E N Z I M E
Caracteristici generale ale enzimelor
• Ce sunt enzimele ?
catalizatori ai reacţiilor chimice din organismele vii
Însuşirile comune cu catalizatorii
• acţionează în concentraţii foarte mici;
• nu se consuma în cursul reacţiei;
• nu modifică constantele de echilibru ale reacţiilor pe care le catalizează;
• grăbesc numai atingerea stării de echilibru pentru reacţiile termodinamic posibile.
Însuşiri caracteristice enzimelor
• 1.Cu excepţia ribozimilor, enzimele sunt invariabil proteine.
• Structural ele pot fi:a. enzime cu structura strict proteică: ribonucleaza, chimotripsina, lizozimul din mucusul nazal şi lacrimi;b. enzime cu structura heteroproteică: -parte proteica numită „apoenzimă“ -şi o parte neproteică numită:
cofactor = compus neproteic;coenzimă = componentă neproteică organică, legată
slab necovalent de apoenzimă;grupare prostetică = componentă organică legată
puternic de apoenzima (ex. hemul)
• 2.Enzimele asigură viteze mari reacţiilor • reacţiile enzimatice sunt de ori mai rapide ca cele
neenzimatice
a.hidratarea CO2 este catalizată de anhidraza carbonică , cea mai activă enzimă:
molecule/ secundă reacţia este de ori mai rapidă decât reacţia necatalizată
b.descompunerea catalizată de şi de catalază:
activitatea catalazei este de ori mai mare ca a
126 1010
CO2 + H2O H2CO3
3Fe
2 H2O2 2 H2O + O2
3Fe
22OH
610 x 2
510710
3.Specificitate
• De reacţie
• De substrat: -absolută
-relativă: -de grup
-mai largă
• Stereospecificitate
Specificitate de reacţie
Substrat + Reactant Produşi
• clasificarea enzimelor:
Oxido-reductaze;
Transferaze;
Hidrolaze;
Liaze;
Ligaze.
4.Enzimele prezintă specificitate de substrat (selectivitate în alegerea substratului)
• a.Specificitate absolută
enzimele utilizează ca substrat un singur compus chimic:
-ureaza catalizează hidroliza ureei:
-acetilcolinesteraza catalizează hidroliza esterului colinei cu acidul acetic:
-anhidraza carbonică
H2N CO NH2 + 2 H2O CO2 + 2 NH3
H3C COO CH2 CH2
N+(CH3)3
+ H2O H3C COOH + H2C CH2
N+(CH3)3HO
b.Specificitate relativă de grup
• Alcool dehidrogenaza transformă alcooli monohidroxilici cu număr mic de atomi de carbon în aldehidele corespunzătoare:
• Enzima are afinitate mare pentru alcoolul etilic
R CH2 OHAlcool dehidrogenaza
NAD+ NADH + H+
R CH O
c.Specificitate relativă largă
• Glicozidazele (H, OH)
O
HO
OH
OH
CH2-OHO
OH
OH
CH2-OH
O
O
HO
OH
OH
CH2-OH
O
O
OH
H
OH
CH2OHH
H
HOH2C
1
1
2 5
(H, OH)
OHO
OH
OH
CH2-OHO
OH
OH
CH2-OH
O
Proteazele
• Pepsina
• Tripsina
• Chimotripsina
NH CH CO NH
R2
CH CO
R3
R3 = fenilalaninã, tirozinãmetioninã, leucinã
Pepsinã
NH CH CO NH
R2
CH CO
R3
R2 = lizinã, argininã
Tripsinã
NH CH CO NH
R2
CH CO
R3
R2 = Phe, Tyr, Trp
Chimotripsinã
Carboxil esterazele
C
O
O R1
R
5.Specificitate stereochimică
• Enzimele disting
-un enantiomer levogir de cel dextrogir;
-un izomer cis de cel trans.
Lactat dehidrogenaza
NAD+ NADH + H+
COOH
C
CH3
HHO
Acid L-lactic
COOH
C
CH3
O
Acid piruvic
Succinatdehidrogenaza
• acidul maleic (izomerul cis) nu se obţine nici în urme:
FAD FADH2
CH2
CH2
COOH
COOH
Acid succinic
COOH
C
C
HOOC
H
H
Acid fumaric
CH2
COOH
• 6.Activitatea catalitică a enzimelor poate fi modulată de anumiţi agenţi reglatori.
Complexul ES
• reprezentare reacţii enzimatice :
E + S ES E + Produsi
Centrul activ al enzimelor
• Enzimele sunt macromolecule
• Centrul activ al enzimelor = o regiune restrânsă din proteina enzimă, cu structura chimică şi geometria bine determinate, conferite de natura resturilor aminoacidice şi de organizarea secundară, terţiară şi cuaternară a proteinei.
Centrului activ al chimotripsinei
• His - 57 din lanţul B;
• Ser - 195 din lanţul C; • Asp - 102 din lanţul B.
A B C
S S S S-chimotripsina contine 5 legãturi disulfurice
S S S S S S
Structura tridimensionalã a chimotripsinei
Triada Asp-His-Ser
Centrul activ al enzimelor
• centru de legare prezintă resturi aminoacidice care asigură legarea substratului
• centru catalitic preyintă resturi responsabile de catalizarea propriu-zisă
• Resturile de aa din situsurile catalitice ale enzimelor sunt: cisteină, serină, histidină, tirozină, acid glutamic şi acid aspartic, lizină cu grupările funcţionale:
• Centrul activ nu este o suprafaţă plană ci este o entitate tridimensională cu forme diferite.
OH, SH, NH3+, COO-
HN+
NH
imidazol
Complexul enzimă – substrat (ES)
• structuri labile, cu o viaţă foarte scurtă • între E şi S se stabilesc:
- forţe necovalente (punţi de hidrogen, interacţiuni hidrofobe, interacţiuni electrostatice) sau
-covalente reversibile
• Complementaritatea chimică şi geometrică determină legarea E-S
Modelul clasic (lacăt – cheie)
• al structurii spaţiale a centrului activ în raport cu structura substratului, propus de Emil-Fischer
• Este un model rigid.
Modelul lacãt cheie
SubstratEnzimã Complexul ES
Modelul dinamic „centrul indus“sau „complementaritate indusă“,
• produs de Koshland, este acela de mâna în mănuşă
• Modelul indus presupune o flexibilitate a zonei în care se află centrul activ
Modelul centrului indusSubstrat Enzimã Complexul ES
Cataliza covalentă
• Enzime care formează compuşi covalenţi enzimă-substrat. • Clasa serinei• Tripsina, Chimotripsina, Elastaza, Acetilcolinesteraza
• Clasa cisteinei• Gliceraldehid 3P-dehidrogenaza, Papaina
• Clasa histidinei• Glucozo 6-fosfataza, Succinil~CoA sintetaza • Clasa lizinei• D-aminoacid oxidaza, Transaldolaza
Triada Asp-His-Ser
Cataliza acido-bazică
• Enzimele conţin grupări funcţionale care pot acţiona ca donori sau ca acceptori de protoni: amino, carboxil, sulfhidril, imidazol, hidroxilul fenolic.
• hidroliza esterilor carboxilici şi fosforici, reacţii de izomerizare
Glucozo-6-fosfat izomeraza
Factorul de tensiune în cataliza enzimatică
• Legarea S la E poate deforma atât enzima cât şi substratul, făcându-le să atingă starea de tranziţie mult mai rapid.
• centrul activ al unor enzime este relativ nepolar
Energia de activare a reacţiilor catalizate enzimatic
• Variaţia energiei libere G = parametru termodinamic ce caracterizează reacţiile din organismele vii superioare, care au loc la temperatură şi presiune constante.
• reacţie „exergonică“, G<0• reacţie „endergonică“, G>0
• Reacţiile care decurg cu scăderea energiei libere a reactanţilor sunt posibile termodinamic .
Gproduşi – Greactanţi <0
Durata reactiei
Stare de tranzitie
Ene
rgia
libe
rã
(reactie necatalizatã)
Stare de tranzitie
(reactie catalizatã)Stare initialã
Energia liberã de activarea reactiei (necatalizate)
Energia liberã de activarea reactiei (catalizate)
Stare finalã
Energia totalã eliberatã
Produsi C + D
Reactanti A + B
Formarea stãrii de tranzitie
2.Legătura:
• A.Se formează sub influenţa F-XIIIa.• B.Este o legatură de tip bază Schiff• C.Se formează între lanţurile L şi H ale imunoglobulinelor• D.Se formează între lanţurile alfa şi beta din hemoglobină• E.Participă la formarea structurii primare a proteinelor
Cinetica enzimatică
• Factori care influenţează activitatea enzimatică
• Teoria cinetică Michaelis-Menten
• Ecuaţia Lineweaver Burk
Cinetica enzimatică
• Cinetica studiază reacţiile chimice:
–desfăşurarea în timp a reacţiei;
–factori care influenţează viteza reacţiilor;
–etapele intermediare prin care trec reactanţii până devin produşi.
• Viteza unei reacţii = variaţia în timp a concentraţiei reactanţilor sau a produşilor de reacţie.
• A B
• ecuaţii cinetice
dt
]A[dv
dt
]B[dv
• Viteza de reacţie este proporţională cu produsul concentraţiilor reactanţilor
• Pentru o reacţie:
A Produşi V = K [A]
Pentru o reacţie:
A + B Produşi V = K [A][B]
K = constanta de viteză sau viteza specifică(V de reacţie la concentraţii 1M ale reactanţilor)
Activitatea enzimatică
• U.I. (unitatea internaţională) = activitatea enzimei care transformă 1 mol substrat/minut în cond standard de pH, temperatură, cofactori
• Activitatea moleculară = nr. molecule de S transformate în produs de către o moleculă de E /secundă.
• Activitatea specifică = nr. de unităţi de activitate enzimatică / mg de proteină totală.
• Constanta catalitică (turn-over number) = nr. de transformări S P catalizate de fiecare CA al E în unitatea de timp.
Factorii care influenţează activitatea enzimatică
• Temperatura;
• pH;
• [E];
• [S];
• prezenţa inhibitorilor
Temperatura
• T optimă = temp. la care activitatea enzimelor este maximă
50
100
20 40 60temperatura
activitatea enzimaticã
%
Toptimã
pH
• pH-uri extreme denaturează enzimele• Variaţii mici de pH în zona de stabilitate a enzimei
modifică v.
Vite
za d
e r
ea
ctie
(v)
Pepsina
Tripsina
Fosfataza alcalinã
[E]
• [S] = constantă, v este proporţională cu cantitatea de enzimă
activitatea enzimaticã
%
concentratia enzimei
Ecuaţia Michaelis Menten
• V = f([s]) la [E], temp., pH = constante
• Michaelis şi Menten au introdus parametrii cinetici KM şi Vmax
activitatea enzimaticã
concentratia substratului
vmax
vmax
2
KM
saturatie
E + SK1
K2
ES E + ProdusK3
•
• Unde E, ES şi S sunt în echilibru
• La echilibru• v1 = v2 + v3
• K1[E][S] = K2[ES] + K3[ES]• K1[E][S] = [ES](K2 + K3)
E + SK1
K2
ES E + ProdusK3
Etapa rapidã Etapa lentã
KM
• KM este o măsură a afinităţii dintre E şi S (afinităţile enzimelor pentru substraturile lor sunt cu atât mai mari cu cât valorile KM sunt mai mici).
M1
32 KK
KK
]ES[
]S][E[
Ecuaţia Michaelis - Menten
• Ecuaţia de viteză a reacţiilor enzimatice cu un singur substrat sau ecuaţia lui Michaelis-Menten, a cărei reprezentare grafică vo = f([S]) este un arc de hiperbolă.
• KM este numeric egală cu [S] la care viteza reacţiei este semimaximă
]S[K
]S.[maxV
0v
M
2
Vv max
0 ]S[]S[K
]S[V
2
V
M
maxmax
MK
Ecuaţia Lineweaver – Burk
• Ecuaţia Michaelis-Menten inversată este ecuaţia unei drepte.
maxV
1
]S[
1
V
K
V
1
max
M
0
- 1/KM 0 1/[S]
1/V
1/Vmax
Panta = KM/Vmax
Inhibiţia activităţii enzimelor
• scăderea activităţii catalitice a enzimei în prezenţa unui compus chimic denumit inhibitor
Inhibitorii pot fi:– endogeni (metaboliţi)– exogeni (substanţe toxice,medicamente)
Inhibiţia poate fi:
- ireversibilă- reversibilă
Inhibiţia ireversibilă
• legături covalente între E şi I
• Când [I] = [E], activitatea catalitică a enzimei este redusă la zero.
• diizopropil-fluorofosfatului (DIFP), un compus utilizat ca paralizant (acetilcolinesteraza este foarte sensibilă la acţiunea DIFP)
E + I EI
NH CH CO
CH2
OH+
P
F
O
OOHC
CH3
CH3
CH
CH3
CH3
DIFP
- HF
NH CH CO
CH2
O
P
O
OOHC
CH3
CH3
CH
CH3
CH3
• Hemoproteinele (citocromi, hemoglobina) sunt inactivate de către: CO, CN care se leagă de ionul de Fe2+ din hem
Inhibiţia reversibilă
• Acţiunea I este evaluată cu ajutorul efectelor pe care ei le au asupra celor doi parametrii cinetici vmax şi KM
• Inhibiţia reversibilă poate fi: competitiveă, necompetitivă, uncompetitivă.
E + I EI
Inhibiţia reversibilă competitivă
• I este analog structural al S şi se leagă în centrul activ al enzimei prin aceleaşi grupări ca S;
• Într-un sistem cu E, S şi Inhibitor competitiv (Ic) au loc reacţiile:
E + S ES E + Produsi+I
EI
1/V
1/Vmax
activitatea enzimaticã
concentratia substratului
vmax
vmax
2
KM
saturatie
- 1/KM`
KM`
+ Ic
+ Ic
- 1/KM1/[S]0
• reacţia enzimatică atinge vmax la concentraţii mari de S.• aparent creste KM, deci afinitatea enzimei pentru S scade
şi nu se modifica vmax;
Exemple de Ic (compuşi naturali sau de sinteză)
• Acizii dicarboxilici: oxalic, malonic, malic, oxaloacetic, pirofosfat sunt inhibitori competitivi ai succinat dehidrogenazei (SD).
FAD FADH2
CH2
CH2
COOH
COOH
Acid succinic
COOH
C
C
HOOC
H
H
Acid fumaric
CH2
COOH
Sulfanilamida
• Folat sintetaza, la bacterii este păcălită şi sintetizează un intermediar cu sulfanilamidă în locul acidului para-amino-benzoic care nu se poate transforma în acid folic.
• Cum acidul folic este indispensabil bacteriilor, acestea mor.
NH2
SO2NH2
NH2
COOHSulfanilamida Acid p-aminobenzoic
N
NN
N
H2N
OHCH2 NH CO NH
COOH
CH2
CH2
CH
COOH9 10
5
pterina acid p-aminobenzoic
acid glutamicacid pteroic
Analogi structurali ai bazelor purinice şi pirimidinice
• se utilizează în chimioterapia cancerului.
• inhibă sinteza de acizi nucleici, împiedicând diviziunea celulară care este mult mai rapidă în tumori
Metotrexat
• analog al acidului folic se foloseşte în chimioterapia leucemiilor.
NCH2
N
N
N
N C
H2N
NH2
H
R
N CH CH2 C O-
O
H
COO- O
R=H aminopterinã R= -CH3 metotrexat
Inhibiţia reversibilă necompetitivă
• Substratul şi inhibitorul necompetitiv (In) nu sunt analogi structurali, nu au dimensiuni comparabile.
• Se modifica Vmax • KM nu se modifică în prezenţa inhibitorului.
E + S ES E + Produsi+I
EI + S ESI
+I
1/v
1/vmax
activitatea enzimaticã
concentratia substratului
vmax
KM
+ Ic
+ Ic
- 1/KM 1/[S]0
vmax / 2
v`max / 2
v`max 1/v`max
• grupări - SH libere din alte poziţii decât centrul activ, pot fixa prin legături slabe ioni ai metalelor grele Ag+, Hg2+ care micşorează sau chiar anulează activitatea enzimelor (aşa se explică efectul otrăvitor al unor metale grele).
Inhibiţia reversibilă uncompetitivă
• Un astfel de inhibitor modifică şi KM şi Vmax
E + S ES E + Produsi+I
ESI
Enzime alosterice
• Sunt proteine oligomere (dimeri, tetrameri, etc.)
• Au mai multe centre de legare pentru S (câte
un centru pentru fiecare subunitate.
• Curbele v = f([S]) sunt sigmoide
• Vmax se atinge atunci când toate centrele active sunt ocupate cu S;
• Parametrii cinetici pentru enzimele oligomere sunt:
• -Vmax şi
-S0,5(S50), concentraţia substratului pentru care reacţia are o viteză semimaximă.
• Aspectul sigmoid al curbei v = f([S]) reflectă o modificare a afinităţii enzimei pentru substrat.
activitatea enzimaticã
concentratia substratului
vmax
KM
vmax / 2
• Enzimele care dau curbe v=f([s]) sigmoide sunt denumite alosterice.
• Liganzii fixaţi pot să fie de acelaşi fel (de ex. substratul să fie fixat în ambele locuri ale unui dimer) sau diferiţi;
• centru izosteric leagă substratul
• centru alosteric (allos=altul) care poate fi situat pe acelaşi lanţ polipeptidic dar în regiune diferită, fixează un efector alosteric;
• Activatori alosterici
• Inhibitori alosterici
activitatea enzimaticã
vmax
KM
50
%100
1 23
[S]
• După natura centrelor alosterice şi a liganzilor pentru aceste centre, efectele alosterice sunt:
• –Efecte homotrope (presupun cooperarea între două centre izosterice
• –Efecte heterotrope (cooperare între un centru izosteric şi un centru alosteric)
Enzime
• Alosteria• Reglarea cantitativă a enzimelor• Reglarea eficienţei catalitice• Complexe multienzimatice• Antienzime• Izoenzime• Denumirea enzimelor• Clasificarea enzimelor
• Alosteria = capacitatea unor liganzi de a modifica funcţiile unor proteine prin inducerea unor tranziţii alosterice (modificări conformaţionale).
• Enzimele alosterice:
-reglează etape cheie din căile metabolice; ireversibile, cu Go < 0
-au structură cuaternară,
Dimer cu 2 centre de legare pentru S
1.modelul concertat (simetric)2.modelul secvenţial
• Elemente comune ale modelelorFiecare monomer al oligomerului are centrul său activMonomerii cooperează în fixarea substratului :–cooperare pozitivă; –cooperare negativă;–cooperare de tip homotrop–cooperare de tip heterotrop
• Reglarea alosterică se face cu consum minim de energie
Modelul simetric
Subunităţile dimerului, pot avea două conformaţii;
-R (relaxată) cu afinitate mare pentru substrat
-T (tensionată) cu afinitate mică pentru substrat.
• Modelul impune simetria dimerului, care există numai în forma R sau T.
• La enzimele heterotrope:
• Activatorii stabilizează starea R
• Efectorii negativi stabilizează starea T
Modelul secvenţial
• admite interacţia stării R cu starea T
• Legarea lui S la primul monomer se face cu dificultate
• Deşi nu este enzimă hemoglobina fixează O2 prin cooperativitate coordonată de factorii: H+; CO2; 2,3-DPG
•
Reglarea vitezei de reacţie
• Viteza reacţiilor enzimatice cheie din căile metabolice depinde de:
• –cantitatea de enzimă;
• –eficienţa enzimelor
Reglarea cantităţii de enzimă
• prin dinamica proceselor de biosinteză şi de degradare
•
Aminoacizi ProteineKs
Kd
• Enzimele constitutive: Ks = Kd.
• Catalizează procese fundamentale pentru existenţa celulei.
• Se găsesc în celule în cantităţi relativ constante.
• Ele nu suferă fluctuaţii mari în raport cu factorii de mediu.
• Enzimele inductibile: Ks > Kd
• Sunt implicate în căi catabolice.
• Enzima este sintetizată numai dacă există substratul asupra căruia să acţioneze
• Substratul acţionează ca un inductor, accelerând sinteza enzimelor.
• Enzimele represibile: Ks < Kd
• Sunt implicate în procese anabolice
• Sinteza lor este încetinită de produsul final al reacţiei catalizate;
• Represia se face de obicei, prin intermediul
complexelor corepresori - aporepresori.
• Controlul degradării proteinelor (enzimelor) -se face indepen-dent de controlul sintezei;
-se face prin intermediul ubiquitinei;
-este proces dependent de ATP.
Reglarea eficienţei catalitice a enzimelor
• Reglarea prin concentraţia substratului:
• Reglarea printr-un intermediar:
A B C P E1 E2 E3
A B C D Produsi E1 E2 E3
• Hexokinaza: -prezentă în toate ţesuturile extrahepatice,-are afinitate mare pentru glucoza (KM = 0,15 mM) -ţesuturile preiau glucoza din sânge la orice valoare a glicemiei
• Glucokinaza: -prezentă numai în ficat -are afinitate mică pentru glucoza (KM = 10 mM) - este activă după ingestia de glucide
Glucozã + ATP Glucozo-6-P + ADP
• Reglarea activităţii enzimelor alosterice prin produsul final (inhibiţie de tip feed back)
A B C D Produsi E1 E2 E3
A B C E1 E2
D P1
E P2
E3
E4
Reglarea covalentă
• Apare la organismele superioare şi presupune:
a.Transformarea unor enzime din forma activă în forma inactivă şi invers prin ruperea unor legături covalente (enzime interconvertibile).
Conversia are loc prin:
–fosforilare;
–nucleotidilare
b.Trecerea enzimelor inactive în enzime active prin proteoliză, ruperea unei legături covalente (proces unidirecţional).
Enzime interconvertibile prin fosforilare <==> defosforilare
• Fosforilările:-sunt catalizate de kinaze (reglate hormonal, interconvertibile fosfo-defosfo);-sunt ireversibile;-necesită ATP
• Defosforilările: -sunt ireversibile;-se fac hidrolitic în prezenţa unor fosfataze; -fosfatazele sunt supuse unui control hormonal.
Enzimã (Ser-OH) Enzimã (Ser-OP)forma defosfo forma fosfo
ATP ADP
Pi H2O
proteinkinaze
fosfataze
• Unele enzime sunt active în forma fosforilată (glicogen fosforilaza implicată în catabolismul glicogenului), altele sunt active în forma defosfo (glicogen sintetaza implicată în proces anabolic).
• Acest tip de activare este, de multe ori, etapa finală într-o cascadă de evenimente declanşate de legarea unui hormon la o membrană celulară.
Reglarea covalentă prin proteoliză
• Proenzimele (zimogenii) sunt forme inactive produse la locul de sinteză, activarea acestora urmând să se facă la locul de acţiune.
• Activarea lor se face sub influenţa factorilor de mediu şi autocatalitic, printr-un proces ireversibil de rupere a unor legături peptidice specifice.
De ce este necesară existenţa zimogenilor ?
• Existenţa zimogenilor este o modalitate de a obţine foarte rapid, prin transformări minore, cantităţi mari de enzime active.
• Enzimele proteolitice digestive
–secretate de stomac (pepsinogenul)
–secretate de pancreas (tripsinogenul, chimotripsinogenul, proelastaza, procarboxipeptidaza)
• Enzimele coagulării sângelui (secretate de ficat în formă de proenzime)
• Enzimele sistemului complement
• a.Enzimele proteolitice digestive hidrolizează proteine:
• Transformarea
HCl
• pepsinogen pepsina
(- segment terminal (44 aminoacizi) cu caracter bazic)
• Transformarea
Tripsinogen tripsină
enteropeptidază (enterokinază)
(fragment N-terminal de 6 aminoacizi din tripsinogen)
Tripsina activează tripsinogenul, chimotripsinogenul, proelastaza, şi procarboxipeptidaza.
Zimogenii pancreatici se activează când conţinutul stomacal a ajuns în duoden.
• Transformarea chimotripsinogen chimotripsină este activată de tripsină şi se face prin îndepărtarea a două dipeptide.
• Chimotripsina cuprinde trei lanţuri peptidice şi cinci punţi de sulf.
Enteropeptidazã
Tripsinogen
Tripsinã
Chimotripsinogen
Chimotripsinã
Procarboxipeptidaza A
Carboxipeptidaza A
Carboxipeptidaza B
Procarboxipeptidaza B
• Enzimele coagulării şi fibrinolizei.
• Există două căi iniţiate de activatori diferiţi care converg într-o cale finală comună
–calea intrinsecă, cu participare de factori sanguini;
–calea extrinsecă, la care participă şi factori de origine exclusiv tisulară.
Iniţierea procesului de coagulare este urmată de activarea în cascadă a factorilor de coagulare
Care sunt avantajele unui răspuns reglator în cascadă ?
-o cantitate foarte mică de iniţiator declanşază un răspuns amplu.
-fiecare etapă a cascadei amplifică răspunsul
• Fibrinoliza. Componenţii necesari dezagregării chiagului se găsesc în sânge în formă inactivă şi se activează proteolitic
Plasminogen Plasminã
Cheag de fibrinã Peptide solubile
Factor tisular
• Antienzime (antiproteaze) = proteine reglatoare
Serpinele sunt inhibitori de serin proteaze.
Se leagă necovalent în centrul activ al serin proteazelor:
• –antitrombina III• –1 antiproteaza (denumită şi 1 antitripsina)• –inhibitorul pancreatic al tripsinei • –inhibitorul proteinei C (proteina C este o serin
protează plasmatică dependentă de vitamina K, activată de trombină, care transformă factorii activi VIIIa şi Va ai coagulării în forme inactive).
• Antitrombina III:-prezentă în plasmă;
-inactivează trombina şi alţi factori ai coagulării: IXa, Xa, XIa
-Heparina măreşte viteza de formare a complexelor ireversibile între antitrombina III şi serin proteazele coagulării.
1-antiproteaza:-proteină plasmatică;-este componenta fracţiunii 1-globulinice. -inhibă elastaza, tripsina şi alte proteaze
1-antiproteaza sintetizată de ficat şi de monocitele şi macrofagele alveolare difuzează în plasmă şi apoi în spaţiul intersitiţial unde are rol în protejarea ţesuturilor de acţiunea elastazei (enzimă proteolitică distructivă, poate distruge elastina din pereţii alveolelor pulmonare) secretată de neutrofilele activate. O deficienţa la nivelul 1-antiproteazei poate duce la instalarea emfizemului pulmonar.
• Inhibitorul pancreatic al tripsinei:
-este o proteină cu masa moleculară mică, produsă de pancreas.
-se leagă de tripsină, prevenind activarea prematură a cascadei enzimelor proteolitice pancreatice, fapt ce ar duce la distrugerea pancreasului.
Izoenzimele
• Izoenzimele:
- proteine oligomere
-catalizează aceeaşi reacţie în toate ţesuturile;
-diferă prin:
☺structură
☺distribuţie tisulară.
• Diferenţele structurale pot influenta proprietăţile fizico-chimice:
• –pH izoelectric
• –mobilitate electroforetică
• –masa moleculară
• Izoenzimele se diferenţiază şi prin însuşirile lor catalitice:
• – afinităţi diferite faţă de acelaşi substrat;
• – sensibilităţi diferite la acţiunea unor efectrori alosterici;
• -specificităţi distincte pentru coenzime.
Izoenzimele LDH (lactat dehidrogenaza)
• LDH are structură cuaternară omogenă sau heterogenă;
• LDH este tetramer, alcătuit din lanţuri M (muscle) şi din lanţuri H (heart).
• LDH are cinci izoenzime: H4, H3M, H2M2, HM3, şi M4 sau după mobilitatea electroforetică LDH1 LDH5.
• Reacţia catalizată:
Lactat dehidrogenaza
NAD+ NADH + H+Acid L-lactic
COOHCH3C
OAcid piruvic
COOHCHH3C
OH
Izoenzimele LDH au afinităţi diferite pentru piruvat (sau lactat):
• H4 şi H3M sunt caracteristice inimii
- H4 are cea mai mica afinitate pentru piruvat (îl transformă greu în lactat).
• M4 şi M3H sunt caracteristice muşchilor scheletici, ficatului
- M4 are afinitate mai mare pentru piruvat ca H4.
• Determinarea activităţii enzimelor serice poate fi folosită în clinică pentru stabilirea originii ţesutului lezat
Izoenzimele creatin kinazei (creatin fosfokinaza)
• Creatin kinaza:-enzimă intracelulară;-dimer format din două subunităţi:
☼ B (de la brain)☼ M (de la muscle)
• Are trei izoenzime:–MM (prezentă în muşchi şi miocard)–BB (prezentă în creier şi muşchi)–MB (prezentă în urme numai în miocard).
• reacţia catalizată este reversibilă:
Creatină + ATP Fosfo-creatină + ADP
• Creşterea activităţii creatin kinazei-MB în ser, indică lezarea miocardului (infarct de miocard).
Infarct
Ore
Activitatea CK2 în plasmã la 24 ore dupã infarct
Activitatea LDH în plasmã la 36 - 40 ore de la infarct
Complexe multienzimatice
• Asamblări de proteine într-un complex, cu scopul de a creşte eficienţa globală a procesului.
• Rolul lor:• –cataliza coordonată a unei succesiuni de
reacţii;• –minimalizarea unor reacţii secundare.
• Exempl: acid gras sintetază, complexul piruvat dehidrogenazei, etc.
Clasificarea şi denumirea enzimelor
• Denumirea enzimelor• se pot utilza două modalităţi:
-adăugarea sufixului –ază la numele substratului (zaharază, urează, glucozidază)
-denumire după acţiunea specifică a enzimei (guanilat ciclază, lactat dehidrogenază, glutation reductază).
-denumiri particulare fără legătură cu reacţia catalizată: pepsină, chimotripsină, tripsină.
• Numele enzimei cuprinde:-denumirea substratului, -tipul reacţiei catalizate, -coenzima
• Fiecare enzimă este codificată de patru cifre, care definesc: -clasa; -subclasa; -sub-subclasa;-numărul de ordine al enzimei din şir.
Clasificarea enzimelor
• Sunt 6 clase de enzime după tipul de reacţie catalizat:
• 1.Oxidoreductaze• 2.Transferaze• 3.Hidrolaze• 4.Liaze• 5.Izomeraze• 6.Ligaze
Oxidoreductazele catalizează reacţii redox, de transfer de electroni sau de hidrogen.
• Subclase: • Dehidrogenazele catalizează transferul de
hidrogen de la substrat (SH2) pe o coenzimă redox (NAD+; NADP+; FMN; FAD):
SH2 + Co Sox + CoH2
• Reductazele catalizează transferul de hidrogen de la o coenzima redusă (adesea NADPH) la un acceptor:
Sox + CoH2 SH2 + Co
• Oxidazele catalizează transferul de echivalenţi reducători de la un substrat la dioxigen, reducându-l fie la apă, fie la peroxid de hidrogen:
SH2 + 1/2 O2 Sox + H2O
SH2 + O2 Sox + H2O2
• Peroxidazele catalizează transferul de echivalenţi reducători de la un substrat la un peroxid (HOOH sau R-OOH)
SH2 + HOOH Sox + 2 H2O
• Dioxigenazele încorporează dioxigenul în molecula de substrat (care cuprinde o legătură dublă):
CHCH + O2OCH CHO+
• Monooxigenazele încorporează numai un atom de oxigen în substrat, celalalt atom al dioxigenului este redus la apă.
Multe monooxigenaze sunt hidroxilaze care implică participarea sistemului redox: NADP+ - (NADPH + H+)
R-H + O2 + (NADPH + H+) R-OH + H2O + NADP+
Transferazele
catalizează reacţii de transfer a unei grupări de la un donor către un acceptor
• Subclase: Aminotransferaze (transaminaze) catalizează transferul unei grupări amino între un amino şi un cetoacid. Coenzima participantă este piridoxal fosfatul.
AX + BY AY + BX
COOHCHR1
NH2
COOHCR2
O
COOHCR1
O
COOHCHR2
NH2
+ +
• Aciltransferazele catalizează transferul restului acil de pe compuşi cu potenţial chimic ridicat
(R-CO~SCoA), pe acceptori potriviţi cu formare de esteri, amide, anhidride:
R-CO~S-CoA + R1-OH R-CO-OR1 + CoA-SH
• Fosforil transferazele (kinaze) catalizează transferul resturilor fosforil de pe ATP pe substraturi:
• Metiltransferazele catalizează transferul grupărilor metil, coenzima care poartă această grupare fiind tetrahidrofolatul (FH4).
Glucozã + ATP Glucozo-6-P + ADP
Hidrolazele
Subclase
• Esterazele care pot fi:
–carboxilesteraze (cu substrat R-COOR’)
–tiolesteraze (cu substrat R-CO -SR’)
–fosfomonoesteraze (substrat R-O-PO3H2)
–fosfodiesteraze sau fosfataze (substrat R-O-PO2H-O-R1)
• Glicozidaze• Peptidaze
A-B + H2O A-H + B-OH
Liazele
• catalizează reacţii de adiţie reversibile, la legături multiple.
• Anhidraza carbonică catalizează hidratarea dioxidului de carbon:
CO2 + H2O H2CO3
• Fumaraza catalizează hidratarea acidului fumaric la acid malic:
+ H2O HC
CH2
COOH
COOH
OH
Acid malic
COOH
C
C
HOOC
H
H
Acid fumaric
Fumaraza
• Sintazele catalizează legarea a două molecule fără implicarea ATP aminolevulinat sintaza)
Izomerazele
• catalizează reacţii de izomerizare:
Racemazele transformă un enantiomer dextrogir în enantiomerul levogir
L-Alanina D-Alanina
• Epimerazele schimbă configuraţia unui singur atom de carbon asimetric
• Izomerazele cis-trans modifică configuraţia unei duble legături
D-Glucozã D-Galactozã
Acid fumaric Acid maleic
• Mutazele schimbă poziţia unei grupări în moleculă
HC
H2C OPO3H2
COOH
OH HC
H2C OH
COOH
OPO3H2
Acid 3-fosfogliceric Acid 2-fosfogliceric
mutazã
Ligazele
• catalizează reacţii de condensare cuplate cu scindare de ATP
• Sinteza glutaminei catalizată de glutaminsintetază:
A-H + B-OH A-B
ATPADP + Pi
Acid glutamic + NH3 GlutaminãATP
Top Related