CINETICA ENZIMATICAstudiul vitezei rrENZIME (CURSUL 2)
Viteza de reactieDef: Variatia in timp a [S] sau [P]
Legea cinetica: v ~ produsul conc.
Ordinul cinetic0 v=ct1 v= k [S1]2 v= k [S1] [S2]
unde k constanta de viteza
Activitatea enzimaticaActivitatea moleculara- nr. molecule S transformate in P de 1 molecula de E in 1sec
1 U.I. = activitatea enzimatic responsabil pt transf. 1mol S/min n cond. Standard de pH, t, cofactori
1 katal .1mol/secCare este relatia de convertire dintre U.I i kat?
Factori care influenteaza viteza de reactie
Influenta temperaturii asupra vitezei de reactieTemperatura optim
Influena pH-ului asupra vitezei de reacie In general pH-ul optim al majoritatii enzimelor apropiat de pH-ul fiziologic
Influena concentraiei enzimei asupra vitezei de reacie (la [S] = ct)
Influenta [S] asupra vitezei de reacie (la [E]=ct)
Ecuatia Michaelis Menten(respectat de enzime non-alosterice)ESPABC!
Semnificaia KMConstanta de disociere Kd a complexului de tranziie ES
Msur a afinitii substratului pentru enzim (relaie de invers proporionalitateKM~ 1/afinitate)
Conc S la care v0 atinge din vmax
ABC!
Valorile KM OBS: KM indica aproximativ [S] in vivo pentru multe enzime!
Ecuatia Lineawer-Burk
Pentru o reacie S P, cu Kechilibru = 3, care dintre curbele urmtoare aproximeaz cel mai bine variaia concentraiei substratului cnd S este adugat la o soluie coninnd enzima specific:NTREBARE
EXPLICAIIRspuns corect: CLa echilibru concentraia lui S este 0.5, deci concentraia lui P este 2-0.5= 1.5. Ke se verific a fi 3:Kechilibru= conc. Pechilibru/conc.Sechilibru= 1.5/0.5=3
INHIBITIA ENZIMATICA
PUTEREA NECONTROLATA A INHIBITIEI ENZIMATICE
INHIBIIA ENZIMATICInhibiie ireversibil: inhibitorul este legat covalent (deci puternic) de centrul activ al enzimei
Inhibiie reversibil: inhibitorul este legat necovalent (deci slab) de centrul activ al enzimei ABC!
Inhibiia ireversibil Ex.1: diizopropil fluor fosfatul (DIPF) pentru Enz-OH (Ser)DIPF are efect paralizant- gaz de lupt Mec. ac.- reacioneaz cu Ser din acetilcolinesteraz
Inhibitor competitiv folosit n atacul terorist de la metroul japonez, n 1995* (facultativ)
Inhibiie ireversibil ex. 2: penicilina pentru glicopeptid transpeptidaza bacterian (cu Ser-OH n centrul activ)- formula e facultativ*
Inhibiie ireversibilEx. 2: iodacetamida reacioneaz cu Enz-SH (Cys)Ex.3: CO, CN leag ireversibil Fe3+ din Hb i citocromi
INHIBIIA ENZIMATIC REVERSIBILCE DIFERENE OBSERVAI NTRE CELE DOU TIPURI DE INHIBITORI?
UN INHIBITOR COMPETITIV prezint analogie structural cu substratul
MetotrexatUn inhibitor competitiv al dihidrofolat reductazei - rol in sinteza purine i pirimidine, i implicit sinteza de acizi nucleici i multiplicare celular Folosit in tratament cancer (e inhibata sinteza de acizi nucleici i multiplicarea celular)
Cinetica inhibitorului competitivCreterea [S] nlturinhibiia
Vmax este ctKm crete Ki = constanta dedisociere pentruinhibitor
Inhibitorul competitivVmax nemodificat, Km crete, deci 1/Km scade
Cinetica inhibitorului ne-competitiv(un inhibitor necompetitiv nu prezint analogie structural cu substratul)Creterea [S] nu determin depireainhibiiei
Vmax scadeKm nu se modific (inhibitorul nu se leagde acelai loc ca S)
Inhibitorul necompetitivKm nemodificat, Vmax sczut
TABEL COMPARATIVINHIBITORI REVERSIBILIABC!
REGLAREA ACTIVITATII ENZIMELOR
I. REGLAREA CANTITATIVA Functie de dinamica SINTEZA/DEGRADARE
Enzime inductibile Ks > KdEnzime represibile Kd > KsEnzime constitutive Ks = Kd
II. REGLAREA CALITATIVAII.1.Reglarea alosterica (necovalenta)
Caracteristicile enzimelor alostericeSunt oligomeri
Reaciile catalizate sunt exergonice i ireversibile
Frecvent sunt situate chiar la nceputul cilor metabolice (pt economie maxim prin controlul intensitii cii i imposibilitatea parcurgerii n sens invers)
ABC!
Reglarea alostericPrin legarea efectorului alosteric de enzim ntr-un loc diferit de centrul activ, loc numit centru alosteric
Dou tipuri de alosterie: - Homoalosterie- aceeai molecul este substrat i efector alosteric-se leag la centrul activ al enzimei (ex. ATP pentru FFK1)- Heteroalosterie- efectorii alosterici sunt diferii de substrat- se leag la un loc diferit de centrul activ al enzimei, numit situs alosteric (centru alosteric)
Efectorii/Modulatorii alosterici exist permanent la locul de aciune al enzimelor, n timp variind doar concentraia lor
Reglarea alosteric este multipl i cumulativ
ABC!
II. REGLAREA CALITATIVAII.1.Reglarea alosterica de tip heterotrop
Cinetica enzimelor alosterice ( ne-Michaeliene")Dependena sigmoidal a V0 n funcie de [S]Enzimele alosterice, spre deosebire de enzimele Michaeliene au multiple subuniti i multiple centre active
Legarea substratului poate fi cooperativ
Cinetica enzimelor alosterice
Tipuri de reglare alosteric n funcie de poziia relativ a efectorului fa de E n calea metabolic:
-feedback i feedforward--pozitiv (activare) i negativ (inhibiie)- feedforward
II. REGLAREA CALITATIVAII.2. Reglarea covalenta1. fosforilarea-defosforilare2. adenililare3. zimogen- enzima activa
Reglare covalent prin fosforilare-defosforilareEnzime anabolice- active defosfoEnzime catabolice- active fosfo ABC!
Reglare covalent prin adenililare-deadenililare
Reglare covalent de tipul zimogen-enzim activ(prin proteoliz selectiv)Se ntalnete la:enzime digestiveff coagulrii
ABC!
Denumire enzimeNume substrat- radacina (tipul reactiei)- sufixul aza
Ex:Glucozo-6-P -dehidrogen -aza
CLASIFICAREA ENZIMELOR
ADIIEELIMINARECONDENSAREABC!
1. OxidoreductazeCatalizeaza reactii redox:Dehidrogenaze (S + coenzima) Lactat + NAD+ Piruvat + NADH + H+ (Lactat deh)Reductaze (S + coenzima)
Oxidaze (O nu intra in molecula S, e transformta in H2O sau H2O2) SH2 + O2 S + H2O2L-Lactat + O2 Piruvat + H2O2 (Lactat oxidaza)
Dioxigenaze (S+ O2; ambii O din O2 intra in molecula S care contine C=C)C=C +O2 -CH=O + -CH=O
Monooxigenaze (S + O2; doar un O din O2 intra in molecula S)SH + O2 + NADPH S-OH + NADP+ + H+ + H2O
Peroxidaze (S + H2O2/ROOH)
1. OxidoreductazeCatalizeaza reactii redox
Transferaze transfera resturi amino-, acil, fosforil, metil, etc.
3. HidrolazeCatalizeaza ruperea legaturilor covalente cu participarea apeiEx. 1) Carboxi-, tiol-, fosfomono-, fosfodi-esteraze
2) Glicozidaze
4. Liaze- catalizeaza reactii de aditie sau eliminare(formare sau rupere duble legaturi)- ex. dehidraze, decarboxilaze, fumaraza, anhidraza carbonica, sintazele, adenilat ciclaza
4.0 LIAZE : catalizeaza ruperea unei legaturi C-C, C-O, C-N, C-X sau P-O, fara a fi hidroliza (fara participarea apei in rr substitutie)!Fructozo 1,6-difosfatDihidroxiacetonfosfatGliceraldehid-3-fosfatrupereunire
5. Izomeraze- catalizeaza rr de izomerizare- ex. racemaze, epimeraze, izomeraze cis-trans, mutaze
6. LigazeCatalizeaza reactii de condensare (legarea a 2 molecule) cuplate cu hidroliza reaciilor macroergice (ex. hidroliza ATP). Ex. Carboxilaze, sintetaze
SintetazeFolosete ATP Sintaze Nu folosete ATPATENTIE: Sintazele adesea sunt LIAZEin timp ce sintetazele sunt LIGAZE!!!
CLASIFICAREA I NOMENCLATURA ENZIMELOR
Enzyme CommissionClasa 2 transferazeGrupa carboxil ca acceptor
EC 2.7.2.1Numr individual Transfer grupe coninand P
Nomenclatura enzimelor, un exemplu (facultativ*) Nume sistematic : ATP: acetil fosfo transferazaNume nesistematic: Acetil kinaza (de asemenea numele recomandat)Nr. 1: CLASA: indic tipul general de reacieNr.2: subclasa n funcie de tipul Substratului sau legturii rupteNr. 3: subclasa n funcie de acceptor (ex. de electroni) sau tipul de grup schimbatNr.4: subclasa: numrul serial al enzimei descoperite
60 UI = 10(-6) katS: substrateE: enzymeP: productn: velocityVmax: maximum velocityKm: Michaelis constant1995- cel mai mare atac terorist din istoria moderna a JaponieiActiva- deadenililatReaction is addition or removal of hydrogen.Reaction is addition or removal of hydrogen.