturi "ero+idase, enzima ce acţionează 7n acelasi mod, dar la ni(elcelular transNdro0enase, enzima care aAuta 7n "ăstrarea tonusului muscular al inimii si S*D Su"er *+ide Dismutase:, o enzima care "re(ine7m4ătr9nirea. Bnzima "e"sine aAuta la di0estia "roteinelor si transformarealor in aminoacizi. 'ceşti aminoacizi sunt a"oi trans"ortaţi "rin sistemulcirculator in tot cor"ul, "entru ca acesta să "rimească ener0ie şi să se auto=(indece.

    B+ista multe moti(e "entru care enzimele sunt at9t de im"ortante. Dee+em"lu, li"sa enzimelor este un factor maAor 7n declanşarea leucemiilor.'tunci c9nd m9ncarea 0ătita intra in cor", acesta tre4uie sa com"enseze "rin

    consumarea "ro"riilor rezer(e enzimatice. Bste interesant de notat ca, atuncic9nd aceste enzime scad 7n calitate şi "utere, scade ca"acitatea cor"ului de a

     "relucra 0răsimi 0rele, "roteine si calorii in e+ces. 'tunci cor"ul de(ine sla4şi, 7n final, 4olna(. i"sa enzimelor este un factor im"ortant ce contri4uie lamaAoritatea "ro4lemelor de sănătate, de la răcelile comune "ana la "ro4lememult mai 0ra(e, ca SID' si cancerul. '"ortul enzimelor (a ecili4ra cor"ul,(a remedia deficientele şi (a elimina to+inele.

    Bcili4rul fra0il al cor"ului este creat şi menţinut de enzime. Ble suntinstrumentele necesare "entru a forma calciul. !u e+ista enzime in m9ncarea

    0ătita. De fa"t, m9ncarea 0ătita e+tra0e elementele din oase şi secretăelementele din rinici. Deficientele rezultate "ot cauza o sla4a coordonaremusculara. 1nul dintre cele mai im"ortante roluri ale enzimelor este de aaAuta "rocesarea fierului, care duce o+i0enul "este tot in cor", "entru a fide"ozitat in miliarde de celule ale e"idermei si ale creierului. '(ema"ro+imati( 5=6 miliarde de 0lo4ule roşii 7n s9n0e, si enzimele au ne(oie defier ca material de lucru. De asemenea, enzimele au ne(oie de iod, care aAuta0landa tiroida 7n re0larea 0reutăţii.

    1n rol foarte im"ortant al enzimelor este acela ca ele re0leazăfuncţionarea creierului. %reierul nu "oate emite alerte atunci c9nd m9ncarea

    nu este nutriti(a. )9ncarea nerănitoare consuma ener0ia din creier ciar siatunci c9nd dormim. De cele mai multe ori oamenii au "ro4leme cu somnuldatorita deficientei enzimatice din m9ncarea 0ătita sau to+ica.

    Eără enzime nu e+ista nici o cale de a ne "roteAa de 7m4olnă(iri. %9nd(om realiza cat este de im"ortant sa a(em o sănătate "erfecta (om 7nţele0ecat este de im"ortant sa ne ferim de m9ncarea 0ătită sau denaturata 7n oricefel, si (om a"ela la alimentele (ii "entru o ade(ărată nutriţie.

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    10/32

    I(% &tru"tur$ enzime#or%

    Studiul structurii enzimelor este 7n directă cone+iune cu domeniul

     "roteinelor. ;ro"rietăţile asemănătoare cum ar fiC sensi4ilitata faţă decăldură, acizi, 4aze, "reci"itarea cu alcool sau soluţii salineau atras de multtim" atenţia. !atura "roteică a enzimelor a fost su0erată 7ncă din 858 decătre ). rau4e .

    'zi cercetarea enzimelor ia 7n considerare diferite ni(ele deor0anizare moleculară şi su"ramoleculară, 7nce"9nd cu structura "rimară,continu9nd cu as"ectele conformaţionale structura secundară, terţiară: şitermin9nd cu sta4ilirea or0anizării multicatenare a "rotomerilor din structuracuaternară a enzimelor.

    )% N$tur$ protei"ă $ enzime#or%;rin diferite o"eraţii de "urificare, s=a reuşit să se o4ţină "re"arate de

    c9te(a mii de ori mai acti(e dec9t e+tractele de la care se "ornise. S=ado(edit astfel că enzimele sunt catalizatori e+trem de acti(i ciar 7nconcentraţii foarte mici.

    ;rima enzimă izolată 7n stare "ură, cristalizată, a fost ureeazaSumner, 62:. 'ceasta a fost o4ţinută dintr=o (arietate de fasole "rine+tra0ere cu a"ă şi "reci"itarea e+tractului cu acetonă. 'u fost izolate a"oi 7nstare cristalizată, "rin salifiere din soluţie a"oasă cu sulfat de amoniu şi

    sulfat de ma0neziu la un aumit "-, "e"sina şi tri"sina !ortro" şi OPnitz,2: fermentul 0al4en de o+idare, "a"aina, car4o+i"e"tidaza, tirosinaza,catalaza, c9te(a deidro0enaze şi multe alte enzime.

    )etodele "entru o4ţinerea enzimelor "ure şi măsurarea 0reutăţilor lor moleculare sunt identice acelora folosite la "urificarea "roteinelor. De fa"t,toate enzimele cristalizate o4ţinute "9nă astăzi s=au do(edit a fi fie "roteinesim"le, fie "roteide cu o 0ru"ă "rostetică definită.

    ncă 7nainte de izolarea enzimelor 7n stare "ură era cunoscută naturalor "roteică. Se ştie de mult că enzimele nu sunt dializa4ile, şi deci suntsu4stanţe macromoleculare, şi că ele sunt inacti(ate "rin 7ncălzire 7n aceleaşicondiţii 7n care sunt denaturate "roteinele. 'cei reacti(i care denaturează sau

     "reci"ită "roteinele inacti(ează fără e+ce"ţie enzimele. 1neori, denaturarea7nsoţită de inacti(area enzimelor este re(ersi4ilă. Solu4ilitatea enzimelor este asemănătoare cu a 0lo4ulinelor. Bste "osi4il ca 7n multe celule 7ntrea0asau a"roa"e 7ntrea0a "lasmă constă din enzime. %a toate "roteinele,

    #

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    11/32

    enzimele sunt anti0eni s"ecifici, "ro(oc9nd, atunci c9nd sunt introduse 7ns9n0ele unui animal, formarea de anticor"i.

    *% &tru"tur$ prim$ră $ enzime#or%

    Structura "rimară a enzimelor "ri(eşte succesiunea aminoacizilor 7ncatena "oli"e"tidică şi natura le0ăturilor co(alente "e"tidice şi disulfurice.Sta4ilirea sec(enţei de aminoacizi 7ntr=o enzimă im"lică efectuarea unor o"eraţii com"le+e din care menţionămC izolarea şi "urificarea. Se"arareacatenelor "oli"e"tidice com"onente "entru enzimele formate din mai multelanţuri "oli"e"tidice: idroliza la oli0o"e"tidice "roteine cu masămoleculară mică:, idroliza totală şi identificarea aminoacizilor, definirea

     "oziţiei le0ăturilor intramoleculare = S S= :. Bnzimele sunt 7n marea lor maAoritate "roteine 0lo4ulare.

    Structura "rimara a enzimelor se refera,"rin urmare,la or0anizarea

    intracatenară a macromoleculelor lor "roteinice, adică la felul, numărul şisec(enţa resturilor de aminoacizi din catena "oli"e"tidică la care ne referim,s"ecialitatea enzimelor de"inz9nd de structura lor "rimara.

    +% Coenzime !i f$"tori enzim$ti"i%%oenzimele sunt macromolecule or0anice, non="roteice, de o4icei

    li"idice. 'cestea sunt de=o4icei le0ate de a"oenzime, form9nd o moleculă deenzimă unitară.

    'ceste coenzime se 7m"art 7n 2 ti"uri, du"ă cum urmează C

    , (it$mine C acidul ascor4ic sau vitamina % , co4alamina sau vitamina B,-. -"idu# $s"or.i" este un acid or0anic cu "ro"rietăţi antio+idante.'"are su4 forma unei "udre sau unor cristale al4e s"re 0al4en descis. Bstesolu4il 7n a"ă. Co.$#$mină sau Ci$no"o.$#$min$, (itamina 32:, este uncom"us coordinati(, ce conţine co4altul. 'ceasta face "arte din 0ru"a de(itamine 3. 'ceasta Aoaca rol de coenzimă 7n cadrul unor "rocesemeta4olice.

    , Ioni met$#i"i C  a) Molibdenul   care este un metal tranziţional din0ru"a 6 aflat 7n "oziţia &2 7n ta4elul "eriodic al elementelor . Sim4olul

    cimic este Mo. !umele este de ori0ine neo=latină  !olyb"aenum: şi7nseamnă plumb, deoarece minereurile sale au fost confundate cu cele de "lum4.

    n stare li4eră, este un metal ar0intiu. Eormează cuuşurinţă car4uri  dure şi sta4ile, moti( "entru care este utilizat adesea lao4ţinerea oţelurilor  foarte rezistente. )oli4denul nu a"are 7n natură ca metal

    http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Apoenzim%C4%83&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/Acizi_organicihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Antioxidanthttp://ro.wikipedia.org/wiki/Ap%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Cobalthttp://ro.wikipedia.org/wiki/Coenzim%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Metal_tranzi%C8%9Bionalhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Tabelul_periodic_al_elementelorhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Carburi&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/O%C8%9Belhttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Apoenzim%C4%83&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/Acizi_organicihttp://ro.wikipedia.org/wiki/Antioxidanthttp://ro.wikipedia.org/wiki/Ap%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Cobalthttp://ro.wikipedia.org/wiki/Coenzim%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Metal_tranzi%C8%9Bionalhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Tabelul_periodic_al_elementelorhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Carburi&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/O%C8%9Bel

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    12/32

    li4er, ci su4 formă de com4inaţii 7n diferite stări de o+idare, 7n di(erseminerale.

    b) Manganul  este un element cimic cu sim4olul Mn şi numărulatomic 25. Bste un metal al4=ar0intiu, asemănător fierului, care se 0ăseşte 7n

    stare li4eră 7n natură deseori 7n com4inaţie cu fierul: şi 7n mai multeminerale. )an0anul li4er este un metal mult folosit 7n industrie, mai alesca element de aliere. Ionii de man0an au di(erse culori şi sunt folosiţi 7nindustrie ca "i0menţi şi ca o+idanţi. De asemenea, ionii de man0an II: a"ar ca şi cofactori "entru o serie de enzime.

    c) Zincul  este un element cimic care are sim4olul Zn şi numărulatomic $#. incul este un metal de culoare al4ăstruie s"re al4, carede(ine malea4il 7n Aurul a ##T=5# T%. Se o4ţine din minereuri şi dincom"uşi, fiind folosit 7n aliaAe cu alte metale "entru "roteAarea acestora

    7m"otri(a o+idării ru0inirii:.Vitaminele au in or0anism un rol functional insemnat. Ble se mai

    numesc şi factori enzimatici deoarece un numar insemnat de (itamineinde"linesc rol de coenzime, iar altele inde"linesc rol de acti(atorienzimatici, Austificandu=se si in acest fel incadrarea (itaminelor intre

     4iocatalizatori. 1nele (itamine formeaza in celule im"ortante sisteme deo+idoreducere, care iau "arte in numeroase "rocese meta4olice ale0lucidelor, li"idelor, "rotidelor si a altor com"usi,re0leaza "otentialul deo+idoreducere celular, contri4uie la trans"ortul idro0enului "e cale

    neenzimatica (itaminele %,B,O: a "lante se "are ca stimuleaza "rocesul defecundatie, fa"t care e+"lica continutul ridicat de (itamine din "olen.%utoate ca efectele fiziolo0ice ale "rezentei sau a4sentei (itaminelor dinor0anism sunt relati( 4ine cunoscute, mai "utin cunoscut este mecanismul

     "rin care unele (itamine influenteaza si re0leaza "rocesele meta4olice.

    /% &tru"tur$ se"und$ră%

    'cest ni(el de or0anizare structurală se "oate materializa 7n douămoduri structura helicoidală   -helix : 0enerată de formarea "unţilor de

    idro0en 7ntre o+i0enul car4onilic al unui rest de aminoacid şi idro0enuliminic al altui rest de aminoacid din aceeaşi catenă "oli"e"tidică şi res"ecti(structura -pliată  c9nd le0ăturile de idro0en se formează 7ntre aceeaşiatomi, dar sunt intercatenare.

    n acest din urmă caz, straturile β="liate "ot a(ea structură paralelăc9nd o e+tremitate a moleculei conţine ca"etele !=terminale, iar cealaltă

    2

    http://ro.wikipedia.org/wiki/Element_chimichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83r_atomichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83r_atomichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Element_de_aliere&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/Pigmenthttp://ro.wikipedia.org/wiki/Enzim%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Element_chimichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Simbolhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83r_atomichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83r_atomichttp://ro.wikipedia.org/wiki/30http://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Albastruhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Albhttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Maleabilitate&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/Minereuhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Aliajhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Oxidarehttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Rugin%C4%83&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/Element_chimichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83r_atomichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83r_atomichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Element_de_aliere&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/Pigmenthttp://ro.wikipedia.org/wiki/Enzim%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Element_chimichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Simbolhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83r_atomichttp://ro.wikipedia.org/wiki/Num%C4%83r_atomichttp://ro.wikipedia.org/wiki/30http://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Albastruhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Albhttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Maleabilitate&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/Minereuhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Aliajhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Oxidarehttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Rugin%C4%83&action=edit&redlink=1

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    13/32

    ca"etele %=terminale ale catenelor "oli"e"tidice:, sau antiparalelă  fiecaree+tremitate conţine at9t ca"ete !=terminale c9t şi %=terminale:.

    &tru"tur$ ,0e#i"oid$#ă. Studiul "roteinelor fi4rilare din clasasclero"roteinelor "rin metoda difracţiei razelor < a e(idenţiat fa"tul că

    acestea se caracterizează "rin "rezenţa unor re0ularităţi structurale alemoleculei, "rin unităţi care se re"etă şi care sunt dis"use de=a lun0ul unui a+ima0inar al moleculei.

    'ceste re0ularităţi 7n structura moleculei au fost numite perio$de deidentit$te şi ele diferă de la o "roteină la alta.

    n funcţie de mărimea "erioadelor de identitate, "roteinele se 7m"art 7ntrei 0ru"eC

      1rup$ 23er$tinei miozinei şi  fi.rino1enu#ui  cu "erioada deidentitate 5, 5,& U

      1rup$ 23er$tinei şi  fi.roinei cu "erioada de identitate de 6,5  /,# U

      1rup$ "o#$1enu#ui cu"rinde "roteine a căror "erioadă de identitateeste cu"rinsă 7ntre 2,8 2, U.

    Bfectu9nd e+"erimente "e cristale "e"tidice, ;aulin0 şi %oreN austa4ilit cu ri0urozitate condiţiile formării catenelor "oli"e"tidice şi auconstituit modele e+"erimentale care să ilustreze modul 7n care catenele

     "oli"e"tidice sunt orientate 7n s"aţiu 7n funcţie de natura şi numărul

    le0ăturilor "e"tidice, "recum şi de dimensiunile lor. 'utorii au sta4ilit deasemenea, următoarele criterii care stau la 4aza formării catenelor 

     "oli"e"tidiceC

      aminoacizii constituenţi tre4uie să "rezinte confi0uraţie şi au 7nstructura "roteinelor aceeaşi (aloare, deoarece catenele lor laterale nuinfluenţează structura secundară

      distanţele interatomice şi un0iurile de (alenţă tre4uie să "rezinteaceleaşi (alori, indiferent de mărimea catenei "oli"e"tidice

      atomii "artici"anţi la le0ătura "e"tidică tre4uie să fie co"lanari,această aşezare fiind fa(orizată ener0etic

      modelul e+"erimental ela4orat "e 4aza datelor de la4orator tre4uiesă "ermită formarea unui număr ma+im "osi4il de le0ături de idro0en.

    ;aulin0 şi %oreN 0ăsesc că cel mai sim"lu aranAament cores"unzător acestor cerinţe este mode#u# 0e#i"oid$#  sau spir$#$t, denumit ,0e#i4.

    $

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    14/32

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    15/32

    de dimensiunile şi "olaritatea resturilor de aminoacizi "recum şi desuccesiunea acestora 7n catenele "oli"e"tidice com"onente.

    'cest ni(el de or0anizare structurală re"rezintă deci rezultatulinteracţiunilor dintre resturile aminoacizilor din catenele "oli"e"tidice.Structura terţiară este definită ca fiind forma structurală ce rezultă "rinsu"ers"iralizarea a două sau mai multe catene "oli"e"tidice ce conţinfra0mente =elicoidale şi ="liate 7ntr=o aritectură s"aţială com"le+ă su4formă de 0em sau 0lo4ulă, fiind deci direct de"endentă de ni(elul "rimar şisecundar de or0anizare structurală.

    Eormarea unei structuri 0lo4ulare nati(e, caracteristică "entru o "roteină dată este un "roces com"le+ ce are la 4ază formarea uneimultitudini de le0ături sla4e, neco(alente. ;rinci"alele "roteine ale căror structuri terţiare au fost 4ine studiate sunt emo0lo4ina, mio0lo4ina,muramidaza, ri4onucleaza, "a"aina, cimotri"sino0enul, car4o+i"e"tidaza

    ', su4tilizina şi altele.)enţinerea şi sta4ilizarea structurii terţiare se realizează "rin forţele

    de atracţie ce a"ar 7ntre radicalii aminoacizilor com"onenţi care se "otorienta 7n aşa fel 7nc9t să aAun0ă 7n "oziţii fa(ora4ile formării diferitelor ti"uri de le0ături. Dintre acestea, cele mai im"ortante sunt următoareleC

      #e1ături#e de 0idro1en  se formează 7ntre 0ru"ările fenolice aleresturilor de tirozină şi res"ecti( 0ru"ele %**- a"arţin9nd resturilor deacid as"artic şi 0lutamic, sau 7ntre nucleul imidazolic al istidinei şi 0ru"a  *- a serinei

      #e1ături#e ioni"e  se formează 7ntre 0ru"ele %**- ale acizilor as"artic şi 0lutamic şi 0ru"ele !-2  ale lizinei şi ar0ininei. !umărulle0ăturilor ionice este relati( mic, deoarece maAoritatea 0ru"elor funcţionaleionizate interacţionează cu di"olii a"ei. %onformaţia "roteinelor 7n soluţieeste de aşa natură 7nc9t un număr c9t mai mare de 0ru"ări "olare să fiee+"use la su"rafaţa aritecturii moleculare, cu 0ru"ările idrofo4e orientate,de re0ulă, s"re interiorul moleculei

      #e1ături#e 7$n der 8$$#s se formează 7ntre resturile idrocar4onateale aminoacizilor. 'ceste interacţiuni sunt date, 7n "rinci"al, de resturile dealanină, fenilalanină, leucină, (alină, izoleucină etc. )aAoritatea radicalilor 

    ne"olari, idrofo4i ai acestor aminoacizi se orientează s"re interiorulmoleculei asi0ur9nd sta4ilitatea structurii acestora. Fadicalii "olari, ionizaţi,ai unor aminoacizi 7n "rimul r9nd cei de ar0inină, lizină, acid as"artic şiacid 0lutamic: sunt orientaţi s"re e+teriorul moleculei "roteice undeinteracţionează cu di"olii a"ei din mediu.

    5

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    16/32

    9% &tru"tur$ "u$tern$ră%

    Bste cel mai 7nalt ni(el de or0anizare structurală, 7nt9lnită doar launele "roteine enzime:. ;rin structura cuaternară se 7nţele0e asocierea adouă sau mai multe catene "oli"e"tidice monomeri, "rotomeri:, fiecare cu

    structura ei "rimară, secundară şi terţiară, 7ntr=o aritectură s"aţialăcom"le+ă oli0omeri:. Su4unităţile com"onente ale unei macromolecule

     "roteice cu structură cuaternară "ot fi se"arate "rin metode s"ecifice, relati( 4l9nde, fără ru"erea (reunei le0ături co(alente.

    Sta4ilizarea structurii cuaternare se realizează "rin formarea deinteracţiuni 7ntre su4unităţi, "e seama 0ru"elor funcţionale li4ere ionizate,0ru"ărilor idrofo4e, 0ru"elor sulfidrilice etc. )olecula tinde să formeze,at9t 7n interiorul ei c9t şi cu moleculele sol(entului, un număr de le0ături c9tmai mare "osi4il, deci tinde s"re un ni(el minim al ener0iei li4ere şi o

    sta4ilitate ma+imă. ;entru maAoritatea enzimelor, acest ni(el minim deener0ie este atins s"ontan şi cores"unde conformaţiei lor 4iolo0ic acti(e fi0.2$:.

    1nele enzime cu structură cuaternară "rezintă acti(itate catalitică doar 7n forma oli0omeră, 7n tim" ce la altele, acti(itatea catalitică este decelatăat9t la forma nati(ă c9t şi la su4unităţile se"arate. ntr=o enzimă oli0omeră,su4unităţile "ot fi identice sau diferite. n 0eneral, enzimele sunt com"uşimacromoleculari, cu masă moleculară e+trem de (ariată care oscilează 7ntre#.### şi c9te(a milioane de daltoni dalton W J2 din masa atomică a 2%,adică ,66.#=2& 0:.

    Eiind "roteine, enzimele "rezintă toate "ro"rietăţile fizico=cimice aleacestor com"uşi "rintre care şi ca"acitatea de a "reci"ita su4 acţiunea unor factori s"ecifici. n funcţie de com"ortarea moleculelor du"ă 7nde"ărtareaa0entului "reci"itant, aceasta "oate fi de două ti"uriC "reci"itare re(ersi4ilăşi ire(ersi4ilă sau denaturare.

    (% -"ti7it$te$ "$t$#iti"ă%

    Bnzimele sunt, "recum s=a mai s"us, catalizatori organici "roduşi de

    celula (ie acţion9nd asu"ra anumitor su4stanţe numite su4straturi. n marealor maAoritate, enzimele catalizează reacţia unei su4stanţe or0anice cu uncom"us anor0anic li4er sau cedat de alt com"us or0anic a"ă, acid fosforic,idro0en, o+i0en, etc.:. e0ile catalizei se a"lică fireşte şi la enzime.Bnzimele, ca toţi catalizatorii, nu catalizează dec9t reacţii termodinamic

     "osi4ile, decur09nd 7n sensul sta4ilirii unui ecili4ru. Feacţiile enzimatice

    6

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    17/32

     "rezintă 7nsă unele deose4iri caracteristice faţă de reacţiile cataliticeo4işnuite, omo0ene sau etero0ene.

     /ctivitatea enzimelor . %9nd o reacţie "oate fi catalizată at9t de oenzimă c9t şi de su4stanţe sim"le se constantă de o4icei că reacţiaenzimatică decur0e cu (iteză mult mai mare cu alte cu(inte, reacţiaenzimatică are o ener0ie de acti(are mult mai mică. 'stfel s=a sta4il că estenecesară o concentraţie de ioni de idro0en de # milioane de ori mai maredec9t de in(ertază "entru a idroliza o anumită cantitate de zaaroză, 7ntr=untim" dat, la $/X.

    Datorită acestei enorme acti(ităţi catalitice, sunt suficiente de o4iceiconcentraţii foarte mici de enzimă "entru a o4ţine efecte considera4ile.

    'cti(itatea enzimelor nu durează indefinit ca acea a catalizatorilor sim"li şi este 7n 0eneral mai scurtă dec9t aceea a catalizatorilor etero0eni.n cazul reacţiilor enzimatice, cu c9t trece tim"ul, cu at9t cantitatea de

    su4strat transformată 7n unitatea de tim" se micşorează, iar du"ă un tim" mailun0 reacţia "ractic 7ncetează. Inacti(area enzimelor se e+"lică "rindenaturarea lor sau "rin alte transformări datorită caracterului lor de "roteine0lo4ulare. %elulele (ii sintetizează enzime fără 7ncetare.

    Specificitatea enzimelor . * anumită enzimă catalizeză numai unnumar mic de reacţii şi de multe ori o sin0ura reacţie, s"re deose4ire decatalizatori o4işnuiţi anor0anici acizi, 4aze, catalizatori de idro0enare,etc.: care acti(ează "ractic toate reacţiile "osi4ile de un anumit ti".

    Se distin0 multe ti"uri şi 0rade de s"ecificitate 7n acţiunea enzimelor.

    n "rimul r9nd tre4uie menţionată s"ecificitatea stereocimică, care constă 7naceea că o enzimă care catalizează reacţia unui com"us o"tic acti( este fărăacţiune asu"ra enantiomerului sau şi 7n 0eneral, asu"ra izomerilor sterici aiacestui com"us, su"uşi aceloraşi condiţii. Eenomenul a fost o4ser(at 7nt9i la;asteur, care l=a folosit ca o metodă "entru se"ararea izomerilor o"tici. Vommai aminti aici deidro0enaza lactică din muşci, o enzimă care lucrează 7ncola4orare cu D;!, şi care deidro0inează acidul =lactic la acid "iru(ic siidro0enează acidul "iru(ic numai la acid =lactic, fiind inacti(ă faţă deacidul D=lactic. n multe microor0anisme e+istă 7nsă o enzimă careacţionează 7n mod similar dar s"ecific numai asu"ra acidului D=lactic. De

    asemenea, "e"tidazele acţionează numai asu"ra aminoacizilor din seria , iar ar0inaza transformă "rin idroliză 7n ornitină şi uree,numai =ar0inina şi estefără acţiune asu"ra D=ar0ininei.

    Din alt "unct de (edere se distin0 7ntre o aşa=numită s"ecificitate dereacţie şi o s"ecificitate de su4strat a enzimelor. ;rima se referă la reactantulanor0anic care ia "arte la reacţieC a"a 7n reacţiile de idroliză, acidul fosforic7n reacţiile cu fosforoliza, idro0enul 7n reacţiile catalizate de

    /

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    18/32

    deidro0enaze. S"ecificitatea de su4strat "ri(eşte natura reactantuluior0anic, ştiut fiind că enzimele care idrolizează, de e+em"lu, idraţii decar4on nu idrolizează "roteine, cele care idrolizează di"e"tide nuidrolizează "oli"e"tide.

    S"ecificitatea de su4strat se manifestă 7n forme nenumărate şi stă la 4aza clasificării enzimelor, du"ă cum se (a (edea mai de"arte. Im"ortanteste fa"tul că, diferitele enzime "rezintă faţă de su4staturile res"ecti(e gra"e"iferite "e specificitate. Vom distin0e $ 0rade sau ti"uri de s"ecificitateenzimatică. ;entru ilustrarea fenomenului (om considera o reacţie deidroliză scematizatăC

    3-'*-*-3' 2   +→+−

    Sunt cazuri, deşi rare, c9nd numai natura le0ăturii dintre ' şi 3determină s"ecificitatea, natura com"onentelor ' şi 3 fiind indiferentă se(or4eşte 7n aceste cazuri de o specificitate re"us*. 1n e+em"lu este acela al

    li"azelor din "ancreas şi ficat, care idrolizează esterii celor mai (ariaţi acizicar4o+ilici cu alcoolii de diferite ti"uri, "rintre care şi trioli cum este0licerina. !u toate esterazele sunt 7nsă at9t de "uţin s"ecifice.

    'l treilea ti" de s"ecificitate, numită  specificitate absolut*, secaracterizează "rin aceea că enzima este ada"tată unui su4strat unic,H7ntocmai ca o ceie 7n 4roasca ei@. n scema de mai sus, am4elecom"onente ' şi 3 tre4uie să fie de un anumit fel dat, "entru ca enzima săacţioneze. ntre enzimă B: şi su4strat S:, se formează "rintr=o reacţiere(ersi4ilă ascult9nd de le0ea maselor, un com"le+ la4il. 'cest com"le+

    reacţionează a"oi ir(ersi4il, cu (iteză mare, cu un reactant, d9nd "rodusul dereacţie ;: şi re0ener9nd catalizatorulC P  0  0S S  0    +→↔+

    %oenzime 1cofactori2. n afară de enzimă şi su4strat, mai este necesarăde multe ori "rezenţa altor su4stanţe "entru ca reacţia enzimatică să se

     "roducă. a fermentaţia alcoolică, "e l9n0ă "rezenţa unei enzimetermola4ile, nedializa4ile, este necesară şi o coenzim*  termosta4ilă şidializa4ilă. )ai t9rziu, coenzimele fermentaţiei alcoolice cocar4o+ilaza şicodeidraza I: au fost izolate şi de asemenea au fost izolate coenzimele altor 

     "rocese enzimatire structura acestor coenzime a fost a"oi determinată. n

    unele cazuri, s=a "utut sta4ili e+act funcţiunea 7nde"linită de coenzimă 7n "rocesul enzimatic.

    %oenzimele 7şi 7nde"linesc funcţiunea catalitică asu"ra su4stratuluinumai 7n "rozenţa unei enzime. 'ceasta din urmă este s"ecific ada"tatăsu4stratului o coenzimă "oate cataliza uneori reacţiile unui număr mare desu4straturi, asociată 7nsă de fiecare dată cu o altă enzimă. %oenzimele sunt,deci, mai "uţin s"ecifice dec9t enzimele.

    8

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    19/32

    n tim" ce enzima fi+ează şi uneori acti(ează su4stratul, coenzima particip* la reac+ie, adică suferă o transformare cimică. n stadiul următor al "rocesului, coenzima modificată re(ine la starea iniţială, fiind 0ata "entruo nouă reacţie. %um reacţiile res"ecti(e sunt foarte ra"ide, sunt sufienteconcentraţii mici de coenzimă.

    ;entru e+em"lificare (om aminti rolul Aucat de codeidraza I 7nfermentaţia alcoolică. n cola4orare cu deidro0enaza fosfatului de trioză,codeidraza I catalizează transformarea fosfatului 0licerinaldeidei 7n acidD=fosfo0liceric, trec9nd ea 7nsăşi 7n idrocodeidrază aceasta din urmăreduce un anumit acce"tor de idro0en, acetaldeida, re0ener9ndcodeidraza I. e0ată de alte "roteine, idrocodeidraza idro0enează alţiacce"tori de idro0en. %odeidrazele sunt, deci, coenzimele unor reac+ii "etransfer "e hi"rogen, de la un donor la un acce"tor de idro0en.

    nt9lnim un mecanism similar 7n reac+iile "e transfer "e acetil , 7n care

    inter(ine coenzima '. 'ceasta reacţionează cu un donor de acetil, 7n "rezenţa unei enzime s"ecifice, trec9nd 7n acetil=coenzimă ', cu 0ru"a%-$%* le0ată de S. 'cetil coenzima ' difuzează a"oi "rin soluţie "9nă7nt9lneşte o altă enzimă cu aAutorul căreia cedează 0ru"a acetil unui acce"tor.Bli4erată de 0ru"a acetil, coenzima ' reia acest Aoc. 'cidul adenosin=trifosforic funcţionează 7n mod similar ca o coenzimă transmiţătoare defosfat.

    Sistemele enzimatice care conţin un metal 7n 0ru"a "rostetică sau su4altă formă, indis"ensa4il acti(ităţile lor sunt numite metaloenzime.

    Ela(o"roteinele conţin 7n afară de "roteină şi E'D fla(in=adenin=dinucleotidă:, şi un metal, ca fier succino=deidro0enază:, moli4den+antin=o+idază: sau altele. 1neori ionii metalici Aoacă rolul de acti(atori, dee+em"lu )02Y  "entru multe enzime de fosforilare. )ecanismul acţiuniis"ecifice a acestor metale nu este cunoscut.

    %oenzimele respira+iei. Bste cunoscut rolul im"ortant al reacţiilor deo+idare cu o+i0en molecular, "entru "roducerea ener0iei necesare funcţiilor (itale ale or0anismelor. !u e+istă nici o enzimă ca"a4ilă să transfere directunei molecule de o+i0en idro0enul eliminat de su4straturile curente dinor0anismele (ii. ;entru a se com4ina cu o+i0enul, este necesară inter(enţia

    unui sistem com"le+ de enzime şi coenzime. Bnzimlele fac "arte din clasao+ido=reductazelor deidro0enaze şi o+idaze:. -idro0enul cedat de su4strateste 7nt9i acce"tat ce D;! codeidraza I:, asociate du"ă caz cu o enzimăs"ecific ada"tată su4stratului. Soarta coenzimelor idro0enate care seformează de"inde de condiţiile anaero4e sau aero4e 7n care are loc reacţia. ncondiţii anaero4e, idrocodeidraza cedează idro0enul unui acce"tor dinmediul de reacţie.

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    20/32

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    21/32

    %atalizatorii determina sau accelereaza numai reactii termodinamic "osi4ile, adica reactii decur0and s"ontan, cu cresterea ental"iei li4ere dereactie, in sensul sta4ilirii unui ecili4ru. B+ista catalizatori )n*2, !a*-:care accelereaza transformarea ozonului, *$  in *2, dar nu e+ista uncatalizator care sa "roduca ozon din o+i0en.

    'ceasta scadere a ener0iei de acti(are se datoreaza formarii unui?com"le+ acti(at@ intre catalizator si reactant, "entru care ener0ia de acti(areeste mult mai mica.

      In cazul catalizei enzimatice, intre enzima si su4stratul care setransforma, se formeaza un com"le+ acti(at enzima=su4strat, care a"oi setransforma cu (iteza mare in "rodusii finali de reactie.

    a formarea com"le+ului acti(at enzima su4strat, su4stratul sefi+eaza "e re0iuni 4ine determinate de "e su"rafata enzimei, care "oartanumele de centri acti(i si molecula su4stratului, e+ista com"lementaritati

    conformationale si cimice care "ermit asam4larea lor.%entrul acti( al unei enzime este construit dintr=un numar redus de

    aminoacizi situati in (ecinatate sau la distanta. In 0eneral, se admite ca "entru o reactie cimica o4isnuita, enzima "artici"a cu doi centri acti(i.;entru enzimele cu structura 4inara unul dintre centrii acti(i este, in 0eneral,situat in fra0mentul "rotetic, iar al doilea in fra0mentul "rostetic.

    ;entru reactiile care "rezinta s"ecificitate stereocimica se admite cafi+area su4tratului "e enzima se face "rin intermediul a $ centri acti(i.

    Ei+area su4stratului "e enzima ii im"rima acestuia o stare de tensiune

    moleculara care faciliteaza reactia 4iocimica, sau orienteaza fa(ora4il unain ra"ort cu cealalta, moleculele ce urmeaza sa reactioneze.Deşi actiunea enzimelor este catalitica, enzimele "rezinta unele

    caractere care le diferentiaza de catalizatorii ti"ici.'stfel, cataliza enzimatica are elemente comune cu cataliza omo0ena

    deoarece enzima este adeseori re"artizata uniform in sistemul cimic al caruitransformare o asi0ura. %ataliza enzimatica are caracter si de catalizaetero0ena, reactia 4iocimica desfasurandu=se in re0iuni 4ine determinate de

     "e su"rafata enzimei, situate la limita de se"arare dintre sistemul reactant simacromolecula catalizatorului.

    1n alt caracter ti"ic este marea eficienta catalitica a enzimelor. *reactie decur0e in "rezenta enzimei de #8 "ana la # ori mai re"ede decatin a4senta ei. !umarul de molecule de su4strat transformate su4 actiuneaenzimei intr=un minut numar de transfer, turno(er: (ariaza intre ###  ######.

    %ataliza enzNmatică are loc in conditii 4lande. Feactii carenecatalizate nu au loc decat la tem"eraturi inalte, "resiuni mari, (alori

    2

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    22/32

    e+treme de "-, su4 influenta enzimelor e(olueaza cu mare (iteza latem"eraturi in Aurul lui $/Z, la "resiune atmosferica, la "- a"roa"e neutru.

    Bnzimele se caracterizeaza "rintr=o remarca4ila s"ecificitate in ra"ortcu ti"ul de reactie catalizat si cu natura su4stratului transformat. Sunt unele

    enzimeureaza, ar0inaza: care nu catalizeaza decat o sin0ura reactie 4inedeterminata.Femarca4ila este de asemenea multitudinea reactiilor catalizate de

    enzime. 'stfel, enzimele inter(in in reactii de idroliza, de "olimerizare si "olicondensare, de o+idoreducere, de transfer de 0ru"ari functionaleformil,metil, amino, acil, car4o+il:, de formare si scindare de le0aturi co(alente, dereactii "rin radicali li4eri etc.

    1nele cracteristici ale enzimelor sunt im"rimate de structura lor  "roteica.'stfel, acti(itatea lor in cursul meta4olismului intermediar estelimitata in tim". Ble se de0radeaza relati( ra"id su4 influenta altora.'cti(itatea, de0radarea si 4iosinteza enzimelor, sunt re0late de factori simecanisme de control, de com"le+itate deose4ita si situate la ni(ele (ariatede or0anizare a sistemelor 4iolo0ice.

    (II% C#$sifi"$re$ enzime#or%

    *dată cu creşterea numărului de enzime desco"erite şi studiate su4as"ectele structurii lor cimice şi mecanismului reacţiei catalizate, a a"ărut

    necesitatea unei clasificări ştiinţifice a acestora. 'stăzi este (ala4ilăclasificarea "ro"usă 7n 6& de către omisia de !nzimologie a  "niunii  #nternaţionale de $iochimie care are la 4ază ti"ul şi mecanismul reacţieicatalizate fi0. 2:.

    %onform acestui criteriu, enzimele cunoscute "9nă 7n "rezent seclasifică 7n şase clase "rinci"ale, enzimele cu"rinse 7ntr=o clasă cataliz9ndacelaşi ti" de reacţieC

    : oxidoreductazele = enzime ce catalizează reacţiile de o+idoreducerece au loc 7n or0anismele (ii

    2: transferazele  = enzime ce catalizează reacţii de transfer ale unor 

    0ru"e de atomi ce "ot fi şi 0ru"e funcţionale de la un su4strat la altul, fără caaceste 0ru"ări să e+iste li4ere 7n tim"ul "rocesului

    $: hidrolazele  = enzime ce catalizează scindarea diferitelor le0ăturico(alente din molecula su4stratului cu "artici"area moleculelor de a"ă

    &: liazele  = enzime ce catalizează reacţii de adiţie a unor 0ru"e deatomi la molecula su4stratului sau cli(area acestor 0ru"ări cu rearanAareaulterioară a (alenţelor

    22

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    23/32

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    24/32

    sunt cu"late cu alte reacţii de re0enerare a coenzimei. n "rima reacţiecoenzima, care are şi rol de cosu4strat, se reduce, iar 7n reacţia cu"latăconAu0ată: se re0enerează forma o+idată a coenzimeiC

    'ceste reacţii conAu0ate "rezintă o deose4ită im"ortanţă "entru "rocesele redo+ ce au loc 7n celulele (ii deoarece "ermit refacerea continuă aacce"torilor de idro0en.

    *% C$r$"teriz$re$ "#$sei tr$nsfer$ze#or

    n transformările 4iocimice catalizate de enzimele a"arţin9nd acesteiclase, are loc cli(area unei 0ru"e de atomi F ce "oate fi şi 0ru"arefuncţională: din structura su4stratului '=F şi fi+area acesteia "e cel de=aldoilea su4stratC

    Feacţiile catalizate de transferaze sunt "rin urmare reacţii 4imoleculare, 7n care un su4strat Aoacă rol de donor, iar celălalt rol deacce"tor al 0ru"ării transferate. Din această cauză, denumirea sistemică a

    acestor enzime este de ti"ul donor&acceptor-transferaza.Dintre enzimele cunoscute "9nă 7n "rezent, a"ro+imati( $#[ sunt

    transferaze. Din această clasă de enzime fac "arte, de e+em"luaminotransferazele, enzime ce catalizează reacţia unui aminoacid cu uncetoacid, conduc9nd la formarea unui nou aminoacid şi a unui nou cetoacid.Din "unctul de (edere al mecanismului de reacţie, această transformare

     "oate fi considerată ca fiind o dezaminare o+idati(ă a donoruluiaminoacidul: cu"lată cu aminarea reducti(ă a acce"torului cetoacidul: iar aminotransferazele ar "utea fi considerate şi ca o+idoreductazeC

    2&

    COOH

    H – C – NH 2

    R2

    COOH

    C = O

    R2

    COOH

    H – C – NH2

    R1

    COOH

    C = O

    R1

     Aminotransferazã+ +

    α-Aminoacid II   α-Cetoacid IIα-Aminoacid I   α-Cetoacid I

    ' F  3Ytransferazã

    ' 3 F Y

    Gliceraldeid-

      -!-fosfat

      Acid 1-!--difosfo"liceric

    NA#+

    NA#H+H+

    $tanol

     Acetaldeidã

    Gliceraldehidfosfat-  dehidrogenaza

      Alcool--dehidrogenaza

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    25/32

    +% C$r$"teriz$re$ "#$sei 0idro#$ze#or

    'ceastă clasă conţine a"ro+imati( 2& [ din enzimele cunoscute "9nă7n "rezent, enzime ce catalizează reacţia de scindare a su4stratului cu

     "artici"area a"eiCDeşi reacţiile sunt re(ersi4ile, in vivo  ecili4rele sunt de"lasate 7n

    sensul idrolizei, 7n tim" ce "rocesele in(erse au loc, de re0ulă, "e alte căimeta4olice. Feacţii idrolitice se 7nt9lnesc 7n a"roa"e toate căile meta4olice,idrolazele "artici"9nd at9t la meta4olismul 0lucidelor, li"idelor şi

     "roteinelor, c9t şi 7n meta4olismul "roduşilor secundari.%lasificarea idrolazelor 7n su4clase şi su4su4clase se face 7n funcţie

    de natura le0ăturii cimice ce urmează a fi scindată. ;entru idrolazeleim"licate 7n scindarea idrolitică a diferitelor ti"uri de esteri este intrată 7nuz denumirea 0enerică de esteraze% * esterază foarte cunoscută este lipaza acărei denumire sistemică este triacilglicerol-acil-hidrolaza  B%  $...$: şicare este im"licată 7n scindarea idrolitică a triacil0licerolilorC

    %acizi "rasi"liceroltriacil"licerol

    Yli&aza! -2*Y

    %-2

    %-

    %-2

    *-

    *-

    *-

    F %-2

    %-

    %-2

    *

    *

    *

    %*

    %*

    %*

    F 2

    F $

    F  D %**-

    F 2 D %**-

    F $ D %**-

    S"re deose4ire de celelalte enzime, li"aza "rezintă o "articularitatele0ată de natura su4stratului asu"ra căruia acţionează, mai e+act a li"idelor care sunt insolu4ile 7n a"ă.  4n vivo  are loc mai 7nt9i o emulsionare a

    0răsimilor care 7n cazul animalelor se realizează cu aAutorul 4ilei secretatăde ficat: şi 7n felul acesta creşte su"rafaţa de contact dintre faza li"osolu4ilăa su4stratului şi cea idrosolu4ilă a enzimei. Din această cauză, (itezainiţială de reacţie este de"endentă de numărul de molecule enzimaticeadsor4ite la interfază, fiind, 7n 0eneral, mică. 1lterior, du"ă formarea

     "rimelor molecule de acizi 0raşi, (iteza de reacţie creşte datorită

    S F -2* S *- F -Y Y

    25

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    26/32

    emulsionării mai ra"ide a su4stratului, moleculele de acizi 0raşi a(9nd zonecu "ro"rietăţi idrofo4e şi idrofile F=%**  :.

    Din aceeaşi clasă fac "arte cele două fosfomonoesteraze   fosfataze:,alcalină şi acidă cu denumirile sistemice ortofosfat-monoester-

     fosfohidrolaza %p+ optim alcalin)  :B%  $..$.;  şi res"ecti(

    ortofosfat-monoester-fosfohidrolaza %p+ optim acid  2  B% $..$.2:% Eosfataza alcalinăcatalizează scindarea idrolitică a esterilor acidului ortofosforic ai alcoolilor 

     "rimari, secundari şi ciclici, fenolilor etc., dar nu şi fosfodiesterii. Eosfatazaacidă idrolizează un mare număr de fosfomonoesteri, fosfo"roteine şialteleC

    'ceste două enzime "rezintă o im"ortanţă deose4ită şi din "unct de(edere medical, acti(itatea lor fiind determinată 7n s9n0e 7n sco"uldia0nosticării litiazelor 4iliare şi a diferitelor afecţiuni e"atice, res"ecti( aunor 4oli ale "rostatei.

    )oartea celulară "ro0ramată este "arte inte0rată a fiziolo0iei normale

    a unui or0anism. 'stfel, 7n cursul numeroaselor mitoze şi diferenţiericelulare care "ermit crearea unui or0anism "ornind de la stadiul de ou, estenecesară eliminarea celulelor inutile sau "otenţial "ericuloase. 'cestfenomen de eliminare selecti(ă a celulelor este mediat "rintr=un "rocesdenumit $poptoză  termenul "ro(ine de la 0recescul αποπτοσισ , ce7nseamnă Hc*"erea frunzelor @:.

    * dere0lare de la moartea celulară "ro0ramată "oate sta la ori0ineanumeroaselor stări "atolo0ice unele sunt le0ate de o ini4iţie a a"o"tozeicancer, sindrom limfo"roliferati( etc:, 7n tim" ce altele sunt asociate cu o

    stimulare a acestui fenomen SID', maladiile neurode0enerati(e, maladiileauto=imune etc.:.

    /% C$r$"teriz$re$ "#$sei #i$ze#or

    Din această clasă fac "arte enzimele ce catalizează reacţii de ru"ere aunor le0ături car4on=car4on sau car4on=eteroatom din moleculasu4stratului, fără "artici"area a"ei, cu rearanAarea ulterioară a (alenţelor.

    26

    H!'O(

    β - Glicerofosfat Glicerol

    +

    CH2 – OH

    CH – O – 'O!H2

    CH2 – OH

    fosfatazã

    H2OCH2 – OH

    CH – OH

    CH2 – OH

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    27/32

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    28/32

    Bste cunoscut fa"tul că marea maAoritate a or0anismelor (ii conţinmonozaaridele a"arţin9nd seriei D, res"ecti( =aminoacizii. Deoareceunele microor0anisme conţin şi anti"ozii o"tici ai acestor com"uşi, "entruacestea racemazele Aoacă un rol deose4it. 'stfel, au fost desco"erite şistudiate

    alanin-racemaza  B% 5...:,

    metionin-racemaza  B% 5...2:,

     glutamat-racemaza B% 5...$: etc.Două izomeraze e+trem de im"ortante "entru "artici"area (itaminei '

    7n "rocesul (ederii sunt retinal-izomeraza cu denumirea sistemică all-trans-retinal-//-cis-trans-izomeraza  B% 5.2..$:  şi res"ecti( retinol-izomeraza,sau all-trans-retinol-//-cis-trans-izomeraza  B% 5.2../: ce catalizeazăcon(ersia formei trans a retinalului 7n izomerul =cis şi res"ecti( izomerultrans al retinolului 7n forma =cis.* eta"ă im"ortantă a sec(enţei meta4olice Bm4den=)eNerof=;arnas oconstituie izomerizarea re(ersi4ilă a celor două trioze fosforilate rezultate

     "rin scindarea fructozo=,6=difosfatului su4 acţiunea aldolazei. Su4 acţiuneatriozo-fosfat-izomerazei   are loc con(ersia "ermanentă a diidro+iaceton=fosfatului 7n aldeida $=fosfo0licerică. Denumirea sistemică a enzimei este

     -gliceraldehid-1-fosfat-cetol-izomeraza B% 5.$..:.

    9 C$r$"teriz$re$ "#$sei #i1$ze#or :sintet$ze#or;

    'ceastă clasă cu"rinde a"ro+imati( 5[ din enzimele cunoscute "9nă7n "rezent, liazele cataliz9nd reacţii de formare a unor noi le0ături car4on=car4on sau car4on=eteroatom. De re0ulă, aceste reacţii au loc cu consum de

    ener0ie, ele fiind cu"late cu reacţii de idroliză ale ';=ului sau ale altor nucleozidtrifosfaţi. Denumirea sistemică se face "rin adău0area termenuluiligaza  la numele su4stratului, sau a termenului sintetaza  la numele

     "rodusului de reacţie.* 0ru"ă im"ortantă de enzime ce fac "arte din această clasă o

    constituie aminoacil-(4' t -sintetazele, enzime ce catalizează reacţiile deacti(are ale aminoacizilor din "rocesul de 4iosinteză a "roteinelor. 'ceste

    %-2

    %

    %-2

    *

    *-

    * ;

    dihidroxi-acetonfosfat

    % *-

    %

    %-2   *

    *--

    ;

    D-gliceraldehifosfat

    28

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    29/32

    enzime "rezintă o 7naltă s"ecificitate de su4strat, e+ist9nd c9te o sintetază "entru fiecare aminoacid "roteino0enC tirozil-(4' t -sintetaza  sau .-tirozin- (4' t 

    t5r -ligaza B% 6..:, triptofan-(4' t -sintetaza cu denumirea sistemică .-triptofanil-(4' t 

    trp-ligaza  B% 6...2:,  treonin-(4' t -sintetaza  sau   .-

    treonil-(4' t thr 

    - ligaza B% 6...$: ş.a.m.d.

    Eormarea com"le+ului aminoacil='F!t este un "roces com"le+ ce serealizează 7n două eta"e catalizate de aceeaşi enzimă. ;rocesul de4utează

     "rin acti(area aminoacidului cu aAutorul ener0iei din ';C

    Se formează deci com"le+ul i"erreacti( dintre enzimă şi două din

    cele trei su4straturi, adică aminoacidul ce urmează a se acti(a şi molecula de';. 'cest com"le+ interacţionează 7n eta"a următoare cu cel de=al treileasu4strat care este 'F!t  ul s"ecific aminoacidului acti(atC

    (III% Uti#izări#e enzime#or%

    ;re"aratele enzimatice folosite 7n realizarea diferitelor "rocese 4iotenolo0ice din industria alimentară sunt considerate ca adAu(anţi detransformare. In anul 82, %omitetul mi+t E'*J*)S de e+"erţi 7n aditi(ialimentari a sta4ilit o serie de Hnorme 0enerale "entru "re"aratele enzimaticeutilizate 7n "re"ararea alimentelor\. %onform acestui comitet, "re"arateleenzimatice, folosite ca aditi(i 7n industria alimentară, sunt o4ţinute din

    materii "rime de ori0ine animală ficat, "ancreas, mucoasa stomacala sauintestinala, inima, rinici, creier:, (e0etală seminte, cereale 0erminate sine0erminate, radacini, se(a, late+uri, frunze, si in unele cazuri ciar coaAa:sau micro4iană 4acterii, droAdii, muce0aiuri:, fiind constituite din celule7ntre0i, din "ărţi de celule sau e+tracte com"let li"site de celule. ;ot conţineuna sau mai multe com"onente enzimatice acti(e, su"orturi, sol(enţi, a0enţi

    2

    H2N–CH–COOH

    aminoacid aminoacil-A)' *com&le $,

    R

    $ – H2N–CH–C / O–A)'0

    R

     A' ''i

    aminoacil-ARN t -

      -sintetaza

    O

    aminoacil-A)'

     *com&le $,

    O

     H2N–CH–C / ARN t

    R

    $ – H2N–CH–C / O–A)'0

    R

    O

    aminoacil-ARN t -

      -sintetaza

     A)'

    $nzimã ARNt

    aminoacil-ARNt

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    30/32

    de conser(are, antio+idanţi şi alte su4stanţe necesare şi conforme unei 4une "ractici de fa4ricare.

    In ceea ce "ri(eşte materiile "rime din care sunt o4ţinute "re"arateleenzimatice, normele %omitetului mi+t E'*J*)S "re(ăd caC

    = ţesuturile de ori0ine animală să răs"undă normelor (eterinare a"licatecărnii şi mani"ularea lor să satisfacă e+i0enţele unei 4une "ractici i0ienice

    = materialele de ori0ine (e0etală, folosite ca surse de enzime sau cain0rediente 7n "re"ararea mediilor de cultură "entru microor0anismele "ro=ducătoare de enzime, tre4uie să nu eli4ereze nici un reziduu noci( "entrusănătate, 7n condiţii normale de utilizare

    = "re"aratele enzimatice de ori0ine micro4iană tre4uie "roduse "rinfolosirea controlată fără "enetrare de microor0anisme susce"ti4ile de a con=duce la a"ariţia de su4stanţe to+ice sau alte "roduse nedorite.

    ;re"aratele enzimatice folosite 7n industria alimentară tre4uie "roduse

    7n condiţii similare unei 4une "ractici de fa4ricare a "roduselor alimentare,iar "rin utilizarea lor să nu se aAun0ă la o creştere a numărului total de0ermeni !G: şi la creşterea conţinutului 7n săruri "este limitele admise

     "entru un anumit "rodus alimentar luat 7n considerare.In cazul utilizării microor0anismelor ca surse de enzime "entru

    industria alimentară, selectarea acestora se (a face lu7ndu=se 7n considerare oserie de criterii cum sunt următoareleC

    = să nu manifeste "utere "ato0enă şi să nu "roducă to+ine endo=,e+oto+ine sau micoto+ine:

    = să nu manifeste acti(itate anti4iotică sau "otenţial aler0en= să "roducă cu "recădere şi 7n cantităţi mari enzima sau com"le+ulenzimatic dorit, "e medii de cultură ieftine şi 7n condiţii a(antaAoase.

    Sursele de enzime de ori0ine animala si (e0etala "rezinta urmatoarelea(antaAeC

    = sunt si0ure din "unct de (edere al inocuitatii "re"aratelor enzimaticecare se o4tin

    = asi0ura o4tinerea cu "re"onderenta a unui anumit ti" de enzimadar "rezinta deza(antaAele ca sunt limitate cantitati( iar "re"arateleenzimatice o4tinute sunt termosensi4ile.

    Indiferent de sursa de materii "rime, "relucrarea lor "entru o4ţinerea de "re"arate enzimatice de uz alimentar este 7n linii 0enerale aceeaşi fi0ura :.

    $#

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    31/32

  • 8/15/2019 Enzimele - lucare

    32/32

    =I=LIO'R-