ENZIMELE CATALIZATORII VIETII

METALOENZIME

ENZIMELE CATALIZATORII VIETIIMETALOENZIMEConsideraii generaleReaciile chimice ce au loc n organismele vii, n condiii de presiune i temperatur relativ joase i pH bine definit, nu se pot realiza, la vitezele apreciabile care le caracterizeaz, dect admind intervenia unor catalizatori deosebit de eficieni. Aceti catalizatori eficieni sunt produi chiar de organism, sunt de natur proteic i poart numele de ENZIME (de la grecescul zymosis ferment). Termenul de enzima a fost introdus de Friedrich Wilhelm Kuhne n 1878.

Ele se pot defini, deci, drept proteine cu aciune catalitic; aproape toate moleculele - enzim, cunoscute pn acum, dintre care multe obinute sub form cristalin (ureaza 1926) au structur proteic. Numrul enzimelor este de ordinul miilor cci, n lumea vie, fiecrei molecule organice, existente, trebuie s-i corespund cel puin o enzim, care s participe la sinteza i/sau degradarea ei.Enzimele au un rol esenial n biosinteza i degradarea substanelor din materia vie, ntlnindu-se n toate organismele animale, vegetale i n microorganisme, mai fiind denumite din aceast cauz biocatalizatori.

Imagine de tip panglic a enzimei TIM (triozo-fosfat-izomeraza), care catalizeaz conversia reversibil a izomerilor dihidroxiaceton fosfat i D gliceraldehida 3 fosfatStructura enzimelor

Enzimele sunt substante de natur proteic. Acestea reprezint macromolecule, compuse din lanuri polipeptidice, avnd o mas molecular ntre 10.000 - 1.000.000.

Enzimele sunt molecule solubile, coloidale, produse de celulele vii. Toate enzimele sunt proteine globulare cu o structur complex 3-D, capabila sa lege moleculele substratului pe suprafata ei.

Nomenclatura

Nomenclatura enzimelor nu este dificil. Aceasta se bazeaz pe 2 factori:

substratul asupra cruia acioneaz enzima:

cum reacioneaz enzima cu substratul dat.

De exemplu: piruvat decarboxilaza - enzima care ndeprteaz grupa carboxil de la piruvat.Clasificarea enzimelor Dup natura substratului

Oxido-reductaze Transferaze Hidrolaze Liaze Isomeraze Ligaze

1. Oxido-reductaze Acest grup de enzime catalizeaza reaciile de oxido-reducere ntre dou substraturi S i S '. S (reducator) + S "(oxidant) S (oxidant) + S" (reducator)

De exemplu, dehidrogenaza, oxidazele, hidroxilazele, peroxidazele, oxigenazele etc

2. Transferaze

Enzime care catalizeaza transferul unei grupari, G (altele dect hidrogenul) ntre o pereche de substraturi, S i S' sunt numite transferaze.

S-G + S S + S-G

Ele catalizeaza transferul unei grupari carbonil, aldehid sau ceton, sau grupari care contin fosfor sau sulf.

3. Hidrolaze

Aceste enzime catalizeaza hidroliza substraturilor, precum esteri, eteri, peptide, acid-anhidride, C-C, halogenuri, legaturi P-N etc

4. Liaze

Aceste enzime catalizeaza eliminarea gruparilor din substraturi prin alte mecanisme dect hidroliza,, lsnd legturi duble. X-C-C-Y C=C + X-Y

Ele acioneaz pe legaturi C-C, C-O, C-N, C-S si C-X.

5. Izomeraze Acestea catalizeaza interconversia izomerilor optici, geometrici sau de poziie, prin reamenajarea intermolecular de atomi sau grupuri de atomi. De exemplu, racemazele, epimerazele, izomeraza cis-trans etc

6. Ligaze sau sintetaze Acest grup de enzime catalizeaza legarea a doi compui, utilizand energia pusa la dispoziie prin ruperea simultana a unei legaturi pirofosfat n ATP sau un compus similar. Ele actioneaza la legaturile C-O, C-S, C-C i C-N. Dupa provenienta: enzime metabolice, care sunt produse n interiorul corpului enzime digestive, care sunt, de asemenea, produse n organism enzime alimentare, care sunt produse in organismul produselor alimentareEnzime metabolice: au responsabilitatea de a intreine organele, esuturile i sngele. sunt necesare pentru cresterea celulelor si repararea i conservarea tuturor organelor si esuturilor corpului. iau proteinele, grsimile i hidraii de carbon i ii modifica in celule i esuturi lucratoare. elimina, de asemenea, materiile uzate din celule, mentinandu-le de curate si sanatoase. Enzime digestive: ajuta la digestia alimentelor, a absorbiei i eliberarii de nutrieni n ntreg organismul. cele mai cunoscute enzime digestive sunt produse in pancreas si intestinul subtire, care sunt ulterior fiind transportate n stomac. Fiecare enzima este specifica exact pentru un compus care se rupe sau se sintetizeaz. trei dintre cele mai importante enzime digestive sunt proteaza (actioneaza asupra proteinelor), amilaza (acioneaz asupra carbohidratilor) i lipaza (pentru ruperea grsimilor). Enzime alimentare

sunt rezultate exclusiv din fructe crude, legume i surse suplimentare. ca i enzimele digestive, ele permit organismului sa digere alimentele prin descompunerea unei varietati de substante nutritive - proteine, grsimi, carbohidrai, vitamine i minerale - n cei mai mici compui posibili. sunt absolut necesare in mentinerea optima a sanatatii. joac un rol semnificativ de predigestia alimentelor n stomacul superior. suplimentarea de enzime alimentare este esenial, pentru c astzi produsele alimentare sunt prelucrate sau gtite. Cele mai multe enzime alimentare sunt distruse la temperaturile de procesare ale alimentelor. enzimele alimentare sunt extrem de sensibile la temperaturi de peste 118 F. Cnd alimentele sunt incalzite, acestea pot pierde 100% din enzime i de pn la 85% din vitamine.

Pentru o dieta echilibrata, sunt necesare toate tipurile de enzime n cantiti corespunztoare.Dup reactivitate

Apoenzim - enzim care devine activ numai la unirea cu anumite substane de natur non-proteic;

Coenzim sau cofactor - substan de natur non-proteic, ce-i confer activitate enzimatic apoenzimei;

Holoenzim - macromolecula rezultat n urma unirii coenzimei cu o apoenzima.Caracteristicile enzimelor

1. Natura coloidala : Datorit dimensiunilor mari, enzimele au viteze de difuzie extrem de sczute i formeaza sisteme coloidale.

2. Natura catalitic: Enzimele actioneaza ca si catalizatorii, marind viteza chimica de reactie. Ele nu particip n mod normal ntr-o reacie sau dac fac acest lucru, ele sunt recuperate, fr a suferi nici o modificare. Acesta este motivul pentru care sunt necesare n cantiti mici pentru a cataliza transformarea unei mari cantiti de substrat.

3. Specificitatea: Enzimele sunt specifice n aciunea lor. Ele sunt capabile sa actioneze doar asupra unui substrat sau numai asupra uneia dintre formele izomerilor optici, L sau D sau geometrici, cis - trans. Enzimele sunt numite popular "biocatalizatori" pentru ca optimizeaza activitatea celulelor, minimiznd n acelai timp cantitatea de energie (energia de activare) necesar pentru a obine o reacie specific.

Mecanismul de aciune enzimaticRolul enzimei este acela ca ele sunt specifice pentru o molecul i convertesc aceasta molecul la produsi in urma unei reactii chimice. Aceste molecule sunt substraturi. Aceast identificare a moleculei are loc printr-o zona de pe enzim cunoscut ca "situs activ".Un situs-activ este un buzunar prezent pe suprafaa enzimei. Acesta poate recunoate substratul corespunztor cu ajutorul grupei funcionale prezenta pe situs-ul activ.Situs-ul activ conine:a) situs-ul de legaturab) situs-ul catalitic

Situs-ul de legatura conine grupuri de compui chimici care se pot lega strans de substrat.

Situs-ul catalitic este zona n care are loc efectiv cataliza. Gruparile din acest situs au tendina de a converti substratul la produs. Acest lucru are un rol-cheie n rolul enzimei, la rndul su!

Enzima formeaz cu substratul un produs intermediar reactiv, cu o via scurt. Sub aceast form intermediar, substratul intrat n reacie sufer modificri electronice sub aciunea centrilor activi ai enzimei, rezultnd produsul de reacie.Enzima i substratul produc o reacie intermediara. Producerea acesteia are o energie de activare mai mic dect reacia dintre reactanti fr catalizator.

Schema simplificatCalea A: reactant 1 + reactant 2 -> produs Calea B: reactant 1 + enzim -> intermediar Intermediar + reactant 2 ->enzima + produs Deci, enzima este utilizata pentru a forma un produs intermediar, dar atunci cnd aceasta reacioneaz cu un alt reactant se formeaza din nou enzima.

Mecanismul enzimelor poate fi explicat cu urmatoarele dou modele:Modelul lacat cheie

Acesta este cel mai simplu model de a reprezenta modul n care functioneaza o enzim. A fost propus pentru prima oara de Emil Fischer n 1894. Substratul se incadreaza pur i simplu n situs-ul activ al enzimei pentru a forma un produs intermediar. Se spune c att substratul cat i enzima au forme geometrice complementare, pentru ca acestea s se lege ferm ca o cheie ntr-un lacat. Lacatul este enzima i cheia este substratul. Prin urmare, acest model este cunoscut sub denumirea de lacat cheie (lock and key).

Modelul lock and key

Modelul indus

Modelul indus, propus de Daniel Koshland n 1958, este un model mai sofisticat, care se bazeaz pe faptul c moleculele sunt flexibile, datorita legaturilor simple, covalente, care se pot roti.

Enzimele sunt flexibile n structura lor. Ele isi modifica forma in timp ce moleculele substratului se apropie. Schimbarea formei este indusa de apropierea moleculei substratului.Lanurile de amino-acizi sunt responsabile pentru aceast flexibilitate a situs-ului activ al enzimei. Avantajul schimbarii structurii situs-ului activ este de a se modela n poziia precis, aceasta facand funcionarea catalitica corecta.

Factorii care influeneaz activitatea catalitic a enzimelor

Temperatura

Odata cu creterea temperaturii, moleculele reacante au din ce in ce mai multa energie cinetic. Astfel cresc sansele unei coliziuni reusite si creste viteza de reactie. Exist o anumit temperatur la care activitatea unei enzime catalitice este maxima (vezi grafic). Aceast temperatur optim este de obicei n jurul temperaturii corpului uman (37,5 C) pentru enzimele din celulele umane. Peste aceast temperatur structura enzimei incepe sa se modifice (denatureze), deoarece la temperaturi mai ridicate legaturile intra-i intermoleculare se rup in timp ce moleculele enzimelor au energie cinetic mai mare. pH-ul

Fiecare enzim funcioneaz ntr-o marja de pH destul de restransa. Exist un pH la care activitatea sa este maxima (pH optim). Aceasta se intampla datorita schimbarilor de pH care pot forma si rupe legaturile intra- si intermoleculare, schimband forma enzimei i, prin urmare, eficacitatea sa.Concentraia de enzim i a substratului

Viteza de reacie a unei catalize enzimatice depinde de concentraia enzimei i a substratului. Pe masura ce concentraia amandurora creste, viteza de reacie creste (vezi grafice). Pentru o concentraie de enzim data, viteza de reactie creste o data cu crestera concentratiei substratului pn la un punct, peste care orice cretere nu produce nici o schimbare semnificativ a vitezei de reacie. Acest lucru se datoreaz faptului c situs-ul activ al moleculei enzimei la un moment dat este saturat cu substratul. Complexul enzima/substrat trebuie s disocieze pentru a lega mai mult substrat.Cu condiia ca concentraia substratului sa fie mare i pH-ul i temperatura sa fie constante, viteza de reacie este proporional cu concentraia enzimei.Asemanari si deosebiri intre catalizatori si enzime

Enzimele se aseamn cu catalizatorii anorganici n mai multe privinte, dar si difer de ei n multe alte caracteristici. Aceste asemnri i deosebiri sunt rezumate n tabelul urmtor.

ASEMANARIDEOSEBIRI

Ambii sunt necesari in cantitati mici

Ambii maresc viteza de reactie, dar nu o pot initia

Ambii conduc la micsorarea energiei de activare

Ambii se pot combina temporar cu molecula substratului

Ambii nu sufera nici o modificare in compozitie si pot fi utilizati din nou

Ambii nu modifica natura si cantitatea de produse finite

Reactiile catalizate de ambii sunt reversibile Enzimele sunt proteine complexe, iar catalizatorii sunt molecule anorganice

Enzimele au o masa molara foarte mare, in timp ce catalizatorii au masa molara mica

Enzimele catalizeaza reactii specifice, in timp ce catalizatorii au o gama larga

Enzimele sunt afectate de temperatura si pH, dar nu si catalizatorii

Enzimele sunt reglementate de anumite substante numite cofactori, dar nu si catalizatorii

Enzimele pot fi usor inactivate, dar nu si catalizatorii

Rol n organisme: Buna functionare a celulelor;

Descompunerea moleculelor mari;

Accelereaz procesele metabolice;

Coordoneaz unele etape ale ciclului metabolic;

Anihilarea radicalilor liberi;

Eseniale pentru digestia complet i absorbia nutrienilor; Detoxifierea ficatuluiMETALOENZIMEMetalele joac rol n aproximativ o treime dintre enzimele cunoscute. Metalele pot fi un co-factor sau pot fi incluse n molecul, acestea fiind cunoscute sub numele de metaloenzime. Un lucru de retinut in studiul metaloenzimelor este c acestea sunt incredibil de diverse i funcioneaza ntr-o multitudine de procese fiziologice importante. Metaloenzimele sunt proteine care functioneaza ca o enzim i care conin metale implicate in legaturi puternice cu proteinele ce le inconjoara. n proteine, cum ar fi hemoglobinele i citocromele, metalul este Fe2 + sau Fe3 + si face parte din gruparea proteticeahem. n alte metaloenzime metalul face parte din structura moleculei enzimei. Ionul de metal nu poate fi ndeprtat fara distrugerea structurii enzimei. Molecule care includ metale: fosfotransferaze, care conin Mg2 +, alcool dehidrogenaza - Zn2 +; arginaza - Mn2+; ferredoxin, Fe2 +, i citocrom-oxidaza, Cu2 +.Funcia principal a metalului este de a ajuta la transferul de electroni. Aminoacizii din lanturile peptidice contin grupari care pot forma legaturi covalent-coordinative cu atomul de metal. Gruparile libere amino i carboxi se leaga de metal, afectand structura enzimei si determinandu-i o conformaie activa. Multe enzime pot servi ca grupari electrofile , iar unele ca grupari nucleofile. Aceast versatilitate explic apariia frecventa a metalelor n enzime. Unele metaloenzime includ hemoglobine, citocrome, fosfotransferaze, alcool dehidrogenaze, arginaze, ferredoxin i citocrom-oxidaza. Metale se gasesc de obicei n site-ul activ al enzimei. Metalele se aseamn cu protonii (H +) n sensul c sunt electrofili si sunt capabili s accepte o pereche de electroni pentru a forma o legtur chimic. n acest mod, metalele se comporta ca acizi, reactionand cu liganzi anionici i neutri. Dimensiunea relativ mare a metalelor fata de protoni este compensat de capacitatea lor de a reaciona cu mai mult de un ligand. Metalele reactioneaza de obicei cu doi, patru sau ase liganzi. Un ligand este orice molecula cu care metalul interactioneaza. n cazul n care un metal este legat cu doi liganzi se va forma un complex liniar. n cazul n care reacioneaz cu patru liganzi metalul se va situa n centrul unui ptrat cu structura plana sau se va forma o structura tetraedrica, iar cnd reactioneaza cu ase liganzi, metalul este situat in centrul unui octaedru.Metaloenzimele pot fi reglate n mai multe moduri, fiind un grup atat de divers. O modalitate de reglare a metaloenzimelor este nivelul pH-ului. Nivelul pH-ului poate perturba fluxul de electroni, pe care metalul l-ar facilita in mod obisnuit. n acest fel, nivelul pH-ului ar putea inhiba eficiena global a metaloenzimei. Ca toate enzimele, forma activ a site-ului este crucial. Ionul de metal este situat ntr-un buzunar a crei form se potrivete cu substratul. Ionul de metal catalizeaza reactii care sunt dificil de realizat n chimia organic. Exemple de metaloenzimeIonEnzime continand acest ion

MagneziuGlucose 6-fosfatazaHexokinazaDNA polimeraza

Vanadiuvanabinaza

Manganarginasaza

FierCatalazaHydrogenazaIRE-BPAconitaza

NichelUreazaHydrogenaza

CupruCytochrome oxidazaPlastocianinLaccaza

ZincAlcohol dehydrogenazacarboxypeptidazaAminopeptidaza

MolibdenNitrate reductaza

SeleniuGlutathione peroxidaza

altiMetallothioneinPhosphataza

Anhidraza carbonica CO2 + H2O H2CO3

In absena unui catalizator aceast reacie este foarte lenta, dar destul de rapida n prezena ionilor de hidroxid: CO2 + OH- HCO3- O reacie similar cu aceasta este aproape instantanee cu anhidraza carbonica. Partea activa in anhidraza carbonica este bine-cunoscuta de la un numr de structuri cristaline. Aceasta const ntr-un ion de zinc coordinat cu trei atomi de azot imidazol de la trei uniti de histidin. A patra zona de coordinare este ocupat de o molecul de ap. Sfera de coordinare a ionului de zinc este aproape tetraedrica. Sarcina pozitiva a ionului de zinc polarizeaza molecula de apa coordinat i atacul nucleofil din partea dioxidului de carbon (anhidrid carbonic) s desfasoara rapid. Ciclul catalitic produce ioni de bicarbonat i ioni de hidrogen, ca in echilibrul: H2CO3 HCO3- + H+

favorizand disocierea acidului carbonic la valorile pH-ului biologic.

Situs-ul activ al anhidrazei carboniceCele trei coordonari cu resturi de histidin sunt reprezentate cu roz, hidroxidul n rou i alb, iar zincul n mov.

Zincul poate avea, de asemenea, un rol diferit n enzime, cum ar fi rolul pe care l joaca n anhidraza carbonica. Aici meatlul se leag de H2O si o face suficient de acida incat sa pierda un proton i s formeze legaturi Zn-OH. Zincul metalic servete ca un nucleofil pentru substrat. Deoarece zincul are capacitatea de a aciona ca un electrofil sau ca o surs a unei grupari nucleofile este incorporat i utilizat de numeroase enzime.Vitamina B12 enzimele ,dependente de ea

Vitamina B12 catalizeaza transferul de grupe metil (-CH3) ntre doua molecule, ceea ce presupune ruperea de legaturi C - C, un proces care necesita energie multa n reacii organice. Ionul de metal reduce energia de activare a procesului prin formarea unei legaturi tranzitorii Co-CH3. Structura coenzimei a fost determinata de Dorothy Hodgkin i colectivul lui, pentru care a primit un premiu Nobel. Ea contine un ion de cobalt (II), coordinat cu patru atomi dintr-un inel heterociclic, iar o a cincea coordinare este cu un atom de azot dintr-o grupa de imidazol. n stare de repaus este o legatura Co C, cu un atom de carbon 5 'de adenozin.. Acesta este un compus natural organometalic, ceea ce explic funcia sa, n reacii de trans-metilare, cum ar fi reacia efectuata de sintazmetionina.

Vitamina B12

Reactie catalizata de sintazmetioninaNitrogenaza (fixator de azot)

Fixarea azotului atmosferic este un proces consumator de foarte multa energie, deoarece implic ruperea legturii triple foarte stabile dintre atomii de azot. Enzima nitrogenaza este una dintre puinele enzime care pot cataliza acest proces. Enzim se gaseste n anumite bacterii. Exist trei componente ale aciunii acesteia: un atom de molibden de la site-ul activ, clusterele de fier-sulf, care sunt implicate in transportul de electroni necesari pentru a reduce azotul i o surs de energie abundenta. Energia este furnizat de o relaie simbiotic ntre bacterie i o plant gazd, adesea o legum. Relaia este simbiotica, deoarece planta furnizeaz energie prin fotosintez i beneficiaza de obinerea de fixarea a azotului. Reacia poate fi scris simbolic ca:

N2 +16 MgATP +8e- 2NH3 + 16 MgADP +16 Pi + H2

unde Pi reprezinta fosfatul anorganic. Structura precis a site-ului activ a fost dificil de stabilit.. Acesta pare s conin un cluster MoFe7S8 care este capabil sa lege molecula azot i s permit initierea procesului de reducere a [17]. Electronii sunt transportati de ctre cluster-ul "P" , care conine doi clusteri cubici de Fe4S4 unite de punti de sulf.

Nitrogenaza

Superoxid-dismutaza

Structura unitii monomerice de superoxid-dismutazei 2 la om

Ionul superoxid, O2 - este generat n sistemele biologice prin reducerea oxigenului molecular. Acesta are un electron nepereche, astfel c se comport ca un radical liber. Este un agent oxidant puternic. Aceste proprieti fac ionul superoxid foarte toxic, ceea ce constituie un avantaj prin eliminarea de catre fagocite a microorganismelor intruse. n caz contrar, ionul superoxid trebuie s fie distrus nainte de a aduce un prejudiciu nedorit ntr-o celul. Enzima superoxid- dismutaza ndeplinete aceast funcie foarte eficient .Starea de oxidare formal a atomului de oxigen este . n soluii cu pH neutru, ionul superoxid disproportioneaza in oxigen molecular si peroxid de hidrogen.

2 O2 + 2 H+ O2 + H2O2n biologie acest tip de reacie se numeste dismutatie. Aceasta implic att oxidarea, cat si reducerea ionilor superoxid. Grupul de enzime superoxid dismutaza, abreviat SOD, crete viteza de reacie apropiind-o de viteza limita de difuzie. Cheia aciunii acestei enzime este un ion metalic cu starea de oxidare variabila, care poate aciona fie ca un agent oxidant, fie ca un reductor.

Oxidare: M(n+1)+ + O2 Mn+ + O2Reducere: Mn+ + O2 + 2H+ M(n+1)+ + H2O2.

n SOD-ul uman metalul activ este cuprul, ca Cu2+ sau Cu+, coordonat tetraedric de patru resturi de histidina. Aceast enzim conine, de asemenea, ioni de zinc. Alte izoenzimele pot conine fier, mangan sau nichel. Ni-SOD este deosebit de interesant, deoarece implic nichel (III), o stare de oxidare neobinuita pentru acest element.

Proteine ce contin clorofila

Clorofila joac un rol crucial n fotosintez. Aceasta conine magneziu nchis ntr-un inel chlorin. Ionul de magneziu nu este implicat direct n funcia fotosintetica i poate fi nlocuit cu ali ioni bivaleni cu pierderi mici de activitate. Rolul principal ii revine inelului chlorinic care absoarbe fotonul, a crui structur electronica este bine adaptat scopului su. Iniial, absorbia unui foton produce excitarea unui electron dintr-un nivel de energie Q ntr-o stare de singlet. Starea excitat sufer o schimbare de intersistem de la stare de singlet la stare triplet, n care exist doi electroni cu spin paralel. Aceast specie este, efectiv, un radical liber, i este foarte reactiv i permite transferul unui electron la acceptori care sunt adiacente clorofilei n cloroplaste. n proces clorofila este oxidata. Ulterior, n ciclul fotosintetic, clorofila este redus din nou.. Aceast reducere atrage n cele din urm electronii din apa, rezultnd oxigen molecular ca produs final de oxidare.

Clorofila

Procesul de fotosinteza

FosfotransferazaAtomul de Mg2 + servete din nou la transferul de electroni.

Alcool dehidrogenaza

O metaloenzima de zinc cu specificitate mare. Ea oxideaza o serie de alcooli alifatici i aromatici la aldehidele si cetonele corespunztoare, folosind NAD + drept coenzima.

Arginaza

Ionul de metal Mn2 + este folosit in transferul de electroni.

Ferodoxina

O proteina transportatoare de electroni implicata n procesul de transfer al unui singur electron.

Citocrom oxidaza

Ionii de cupru accepta cu uurin electronii indepartati din substrat i ii pot transfera la fel de uor unei molecule de oxigen.

Carboxipeptidaza A

Carboxipeptidaza A este o metaloenzima de zinc care rupe lanturile peptidice n digestia proteinelor. Ionul de zinc continut de enzima in situs-ul su activ joac un rol-cheie n aceast funcie. Ionul de zinc servete drept catalizator metalic si faciliteaza hidroliza. Substratul se potrivete n buzunarul hidrofob al carboxipeptidazei A, iar zincul se leag de gruparea carboxil a substratului, ajutand la stabilizarea complexului enzima-substrat. n acest exemplu, ionul de zinc se comporta ca un acid i stabilizeaz dezvoltare O-, in timp ce apa ataca gruparea carbonil. Carboxipeptidaza A este o exopeptidaza care hidrolizeaz oligopeptidele pe rand din capatul C-terminal al lantului polipeptidic. CPA este specifica pentru lanuri laterale hidrofobe, fiind strns legata de enzima digestiva complementara, Carboxipeptidaza B (CPB). Aceast relaie complementar ntre CPA i CPB este foarte asemntoare cu cea a grupului foarte strans legat al non-metaloenzimelor sistemului digestiv, chemotripsina i tripsina. Totusi, tripsina i chemotripsina sunt endopeptidaze care catalizeaza hidroliza legaturilor peptidice non-terminale. Dup cum a fost declarat CPA hidrolizeaz preferential peptidele, atunci cnd reziduul terminal este fie hidrofob, fie aromatic sau o grupare alifatica ramificata. Legarea este de asemenea stereospecifica, deoarece gruparea terminala trebuie s fie n configuratie L.

Rolul Zn in metabolismZincul este esential pentru toate formele de via, cu un continut mediu la omul adult de cca. 3 grame, care poate fi reglat prin dieta. Influena zincului se datoreaza prezenei sale n enzime, cu funcii care sunt att structurale cat i catalitice. Fr un aport adecvat de zincul n regimul alimentar al unei persoane, activitatea enzimelor ar fi inhibate.O nelegere a rolurilor multiple pe care zincul le joaca n sistemele biologice necesit o apreciere corespunztor detaliat a modului n care chimia zincului este influentata de mediul sau de coordinare. Cel mai cunoscut motiv structural n enzimele zincului este unul n care zincul, in centrul unui tetraedru, este ataat scheletului proteinei de trei resturi de aminoacizi, al patrulea site fiind ocupat de ligandul - apa sau hidroxid cu rol catalitic, [{XYZ}ZnIIOHn] , dup cum este ilustrat mai jos.

Resturile care leaga zincul de proteine sunt o combinatie tipica a His(N), Glu (O), Asp (O), sau Cys (S), care furnizeaza donori : azot, oxigen, sulf. n pofida similitudinii generale a multor situs-uri active din enzimele zincului in ceea ce priveste structura traedrica comuna [{XYZ) (ZnII-OH2], fiecare enzim de zinc ndeplinete o funcie diferit.

Analogi sintetici ai enzimelor zincului

O introspecie n structurile i mecanismele de aciune ale enzimelor este adesea obinut prin studierea analogilor sintetici, adic molecule mici, care se seamn cu situs-urile structurale i funcionale ale enzimelor. Pentru a atinge acest obiectiv, am fcut uz considerabil de liganzi tripodali pentru a furniza gruparile de donori X, Y i Z pentru a imita resturile celor trei proteine care leag zincul pe site-ul activ. n particular liganzii tris (pirazolil) borat,] [TpRR`] i tris (mercaptoimidazolil) borat, [TmR], furnizeaza trei donori de azot i trei de sulf pentru a se plia pe enzimele de zinc i pe proteinele bogate in azot (de exemplu, anhidraza carbonica) i site-urile active bogate in sulf (de exemplu proteinele reparatoare de ADN - Ada).

De exemplu, sistemul tris (pirazolil) hidroborat a permis observarea direct a celor trei specii de zinc corespunzatoare intermediarilor propusi de zinc ai mecanismului de aciune a anhidrazei carbonice, i anume apa, hidroxidul i complecsii bicarbonati.