docReakcje enzymatyczne - WFiIS
download 
Reklamacja Transkrypt
Reakcje enzymatyczne - WFiIS
Reakcje enzymatyczne Enzym – białko katalizujące reakcje chemiczne w układach biologicznych (przyśpieszają reakcje przynajmniej 106 raza) 1878, Wilhelm Kuehne, użył po raz pierwszy określenia enzym (w zaczynie) Co to jest enzym? Grupy katalityczne enzymu. Model Michaelisa-Mentena. Hamowanie reakcji enzymatycznych. 1. Aktywne katalitycznie. 2. Specyficzne ?? ze względu: - na reakcję - substrat. w płucach CO2 + H 2O ⇔ H 2CO3 Np.: Uwadnianie dwutlenku węgla 107 raza anhydraza węglanowa (105 cząsteczek CO2 /s) w komórkach Květoslava Burda, AGH WFiIS Květoslava Burda, AGH WFiIS Szybkość reakcji 1913, L. Michaelis Reakcje enzymatyczne Max. szybkość reakcji Energia swobodna Reakcja niekatalizowana wymaga wyższej energii aktywacji niż Vmax/2 reakcja katalizowana Substraty Nie ma różnicy w energii swobodnej pomiędzy reakcją katalizowaną a niekatalizowaną Produkty KM Kierunek reakcji Min. energia aktywacji zabezpiecza przed samoczynnymi reakcjami. Uwaga: Wysycenie obserwuje się tylko w reakcjach katalizowanych. Różne czynniki zmieniające energię aktywacji: strukturalne, pH, temperatura, ... Květoslava Burda, AGH WFiIS Květoslava Burda, AGH WFiIS Stężenie substratu Stała Michaelisa Równowaga reakcji enzymatycznej substrat enzym k1[ E ][ S ] = (k 2 + k3 )[ ES ] kompleks enzymsubstrat k3 k1 Założenie !!!: tworzenia produkt + E [E] << [S] rozpadu [S] ~ const [E] = [E]cał – [ES] i szybkość katalizy V = k3 [ ES ] Kompleksu [ES] Vmax = k3[ Ecał ] k2 Równanie Michaelis’a - Menten Stała Michaelis’a V = Vmax Liczba obrotów enzymu 600 000 obr/s anhydraza węglanowa [S ] [S ] + K M KM = (k1 + k3) / k1 = [E][S] / [ES] KM to stężenie substratu, dla którego szybkość reakcji osiąga połowę wartości maksymalnej. Květoslava Burda, AGH WFiIS Květoslava Burda, AGH WFiIS 1 1 K 1 = + M V Vmax Vmax [ S ] Inhibicja kompetecyjna (zachowuje stałą maksymalną szybkość reakcji) 1/V 1/V Punkt przecięcia z osią y + inhibitor Nachylenie - inhibitor 1 / Vmax Punkt przecięcia z osią x - 1/ KM 1 / [S] 1 / [S] 1 1 K = + M V Vmax Vmax Květoslava Burda, AGH WFiIS ⎛ [I ] ⎞ 1 ⎜⎜1 + ⎟⎟ ⎝ Ki ⎠ [S ] Ki = [ E ][ I ] [ EI ] Květoslava Burda, AGH WFiIS Inhibicja niekompetecyjna Hamowanie reakcji enzymatycznych (maksymalna szybkość reakcji zmniejsza się) 1/V + inhibitor kompetecyjne gdy [E] maleje - inhibitor niekompetecyjne gdy Vmax maleje 1/V=1/Vmax+KM/Vmax(1+[I]/Ki)(1/[S]) 1 / Vmax 1/V=1/V’max+KM/V’max(1/[S]) V’max= Vmax/(1 +[I]/Ki) 1 / [S] 1 1 = V Vmax ⎛ [I ] ⎞ KM ⎜⎜1 + ⎟⎟ + ⎝ K i ⎠ Vmax ⎛ [I ] ⎞ 1 ⎜⎜1 + ⎟⎟ ⎝ Ki ⎠ [S ] [ E ][ I ] Ki = [ EI ] Květoslava Burda, AGH WFiIS Mechanizmy regulujące allosteryczne Nie stosuje się kinetyki Michaelisa-Mentena Květoslava Burda, AGH WFiIS Kinetyka Michaelis’a – Menten nie obowiązuje dla enzymów allosterycznych. Allosteryczne miejsce enzym Miejsce aktywne Pierwszy krok reakcji Jednostka regulująca Jednostka katalizująca Nie ma tworzenia produktu Forma nieaktywna Allosteryczne miejsce Květoslava Burda, AGH WFiIS Tworzenie produktu Forma aktywna Produkt końcowy Hamujące sprzężenie zwrotne Substrat Květoslava Burda, AGH WFiIS Miejsce aktywne Inhibitor allosteryczny Mioglobina 1965 J.Mond, J.Wyman i J-P Changeux Dimer o dwóch możliwych stanach RR lub TT Jednoprzejściowy model allosteryczny (związanie pierwszej cząsteczki powoduje Przejście cząsteczki z formy TT w RR) - efekt homotropowy - efekt heterotropowy Dwie formy enzymu: T - małe powinowactwo do substratu R - duże powinowactwo do substratu Stała równowagi L = [T0] / [R0] Kr – stała dysocjacji dla układu w stanie R Kt – stała dysocjacji dla układu w stanie T Kp – prawdopodobieństwo tworzenia produktu Współczynnik wiązania 0<c<1 Reakcja allosteryczna Květoslava Burda, AGH WFiIS Květoslava Burda, AGH WFiIS Szybkość reakcji: Stałe stężenie enzymu: Gdy substrat wiązany jest tylko przez formę R: α (1 + α ) V = Vmax L + (1 + α ) 2 , gdzie W tym modelu inhibitor łączy się z formą T, a aktywator z formą R. Květoslava Burda, AGH WFiIS Kooperatywne wiązanie substratu w modelu jednoprzejściowym. Květoslava Burda, AGH WFiIS D. Koshland model sekwencyjny oddziaływań allosterycznych Dozwolone są stany mieszane RT (nie ma zachowania symetrii podjednostek enzymu jak w modelu jednoprzejściowym) Wiązanie podstawnika w jednej podjednostce wpływa na wiązanie substratu w innej podjednostce enzymu. Kinetyka wg Michaelis’a - Menten’a Założenia: Rozszerzony model MM dla miejsc wzajemnie oddziałujących. Założenia: -- przybliżenie w stanie równowagi [P] = 0 dla t=0 -- przybliżenie w stanie równowagi [P] = 0 dla t=0 [Etotal] = [E] + [ESn] Vmax = n k3 [Etotal] [Etotal] = [E] + [ES] Vmax = k3 [Etotal] at V = (1/2) Vmax at V = (1/2) Vmax Enzymy: - typu K, - typu V. gdzie , h jest współczynnikiem Hilla -- MM równanie Definicje: Km = [S] at 50% Vmax k3 = kcat = Vmax/[Etotal] = „liczba obrotów" liczba obrotów = liczba cząsteczek produktu/ liczbę cząsteczek enzymu / jednostkę czasu. Květoslava Burda, AGH WFiIS Květoslava Burda, AGH WFiIS Równanie Hill’a Květoslava Burda, AGH WFiIS Květoslava Burda, AGH WFiIS Kooperatywność zwiększa czułość enzymu na stężenie substratu. 90% 10% Km – stała Michaelisa Květoslava Burda, AGH WFiIS
