Regulacija enzimske katalize

Enzimska aktivnost je regulisana i odrazava fiziolosko stanje organizmabrzina enzimski katalisane reakcije zavisi od koncentracije supstratamatematicki se predstavlja Michaelis-Menten-ovom jednacinom

Ostali mehanizmi za regulaciju enzimske aktivnostiMehanizam povratne sprege (feedback)Najcesce prve reakcije metabolickog putaKovalentna modifikacija aminokiselinskih ostataka proteinaInterakcija sa modulator proteinimaVezuju se za enzimMenjaju konformaciju enzima i tako njegovu aktivnost

Regulacija koncentracijom supstrata i produkta k1 k3E + S ES P k2

Brzina (kolicina stvaranja produkta u jedinici vremena) svih enzima zavisi od koncentracije supstrata

Izrazava se

Michaelis-Menten jednacinomLineweaver-Burk (reciprocne vrednosti)

Km = (k2 + k3)/k1

[S] > KmVo = Vmax[S] < KmVo = Vmax [S] /Km[S] = KmVo = Vmax / 2

izoenzimi heksokinazeheksokinaza I Km 0.05 mMu eritrocitima (zavisni iskljucivo od glukoze)glukokinaza (jetra i pankreas) 5.0 6.0 mMjetra preuzima visak iz krvi glikogen

Regulacija enzimske aktivnosti inhibicijominhibitori supstance koje se vezuju za enzim i smanjuju brzinu katalizereverzibilna inhibicijainhibitor se vezuje za enzim nekovalentnolako se odvaja od enzima

Reverzibilni inhibitori (cesto sami produkti reakcije)prema odnosu supstrata i inhibitorakompetititivna inhibicijanekompetitivna inhibicijaakompetitivna inhibicija

kompetitivna inhibiticijainhibitor slican pravom supstratuinhibitor se takmici sa pravim supstratom za aktivno mestopovecava se Km, a Vmax ostaje istapovecanjem supstrata lako se prevazilazi ova inhibicija

nekompetitivna inhibicijasa nekompetitivnim inhibitorominhibitor se ne vezuje za mesto gde i supstrat menja se Vmax, Km ostaje istosa akompetitivnim inhibitorminhibitor se vezuje za kompleks enzim-supstrat menja se i Vmax i Km

Nekompetativna inhibicija

Regulacija enzimske aktivnosti konformacionim promenama (brza regulacija)alosterna aktivacija i inhibicijakovalentne modifikacije (fosforilacija)protein-protein interakcija (izmedju regulatorne i kataliticke subjedinice)proteoliticko razlaganje

alosterni aktivatori ili inhibitori se vezuju za enzim na neko drugo mestonastale konformacione promene uticu na kataliticko mestona taj nacin regulisu enzimsku aktivnost

Alosterna aktivacija i inhibicijaenzim obicno ima dve ili vise subjedinicaSubjedinice vezivanje supstrata za jednu subjedinicu menja konformaciju ostalih-kooperativno vezivanje supstrata primer Hb

alosterni efektorialosterni inhibitori imaju jaci uticaj od ostalih (kompetitivni, nekompetitivni, akomepetitivni) inhibitorane zauzimaju kataliticko mesto mogu delovati kao aktivatoriefekat alosternog efektora brz

Kovalentne modifikacijefosforilacijomsa protein kinazama ili protein fosfatazamau fosforilaciji ucestvuje ATP i -OH grupe Ser, Thr i Tyr

Protein-protein interakcijereceptor (protein) G proteinG protein adenilat ciklaza

Proteoliticko razlaganjeproenzimi (zimogeni)za aktivaciju neophodno proteoliticko razlaganje (ireverzibilno)himotripsinogen (tripsinom se konvertuje u himotripsin)kod koagulacije krvi (odrzavanje hemostaze -konstantne zapremine krvi)fibrinogen prelazi u fibrin delovanjem trombina (serin proteaza)aktivacija trombina koagulaciona kaskada

Hemoglobin kao alosterni proteinglobularni protein (4 subjedinice, 2alfa, 2 beta) u eritrocitimaprenosi kiseonik iz pluca u tkiva CO2 i H+ iz tkiva u plucanosi i otpusta NO (vazodilator)

HbA1, 2 (141 a.k.) i 2 (146 a.k.), 98%HbA2, 2 , 2 HbF, 2, 2

konformacione promene u tercijalnoj strukturi nakon vezivanja kiseonikaT stanje (mali afinitet za O2) i R stanje (visoki afinitet za O2)pozitivna kooperativnost prvog vezanog O2 (olaksava konformacione promene u drugim subjedinicama)

Agensi koji uticu na vezivanje kiseonikavodonikovi joni2,3-bisfosfogliceratkovalentno vezivanje CO2

vezivanje H+ smanjuje afinitet Hb za O2 (Borov efekat)

2,3-bisfosfoglicerat (u eritrocitima) otezava formiranje stanja za vezivanje O2 i tako smanjuje afinitet Hb za O2eritrociti promenom koncentracije 2,3-bisfosfoglicerata moduliraju vezivanje O2

CO2 se do pluca uglavnom transportuje kao bikarbonatdeo se vezuje za Hbu tkivima za deoksi konformaciju (stabilizuje je)preko amino grupa (karbamat)u plucima se vezuje O2 i oslobadja CO2