Enzymologie

ÚLCHKBCH2015

M. Kohutiar

Osnova

I. Základní principy enzymové reakce

II. Termodynamické a kinetické aspekty enzymové katalýzy

III. Mechanizmy enzymové katalýzy

IV. Izoenzymy a aktivita enzymů

Klinický význam

• ALT• AST• ALP• GMT• CK• LDH• …

I. Základní principy enzymové reakce

Enzymy

1. Vyšší reakční rychlost2. Mírnější podmínky reakce3. Vyšší specificita reakce4. Regulace

Substrátová specificita

Substrátová specificitastereospecificita

Substrátová specificitageometrická specificita

CH3CH2OH

CH3OH

CH3CHO

CH2O

etanol

metanol

acetaldehyd

formaldehyd

Substrátová specificitageometrická specificita

R

O

NH R

+ OH2 R

O

O-

+ H NH+

H

R

R

O

O R

+ OH2 R

O

O-

+ H O

R

H+

Stavba enzymu

Kofaktory

Regulace enzymové aktivity

1. Regulace množstvím přítomného enzymu2. Regulace enzymové aktivity

Názvosloví enzymů

1. Oxidoreduktázy2. Transferázy3. Hydrolázy4. Lyázy5. Izomerázy6. Ligázy

Názvosloví enzymů

• Triviální názvy: amyláza, trypsin, elastáza…• Systematický název: EC (Enzyme Commission)

EC 1.1.1.1 alkohol:NAD oxidoreduktázaTřída: oxidoreduktázyPodtřída: CH-OH donoryPodskupina: NAD(P)+ akceptoryPořadové číslo: alkoholdehydrogenáza

Názvosloví enzymůoxidoreduktázy

CH3CH2OH CH3CHOetanol acetaldehyd

NAD+ NADH + H

+

Názvosloví enzymůtransferázy

O O

NH2

OHOH

+ O

O

CH3

OH

O

NH2

CH3

OH

+ O O

O

OHOH

kyselina glutamová kyselina pyrohroznová

alanin kyselina -ketoglutarová

Názvosloví enzymůhydrolázy

P OH

O

OH

O

R

+ OH2 P OH

O

OH

OH +R

OH

ester kyselina alkohol

Názvosloví enzymůlyázy

Názvosloví enzymůizomerázy

O

OHH

HH

OHOH

H OH

H

O-P

O

OHH

OH

OH

HH

O-P OH

Názvosloví enzymůligázy

II. Termodynamické a kinetické aspekty enzymové katalýzy

Kinetika reakcí 0. řáduA→ P

Kinetika reakcí 1. řáduA→ P

Kinetika reakcí 2. řádu2 A→ P

Teorie přechodového stavu

/RT-EAeAk

Teorie přechodového stavu

Teorie přechodového stavu

Enzymová kinetika rovnice Michaelis-Mentenové

E + S ES E + P

SSVv

M

max

K

SSVv

M

max

K

Inhibice

1. Kompetitivní2. Nekompetetivní3. Akompetitivní4. Smíšená5. Allosterická (aktivace/inhibice)

→ podrobně seminář příští týden

III. Mechanizmy enzymové katalýzy

Mechanizmy enzymové katalýzyvznik ES komplexu

• Aktivní místo: často hydrofobní kapsa uvnitř nebo na

povrchu enzymu umožňující vazbu substrátu

• Odstranění solvatačního obalu• Vazba na povrch enzymu• Reakce

Mechanizmy enzymové katalýzyFisher vs. Koshland

Mechanizmy enzymové katalýzyFisher vs. Koshland

Mechanizmy enzymové katalýzy

1. Acidobazická katalýza (kyselá/zásaditá)2. Kovalentní katalýza – elektrofilní/nukleofilní3. Katalýza kovovými ionty4. Elektrostatická katalýza5. Proximitní a orientační efekt

Mechanizmy enzymové katalýzyacidobazická katalýza

Mechanizmy enzymové katalýzykovalentní katalýza

CH3

O

OH

O

CO2 + CH3 CH3

O

Mechanizmy enzymové katalýzykovalentní katalýza

CH3

O

OH

O

CO2 + CH3 CH3

O

CH2 CH3

NR H

CO2CH3

O

O-

N+

R H

CH3 CH3

OH2O

Mechanizmy enzymové katalýzykatalýza kovovými ionty

Mechanizmy enzymové katalýzy

1. Elektrostatická katalýza Rozdělení nábojů kolem aktivního místa

enzymu vede k stabilizaci přechodového stavu

2. Proximitní a orientační efekt Vhodný prostorový vztah reaktantů (přiblížení a orientace)

IV. Izoenzymy a enzymová aktivita

Izoenzymy

• Katalyzují stejnou reakci, ale mají jinou strukturu

Enzymová aktivita

• 1 Katal: množství enzymu, které katalyzuje přeměnu 1 mol substrátu za 1 sekundu

• 1 Unit: množství enzymu, které katalyzuje přeměnu 1 mikromol substrátu za 1 minutu

1U=16,67nkat

Děkuji za pozornost…dotazy?