Enzime-1 2

8/12/2019 Enzime-1 2

1/131

Enzimelen procese metabolice

1

8/12/2019 Enzime-1 2

2/131

Enzime

1. Definiie

2. Istoric

3. Caracteristici ale catalizei enzimatice

4. Mecanisme de aciune cinetica reaciilor enzimatice

5. Structur

6. Specificitate

7. Localizare intracelular

2

8/12/2019 Enzime-1 2

3/131

Enzime. Definiie

catalizatori biochimici propriu-zii (biocatalizatori),

biocompui de natur organic, proteine nalt specializate

biomolecule caracterizate prin - eficien

- specificitate

- putere catalitic deosebit- capacitate de reglare mult superioar

catalizatorilor, utilizai in vitro, n chimia anorganic i organic

acioneaz n condiii blnde de reacie (condiii fiziologice,compatibile cu viaa celulei umane):

pH neutru (~7);

temperatura organismului uman (~36C);

presiune atmosferic normal. 3

8/12/2019 Enzime-1 2

4/131

CARACTERISTICILE CATALIZEI ENZIMATICE

I. Caracteristicile aproximativ comune catalizei chimice

Mresc viteza de reacie fr s se consume

Dup terminarea unei reacii pot cataliza transformarea altei

molecule de substrat

Cantiti mici de enzime sunt capabile s transforme cantiti

mari de substrat

Nu modific starea de echilibru, ci viteza cu care se ajunge laechilibru

Catalizeaz n general reacii reversibile 4

8/12/2019 Enzime-1 2

5/131

II. Caracteristicile specifice catalizei enzimatice, sunt determinate de:

1. Structura proteic

2. Natura biocompuilor transformai

3. Condiiile existenten organismele vii:

Numar mare de transformare (turnover)

CONDIII BLNDE DE REACIE (pH, temperatur, presiune)

Transform substane cu inerie chimic mare

Vitez foarte mare

5

8/12/2019 Enzime-1 2

6/131

Particularitile catalizei enzimatice:

Cataliz microeterogen (i omogen i eterogen): enzimele sunt

compui macromoleculari fixai pe formaiuni subcelulare

Eficien extraordinar

Grad (foarte) mare de specificitate (menine ordinean celule)

Enzimele catalizeaz numai reaciile care sunt termodinamic posibile

G < 0 Procesele enzimatice sunt procese autoreglate (enzimele catalizeaz

n general reacii care se petrecn lan) mbtrnirea enzimelor (natura proteic)

(n organismele vii au loc permanent procese de degradare i de sintez

proteic)6

8/12/2019 Enzime-1 2

7/131

MECANISMUL CATALIZEI ENZIMATICE

EXPLICAIA EFICACITII ACIUNII ENZIMELOR

Enzimele mresc viteza reaciilor chimice

Eficacitatea catalizatorilor, n general i deci i a enzimelor poate fiexplicat aplicnd LEGEA LUI ARRHENIUS:

Accelerarea vitezei unei reacii cu enzime n raport cu viteza unei

reacii fr catalizator poate fi chiar de 106 1017 ori !

=> VITEZA DE REACIE DEVINE ASTFEL APROPIAT DE LIMITA TEORETIC

dlnk

dT=

Ea

RT2n care: k=constanta de vitez

Ea=energia de activareT=temperatura (grade Kelvin)R=constanta gazelor

7

8/12/2019 Enzime-1 2

8/131

=> Ca i n cazul unor reacii spontane din chimia generalaccelerarea vitezei unei reacii chimice are loc prin mai multe modaliti:

1.) Creterea numrului de molecule bogate n energie care s realizeze

ciocnirile eficace dintre molecule DAR, acestea sunt condiii improprii

organismului viu!!

2.) Scderea energiei de activare -n organismul viu

Energia de activare= energia n exces necesar moleculelor dintr-un mol de

substan la o temperatur dat pentru a atinge starea de activare.

Energia de activare reprezint diferena de energie dintre moleculele active

i cele neactive.

8

8/12/2019 Enzime-1 2

9/131

Enzimele scad energia de activare prin formarea unui complex

intermediar activat enzim-substrat (ES)nalt energetic, cu

reactivitate mare (i cu energie de activare sczut)

Enzimele ajut reactanii s nving bariera energetic nainte careacia s aib loc

Enzimele permit realizarea a numeroase reacii n condiii fiziologice

9

8/12/2019 Enzime-1 2

10/131

MECANISME CARE INTERVIN I POT EXPLICA FORMAREA

COMPLEXULUI ACTIVAT ENZIM - SUBSTRAT [ES]

=> Efect de PROXIMITATE

(POZIIONARE, APROPIERE, VECINTATE) dintre

centrul activ al enzimei i moleculele care urmeaz a fi

transformate.

=> EFECT DE AEZARE CONFORMAIONAL FAVORABIL

=> EFECT DE CATALIZ COVALENTExemplu: formarea unei baze Schiffntre substrat i unele grupri

funcionale din centrul activ al enzimei.

EFECT DE CATALIZ ACID-BAZ 10

8/12/2019 Enzime-1 2

11/131

ENZIMELE INDUC ARANJAREA SUBSTRATULUI NTR-O POZIIE RELATIV

FAVORABIL LA GRUPRILE CATALITICE NLESNINDU-LE INTERACIUNILE

(EFECT DE APROPIERE).

Interaciile dintre centrul activ i substrat au loc prin intermediul acelorailegturi care stabilizeaz i structura proteic, i anume:

interacii hidrofobe, electrostatice, de hidrogen, sau de tip van der Waals.

11

8/12/2019 Enzime-1 2

12/131

FORMAREA COMPLEXULUI ACTIVAT ENZIM - SUBSTRAT [ES]

Pentru realizarea actului catalitic, enzima E trebuie s se fixeze pe

substratul specific S pentru a formaCOMPLEXUL ENZIM-SUBSTRAT [ES]

O reacie enzimatic parcurge mai multe stadii:

E + S ES ET E + P

Enzimele au eficacitate catalitic deosebit datorit formrii unei

combinaii specific reactiventre gruprile catalitice i substratCOMPLEXUL ACTIVAT [ES]

12

8/12/2019 Enzime-1 2

13/131

Centrul activ al enzimei (galben) cu o conformaieadaptat la substrat (rou).

13

8/12/2019 Enzime-1 2

14/131

Formarea complexului enzim-substrat [ES] activat i n starea de

tranziie, i formarea produsului de reacie

14

8/12/2019 Enzime-1 2

15/131

Exemplul clasic:

Reacia catalizat de CATALAZ

H2O2 + H2O2 2 H2O + O2 G < 0 Descompunerea H2O2 LA CLDUR: ENERGIA DE ACTIVARE = 18 kcal (76 kJ/mol)

Descompunerea H2O2 CU CATALIZATOR MINERAL (Pt):

ENERGIA DE ACTIVARE = 8 kcal (49 kJ/mol)

Descompunerea H2O2 CU ENZIMA CATALAZA:

ENERGIA DE ACTIVARE = 2,3 kcal (8 kJ/mol)

Aplicnd legea i ecuaia lui Arrhenius s-au calculat constantele de vitez pentru:Recia catalizat de PLATINReacia catalizat de CATALAZ

S-A DEMONSTRAT C :

Deci, la 37OC CATALAZA DESCOMPUNE PEROXIDUL DE HIDROGEN DE CIRCA UN

MILION DE ORI MAI REPEDE DECT PLATINA

k catalazk platin

=106

15

8/12/2019 Enzime-1 2

16/131

H2O2 + H2O2 2 H2O + O2 G < 0Scderea energiei de activare n reacia de descompunere a peroxidului

de hidrogen, n prezena platinei i a enzimei catalaza

CATALAZA

16

8/12/2019 Enzime-1 2

17/131

CENTRII ACTIVI AI ENZIMELOR

Centrul activ al enzimei sau centrul catalitic al enzimei reprezint o

parte special structurat a enzimei care fixeaz substratul asupra

cruia acioneaz.

Reprezint regiuni bine determinate de pe suprafaa enzimei.

17

8/12/2019 Enzime-1 2

18/131

STRUCTURA ENZIMELOR

Cu foarte rare excepii enzimele sunt proteine sau heteroproteine

Excepiile, descoperite n ultimii 20 de ani structur de aciziribonucleici

Exemple: Ribonucleaza P Complex protein Acid ribonucleic

DOU MARI CATEGORII DE ENZIME DIN PUNCT DE VEDERE STRUCTURAL:

I. CU STRUCTUR UNITAR: - PROTEINE SIMPLE - CONSTITUITE NUMAI DIN

AMINOACIZI

II. CU STRUCTUR BINAR: - HETEROPROTEINE PROTEINE CONJUGATE:

PROTEIN + COFACTOR (PARTE NEPROTEIC)

18

8/12/2019 Enzime-1 2

19/131

I. ENZIMELE CU STRUCTUR UNITAR, PROTEINE SIMPLE

Exemple:

RIBONUCLEAZA (124 RESTURI DE AA) ARE 12.700 DALTONI TRIPSINA

(24.000 DALTONI)

PEPSINA (33.000 DALTONI)

MURAMIDAZA (LIZOZIM) 129 AA

Activitatea acestor enzime depinde numai de structura proteinelor

1 DALTON = 1,661 x 10-24

grame

19

8/12/2019 Enzime-1 2

20/131

I. ENZIMELE CU STRUCTUR UNITAR

Centrul activ este reprezentat de un numr mic de aminoacizi.

Exemplu: la chimotripsin centrul activ este format din HISTIDIN i SERIN

OBSERVAIE! Aminoacizii din centrul catalitic al enzimei:

Pot fi la distan din punct de vedere al structurii primare

Dar spaial apropiai din punct de vedere al structurii tridimensionale

Ribonucleaza: centrul activ His + Ser

Colinesteraza: centrul activ Ser

Hexokinaza: centrul activ- gruprile SH ale cisteinei

20

8/12/2019 Enzime-1 2

21/131

Centrul activ al

chimotripsinei

His + Ser

Centrul catalitic al anhidrazei

carbonice

Zn2+ + 3 molecule de His + H2O

21

8/12/2019 Enzime-1 2

22/131

II. ENZIMELE CU STRUCTUR BINAR: HETEROPROTEINE PROTEINE

CONJUGATE:

PROTEIN + COFACTOR (PARTE NEPROTEIC)

Structura binar este indispensabil manifestrii aciunii catalitice

COMPONENTA PROTEIC SE NUMETE APOENZIM

COFACTORUL poate fi:

COENZIM (legtura dintre apoenzim i componenta neproteic este

labil, se poate separa prin dializ sau prin alte mijloace de partea

proteic)

GRUPARE PROSTETIC (cofactorul se fixeaz pe apoenzim prin

legturi covalente i nu pot fi separate prin dializ)22

8/12/2019 Enzime-1 2

23/131

COFACTORII, din punct de vedere chimic pot fi:

VITAMINE

HORMONI

METALE

Coenzimele i gruprile prostetice au structuri chimice, funcii imecanisme de aciune diferite.

Unii cofactori sunt considerai cosubstrate

DE EXEMPLU: REACIILE REDOX

ROLUL COMPONENTEI PROTEICE:

Confer specificitatea de substrat

Dirijeaz i specificitatea de aciune

ROLUL COFACTORULUI:

Particip la realizarea funciei catalitice

Confer specifictatea de reacie (de aciune) 23

8/12/2019 Enzime-1 2

24/131

II. ENZIMELE CU STRUCTUR BINAR : 2 CENTRI ACTIVI

1. Unul aflat pe fragmentul proteic

2. Altul aflat pe fragmentul neproteic

III. ENZIMELE ALLOSTERICE pot avea i 3 CENTRI ACTIVI

24

8/12/2019 Enzime-1 2

25/131

Reprezentarea schematic a structurii enzimelor i a centrilor activi:(a) protein-enzima, cu structur unitar;

(b) heteroproteina, cu structur binar (apoenzima + cofactor)25

8/12/2019 Enzime-1 2

26/131

STRUCTURA ENZIMELOR

STRUCTURA APOENZIMEI

STRUCTURA PRIMAR

Se refer la scheletul covalent al lanului polipeptidic i la secvena de

aminoacizi componeni.

Se specific:

numrul de aminoacizi

felul aminoacizilor

succesiunea lor n lan

tipurile de legturi locul punilor disulfurice (-S-S-)

Structura primar a enzimeiRibon ucleaza A din pancreasul bovin

26

8/12/2019 Enzime-1 2

27/131

STRUCTURA SECUNDAR

Desemneaz aranjamentul obinuit ntr-o singur dimensiune n spaiu,

prin dispunerea elicoidal a catenei polipeptidice.

Conformaia unic, n zig-zag, este determinat de starea

de hibridizare a atomilor participani la structura lanului

Exist dou tipuri de lanuri:

- -helix--helix (tip foaie pliat).

Structur secundar de tip -helix (a) i -helix (tip foaie pliat) (b)27

8/12/2019 Enzime-1 2

28/131

STRUCTURA TERIAR

Desemneaz asamblarea n spaiul tridimensional (organizarea spaial)

a lanurilor polipeptidice cu structur primar i secundar bine definite

Determin tipurile de legturi noncovalente stabilite ntre radicalii

aminoacizilor care pot stabiliza conformaia respectiv

Exist dou tipuri diferite de structuri teriare :

1) globular (ghem), Ex: albumina, ribonucleaza, lizozimul

2) fibrilar (fibre), Ex: colagenul

Caracteristicile structurii teriare:

Imprim enzimelor diferite proprieti biologice.

Este stabilizat prin:- interaciuni electrostatice;- legturi de hidrogen;- interaciuni de tip hidrofob;- puni disulfurice;

- interaciuni ntre radicalii polari ai aminoacizilor. 28

8/12/2019 Enzime-1 2

29/131

Structura schematic tridimensional a Ribonucleazei A:

(a) tip panglic sau r ibbon- ilustreaz structurile de tip - i -helix ale lanurilor polipeptidice, (b) tip bilue sau space f i l l ing

ilustreaz atomii din componena lanurilor polipeptidice 29

8/12/2019 Enzime-1 2

30/131

STRUCTURA CUATERNAR

Protomerii se leag ntre ei prin legturi de tip noncovalent, realizate prin

puncte sau suprafee complementare.

Caracteristic enzimelor de tip allosteric, cu funcii nalt specifice.

Activitatea catalitic a enzimelor depinde de integritatea conformaiei

proteinei native. Prin denaturare sau disociere n subunitile componente, activitatea sa

catalitic se pierde (de obicei).

Specific protein-enzimelor oligomere, poate rezulta din:

- asocierea unor lanuri polipeptidice cu structur teriar;

- asocierea unor protomeri (dimeri, trimeri, tetrameri, etc)

30

8/12/2019 Enzime-1 2

31/131

Integritatea structurii primare, secundare, teriare i cuaternare

sunt eseniale pentru activitatea catalitic a enzimelor !

Niveluri de organizare n structura apoenzimei

31

8/12/2019 Enzime-1 2

32/131

SPECIFICITATEA ENZIMATIC

1. SPECIFICITATEA DE REACIE = capacitatea enzimei de a cataliza unanumit tip de reacie (sau reacie nrudit) posibil din punct de vederetermodinamic.

Exemple:

oxidoreductaze

transferaze

- Determinat n special de structura chimic a cofactorului (coenzimei sau agruprii prostetice)

Excepii:Enzimele dependente de piridoxal-fosfat (PLP) sunt enzime care au nstructura lor vitamina B6 activat, pot cataliza reacii de: decarboxilare transaminare izomerizare- Mecanismele sunt diferite ! 32

8/12/2019 Enzime-1 2

33/131

2. SPECIFICITATEA DE SUBSTRAT = proprietatea enzimei de a acionaasupra unei anumite substane sau asupra unui grup de substanecu unele caracteristici chimice comune.

Determinat de natura apoenzimei (partea proteic a enzimelor).

Asigur ordinea desfurrii reaciilor chimicen celul,mpiedicnd

formarea i degradarea haotic a diferiilor constitueni.

Gradul de specificitate variaz de la o enzim la alta.

Modelul cheie-lactde reprezentare a

specificitiienzimatice pentru un

anumit substrat

33

f b l d b

8/12/2019 Enzime-1 2

34/131

A. Specificitatea absolut de substrat

Exemple: ureaza, fumaraza, arginaza

- acioneaz asupra unui singur substrat cataliznd un singur tip de

reacie chimic.

34

8/12/2019 Enzime-1 2

35/131

Specificitatea stereochimicConfiguraia spaial a moleculelor substratului.

Specificitatea optic tipuri de specificitate

absolut de substrat Specificitatea geometric

Capacitatea de a recunoate specific substraturi care conin centriiasimetrici. Acioneaz asupra unuia dintre izomerii opticiExemple: L aminoacid oxidaza, D aminoacid oxidaza, maltaza

fumaraza, enzim ce catalizeaz reacia de hidratare numai pentruizomerul trans, acidul fumaric

lactat dehidrogenaza (LDH) acid L-lactic

OBSERVAIE: Existena specificitii se poate corela cu necesitile metabolice alecelulei.

Asimetria structuraleste o caracteristic

generala a sistemelor

biologice !

35

B Specificitatea relativ de substrat

8/12/2019 Enzime-1 2

36/131

B. Specificitatea relativ de substrat

Catalizeaz acelai tip de reacie dar pot aciona asupra mai multor substrate cu

structuri chimice comune.

Exemple:

Peptidazele hidrolizeaz legturile peptidice.

Specificitatea peptidazelor = anumite legturi peptidice la care particip

aminoacizi determinai:

Exemplu: Pepsina hidrolizeaz numai legturile peptidice realizate

ntre un aminoacid dicarboxilic i un aminoacid cu structur aromatic.

Fenoloxidazele - catalizeaz reaciile de oxidare a diferiilor fenoli.

Glucozidazele - hidrolizeaz legturile glucozidice dintre un glucid i un alt

compus (agliconul).

36

LOCALIZAREA ENZIMELOR N ORGANE I ESUTURI

8/12/2019 Enzime-1 2

37/131

LOCALIZAREA ENZIMELOR N ORGANE I ESUTURI

- Repartizarea poate fi neuniform.- Se cunosc enzime prezenten cvasi-totalitatea esuturilor animale.

Exemple: enzimele din lanului respirator enzimele din ciclul Krebs fosfatazele

Alte enzime nu sunt elaborate dect de ctre anumite celule ale unor organe.

Exemplu:

pepsina

Un caz interesant: existena mai multor izoforme enzimatice -izoenzime- n organe diferite,n cadrul aceluiai organism.

Exemplu:

La om exist izoenzime ale lactat dehidrogenazei (LDH) n funcie de organ

(esut muscular, hepatic). 37

8/12/2019 Enzime-1 2

38/131

LOCALIZAREA ENZIMELOR N SISTEMUL DIGESTIV

Glande salivare

-amilaza

Glande fundice alestomacului

Pepsina

Intestin subireZaharaza

MaltazaLactaza

Pancreas

exocrin

-amilazaChimotripsina

Tripsina

Lipaza

38
http://ntri.tamuk.edu/cell/mitochondrion.htmlhttp://ntri.tamuk.edu/cell/mitochondrion.html

8/12/2019 Enzime-1 2

39/131

39

LOCALIZAREA INTRACELULAR AENZIMELOR

Tehnici moderne de fracionare a

omogenatului celular prin

ultracentrifugare diferenial =>

Repartizarea enzimelor pe

diferite formaiuni subcelulare;

Orientarea reaciilor enzimatice

n funcie de nevoile celulei =>

reglarea metabolismului celular

f l b l l k f
http://ntri.tamuk.edu/cell/mitochondrion.htmlhttp://ntri.tamuk.edu/cell/mitochondrion.html

8/12/2019 Enzime-1 2

40/131

Diferitele organite subcelulare conin enzime marker specifice

Mitocondr i i le

Sediul respiraiei celulare i a fosforilrii oxidative, deciconin enzimele necesare acestui proces

Nucleul

Enzimele necesare biosintezei acizilor nucleici

Exemplu: ADN polimeraza

40

Ret icu lu l endop lasmic rugos (RER)Asociat cu ribozomii, conine o mare varietate de enzime careasigur att sinteza de proteine i polizaharide (glicoproteine)

Ret icu lu l endo plasmic neted (REN)

Enzimele necesare oxidrii i detoxifierii compuilorxenobiotici (medicamente, pesticide)

Lizozomi i

Sunt bogai n enzime hidrolitice, de degradare

8/12/2019 Enzime-1 2

41/131

FACTORII CARE INFLUENEAZ VITEZA UNEI REACII

ENZIMATICE

1. Temperatura mediului de reacie

2. pH-ul mediului de reacie

3. Concentraia enzimei

4. Concentraia substratului

5. Efectorii enzimatici - activatori

- inhibitori

1 TEMPERATURA MEDIU UI DE REACIE

8/12/2019 Enzime-1 2

42/131

1. TEMPERATURA MEDIULUI DE REACIE

Temperatura mediului de reacie efector fizic

Temperatura poate modifica:

stabilitatea enzimei;

afinitatea enzimei pentru substrat;

viteza de scindare a complexului enzim-substrat [ES]; afinitatea enzimei pentru diferii activatori i inhibitori: temperatura

influeneaz pozitiv viteza de reacie pn la atingerea unei temperaturioptime, dupcare viteza de reaciescade rapid.

Temperatura optim= temperaturacorespunztoare vitezei maxime deaciune a enzimei(aproximativ 40- 50C)

t10 10

t

V 10Q Q 2 3

V

2 INFLUENA pH ului MEDIULUI DE REACIE ASUPRA

8/12/2019 Enzime-1 2

43/131

2. INFLUENA pH-ului MEDIULUI DE REACIE ASUPRA

ACTIVITII ENZIMELOR

pH-ul mediului de reacie = concentraia ionilor de hidrogen

pH-ul optim al unei enzime: pH-ul mediului de reacie pentru careactivitatea enzimei respective ca i viteza de reacie este maxim.

pH-ul optimpoate varian funciede: - natura substratului,- concentraiade substrat,- originea enzimei,

- temperatur,presiune. Pentru enzimele din o rganismul um an pH-ul optim de aciune este chiarpH-ul normal al mediului n care ele i ndeplinesc funcia catalitic.

La majoritatea enzimelor pH-ul optim este n jurul valorii 7Influena exercitat de pH-ul mediului se datoreaz:

ionizrii centrilor activi din molecula enzimei; ionizrii substratului, modificndu-se astfel activitatea sa pentru centrii activi

ai enzimei

Exempluamilaza salivar acioneaznumai la nivelul cavitiibucale deoarece

este inhibatde pH-ul acid al stomacului.

8/12/2019 Enzime-1 2

44/131

Pentru majoritatea

enzimelor, variaia vitezei

de reacie n funcie depH are aspectul unei

curbe n form de clopot(pH = 5,5-8).

Excepii:

pepsina, tripsina, papaina,

arginaza, colinesteraza

8/12/2019 Enzime-1 2

45/131

FACTORII CARE INFLUENEAZ VITEZA UNEI REACII ENZIMATICE






- inhibitori

45

8/12/2019 Enzime-1 2

46/131

INFLUENA CONCENTRAIEI ENZIMEI ASUPRA VITEZEI DE REACIE

Viteza unei reacii enzimatice depinde de concentraia enzimei din mediul de reacie.

v = k [E]

unde k constanta caracteristic pentru fiecare reacie enzimatic

v viteza de reacie[E] concentraia de enzim

Viteza de reacie este proporional cu concentraia enzimei.

Dar, cu ct concentraia de enzim este mai mare cu att cantitatea de substratnecesar desfurrii reaciei va fi mai mare.

46

8/12/2019 Enzime-1 2

47/131

Influena concentraiei de enzim [E] asupra vitezei de reacie:

- n condiii normale (N),- n cazul reducerii concentraiei de substrat (B),- n prezena activatorilor (A) sau a inhibitorilor (I) enzimatici n mediul de reacie,- n prezena unor impuriti (C).

Poriunea din grafic O C = perioad de lag 47

8/12/2019 Enzime-1 2

48/131

FACTORII CARE INFLUENEAZ VITEZA UNEI REACII

ENZIMATICE






- inhibitori

48

8/12/2019 Enzime-1 2

49/131

INFLUENA CONCENTRAIEI SUBSTRATULUI ASUPRA VITEZEI REACIILORENZIMATICE

Ecuaia Michaelis-Menten

Formarea complexului activat enzim - substrat (ES)

Prima teorie privitoare la dependena vitezei

unei reacii enzimatice de concentraia

substratului a fost elaborat n 1913, la Berlin,

de Leonor Michaelis i de Maud Menten.

49

8/12/2019 Enzime-1 2

50/131

Ipoteza formrii unui complex activatntre enzim i substrat, notat ES.

E + S ES ET* EP E + P

Schematic, reacia enzimatic se desfoar astfel:

E + S ES E + P

unde se noteaz: [E] = concentraia total a enzimei

[S] = concentraia substratului

[ES] = concentraia complexului activat enzim-substrat

([E]-[ES]) = concentraia enzimei libere

Se consider c reacia global este ireversibil, deci c produsul de reacie nu rmnelegat de enzim.

50

8/12/2019 Enzime-1 2

51/131

Fiecare din cele trei reacii se caracterizeaz printr-o vitez de reacie,respectiv printr-o constant de vitez specific:

E + S ES E + Pk+1 k+2

k-1

Se consider prima parte a reaciei, care este reversibil:

E + S ESk+1

k-1

Cele dou viteze de reacie, pentru ambele sensuri, suntproporionale cu concentraiile reactanilor:

v+1= k+1([E] - [ES]) [S]

1 1v k [ES]

La echilibru, cele dou viteze de reacie sunt egale : v+1 = v-1

k+1([E] - [ES]) [S] = k-1[ES]

E + S ES E + P

51

n orice moment al reaciei vitezele de formare i de scindare ale complexului

8/12/2019 Enzime-1 2

52/131

n orice moment al reaciei vitezele de formare i de scindare ale complexuluiES sunt aproximativ egale, aa nct [ES] poate fi considerat constant.

([E] - [ES]) [S]

[ES]

k-1

k+1= = KM

unde KM a fost denumit iniial constanta Michaelis, fiind de fapt

constanta de disociere a complexului enzim-substrat.

([E] - [ES]) [S][ES] =KM

[E] [S] - [ES] [S][ES] =KM

[ES] [S][ES] =KM + [E] [S]

[ES]( =KM+ [E] [S][S] )

[ES]=

KM+

[E] [S]

[S]

(2)

k+1([E] - [ES]) [S] = k-1[ES]

Se separ constantele de vitez i rezult: k+1[ES] k+1[ES]

52

Se mparte ecuaia cu factorul k+1[ES]:

([E] - [ES]) [S]

[ES]

k-1

k+1= = KM

([E] - [ES]) [S]

[ES]

k-1

k+1= KM

(1)

Prelucrm a doua parte a reaciei enzimatice:E + S ES E + P

k+1 k+2

8/12/2019 Enzime-1 2

53/131

p E + S ES E + P

k-1

+2k

+2 2[ES] E P v k [ES]

[ES]k+2

= v+2 (3)

ntr-o reacie enzimatic se urmrete formarea produsului de reacie P, deciviteza de reacie notat v+2 poate fi considerat viteza propriu-zis a reacieienzimatice notat v, vitez de interes practic.

[ES] k+2=

v(4)

Se egaleaz relaia (4) cu relaia (2):

k+2=

KM+

[E] [S]

[S]

v k+2=KM +

[E] [S]

[S]v(5) (6)

Din relaia (4) rezult: v = k+2 [ES] (7) unde k+2 = constant catalitic (indiceficacitatea enzimei)

k+2=Vmax [E] (8) =

KM +

[S]v

Vmax

[S]

Ecuaia Michaelis-Menten

(9)

53

v Vmax [ES] = [E]

E i Mi h li M t i t ti

8/12/2019 Enzime-1 2

54/131

Ecuaia Michaelis-Menten: expresia matematic cedefinete relaia cantitativ dintre viteza unei reaciienzimatice, concentraia de substrat i valoareaconstantei lui Michaelis KM.

Ecuaia permite calcularea KM, n funcie deconcentraia substratului.

=KM +

[S]v

Vmax

[S]

Influena concentraiei substratului [S] asupra cineticii reaciilorenzimatice. Reprezentarea grafic a ecuaiei Michaelis-Menten

saturare

=KM+[S]VmaxVmax [S]

2

2KM + [S] = 2 [S], deci KM = [S]

54

= Vmax

2v

8/12/2019 Enzime-1 2

55/131

PRELUCRRI ALE ECUAIEI MICHAELIS-MENTEN

E + S ES E + Pk+1 k+2

k-1

Ecuaia Michaelis-Menten se baza pe o ipotez care nu corespunde realitii:

k-1 >> k+2

k+2 = constanta de vitez a reaciei de descompunere a complexului enzim-

substrat, n enzim i produi de reacie (adic n substrat transformat), estesuficient de mic pentru a nu influena mersul reaciei, care este condiionatexclusiv de k+1 i k-1.

Deci n teoria Michaelis-Menten nu are loc transformarea substratului; se considerk+2 ca fiind foarte mic, ceea ce nu corespunde realitii.

n mod real se micoreaz [S] i crete [P] !!

Aceast contradicie aparent a teoriei Michaelis-Menten se poate elucida daccinetica reaciilor enzimatice este interpretat inndu-se seama de cinetica striistaionare.

55

8/12/2019 Enzime-1 2

56/131

TEORIA BRIGGS I HALDANE. CINETICA STRII STAIONARE

G.E. Briggs i J.B.S. Haldane au analizat ecuaia general a reaciilor enzimaticei au elaborat n anul 1925 o teorie mai cuprinztoare.

Echilibrul dinamic ntre

concentraiile desubstrat (S), enzim (E),complex enzim-substrat (ES) i produsde reacie (P), n cursulunei reacii enzimatice.

Concentraia total deenzim, [E]T = [E] + [ES]

56

Faza staionar sau starea staionar poate fi definit ca perioada de timp n care viteza de

8/12/2019 Enzime-1 2

57/131

formare a produsului reaciei i concentraia tuturor produilor intermediari rmn

constante.

57

concentraiestaionar acomplexului [ES]

La un moment dat, viteza de formare a complexului ES este proporional cu

produsul concentraiei substratului [S] i a enzimei libere ([E]-[ES])

ALTE PRELUCRRI ALE ECUAIEI MICHAELIS-MENTEN

8/12/2019 Enzime-1 2

58/131

ALTE PRELUCRRI ALE ECUAIEI MICHAELIS MENTEN

Ecuaia Lineweaver-Brk

Hans Lineweaver i Dean Brk au propus n 1934 inversarea ecuaiei Michaelis-Menten

=KM +[S]

vVmax [S] =

KM + [S]

v Vmax [S]

1 (17)

Ecuaia Lineweaver-Brk:

=KM

+[S]v Vmax

1 . 1 1Vmax

Ecuaie de tipul y = ax + b:

y =1

v;x =

1

[S]unde:

(18)

58

Importana practic a reprezentrii Lineweaver-Brk

8/12/2019 Enzime-1 2

59/131

Se poate determina experimental viteza de reacie (1/v)

corespunztoare la cel puin trei valori cunoscute aleconcentraiei de substrat (1/[S]).

Dreapta stabilit experimental intersecteazaxa 1/v n punctual 1/Vmax;prin prelungirea ei, dreapta intersecteaz

axa abscisei n punctul 1/KM,obinndu-se astfel grafic valoarea KM .

Atunci cnd x = 0 i y = 0,se determin coordonatele la origine.pentru y = ax + b, atunci cnd y = 0 1/v = 0, ecuaia (18)devine:

Mult mai exact pentru evaluarea experimental a KM !

Atunci cnd x = 0, deci 1/[S] = 0, relaia (18) devine:

=KM

+[S]v Vmax

1 . 1 1Vmax

(18)

=

KM

[S]Vmax

1

-

= =

KM 1

Vmax

[S]

1

1

Vmax

Vmax

-1

KM

=1

Vmax

1

v

59

Semnificaia biochimic a constantei Michaelis-Menten (KM)

8/12/2019 Enzime-1 2

60/131

Semnificaia biochimic a constantei Michaelis Menten (KM)

KM este un parametru cinetic, practic i util pentru caracterizarea unei enzime;

- este o caracteristic a fiecrei enzime, independent de concentraia de enzim;

- se exprim n uniti de concentraie de substrat (moli/litru).

Valorile KM variaz : n funcie de structura substratului ; n funcie de pH-ul mediului de reacie ; independent de concentraia enzimei.

KM este o constant ce poate fi determinat practic din datele experimentale

Pentru o reacie enzimatic simpl, KM red capacitatea de disociere a lui ES n E i S.

KM red tria legturii ntre E i S. 1/KM reprezint n prim aproximaie afinitatea enzimei pentru substratul su.

E + S ES E + Pk+1 k+2

k-1

-1 2M

1

k k Kk

valori mici ale KM, (1/KM mare) => afinitate mare a enzimei pentru substrat (10-5 - 10-8 mol/L) ;

valori mari ale KM (1/KM mic) => afinitate mic (legturi slabe ntre E i S) (10-1 - 10-2 mol/L).

60

Valorile constantelor Michaelis-Menten pentru unele enzime

8/12/2019 Enzime-1 2

61/131

Denumirea

enzimei

Codul EC Sursa biologic Substrat KM (M)

Alcool

dehidrogenaza

1.1.1.1 Drojdie Etanol

NAD+

AcetaldehidNADH

1,3 x 10-2

7,4 x 10-5

7,8 x 10-4

1,0 x 10-2

Lactat

dehidrogenaza

izoenzima H4

1.1.1.27 Inim de bouBacillus subtilis

Lactat

NAD+

Piruvat

NADH

Lactat

NAD+

Piruvat

NADH

1,7 x 10-2

1,0 x 10-4

1,4 x 10-4

2,4 x 10-5

3,0 x 10-2

9,0 x 10-4

8,0 x 10-4

6,5 x 10-5

Aspartat

aminotransferaza

2.6.1.1 Inim de porc L-aspartat

2-oxoglutaratOxalacetat

L-glutamat

3,9 x 10-3

4,3 x 10

-4

8,8 x 10-5

8,9 x 10-3

Pepsina 3.4.23.1. Mucoasa

stomacalporc

Acetil L-

alanildiiodtirozina

Acetil L-fenilalanil-L-

fenilalanin

7,5 x 10-5

4,3 x 10-4

61

P t lt i l K 10 2 10 8 M

8/12/2019 Enzime-1 2

62/131

Pentru multe enzime valoarea KM = 10-2 - 10-8 M

n cinetica enzimatic se utilizeaz i o alt constant, notat Kcat carese definete prin raportul :

maxcat

T

vK

[E]

[E]T - concentraia totala de enzim

Constanta catalitic (Kcat) red numrul de transformri substrat => produs pecare fiecare centru activ le catalizeaz intr-o unitate de timp (turnover).

Cunoscnd valorile i semnificaiile lui KM i Kcat se poate calcula raportul KM/Kcat,

raport care red eficiena catalitic a enzimei.

Medicamentele

influeneaz

viteza reaciilorenzimatice ieficiena

catalitic aenzimelor

Enzima Substratul K M (M) K cat(S-1) Kcat/ KM

Acetil colinesteraza Acetil colin 9,5 x 10-5 1,4 x 104 1,5 x 108

Anhidraza carbonic CO2 1,2 x 10-2 1,0 x 106 8,3 x 107

Anhidraza carbonic HCO3-

2,6 x 10-2

4,0 x 105

1,5 x 107

Catalaz H2O2 2,5 x 10-2 1,0 x 107 4,0 x 108

Chimotripsin Esterul etilic alN-acetil-glicinei

4,4 x 10-1 5,1 x 10-2 1,2 x 10-1

Fumaraz Fumarat 5,0 x 10-6 8,0 x 102 1,6 x 108

Ureaz Uree 2,5 x 10-2 1,0 x 104 4,0 x 105

62

8/12/2019 Enzime-1 2

63/131

FACTORII CARE INFLUENEAZ VITEZA UNEI REACII ENZIMATICE






- inhibitori

63

8/12/2019 Enzime-1 2

64/131

EFECTORII ENZIMATICI

8/12/2019 Enzime-1 2

65/131

1. Activatorii enzimatici

substane nespecifice;

natur anorganic sau organic; capabili s accelereze viteza unei reacii enzimatice.

65

Tipuri de de mecanisme de activare enzimatic

1. Activarea prin aciunea protectoare a unor substane asupra enzimelor2. Activarea prin favorizarea legturii dintre enzim i substrat3. Activarea prin favorizarea trecerii unor enzime din starea inactiv (zimogene,

proenzime)n forma catalitic activ4. Activarea enzimelor cu rol reglator prin adenozin monofosfat ciclic (AMPciclic,

AMPc).

5. Activarea prin control genetic

8/12/2019 Enzime-1 2

66/131

66

1. Activarea prin aciunea protectoare a unor substane asupra enzimelor:

Exemplu: cisteina i glutationul redus (GSH)

gruprile SH libere = aciune activatoare, protectoare a gruprilor SH eseniale,

situaten centrul activ al unor enzime;

unele vitamine: tocoferoli, filochinone, acid ascorbic protejeaz multe enzime

de aciunea toxic a peroxizilor lipidici care apar uneorin cursul metabolismului.

Tipuri de mecanisme de activare enzimatic

2. Activarea prin favorizarea legturii dintre enzim i substrat

8/12/2019 Enzime-1 2

67/131

2. Activarea prin favorizarea legturii dintre enzim i substrat.

Unii ioni metalici pot nlesni formarea complexului ES prin diferite mecanisme:

Exemple:

meninerea substratului n centrul catalitic al enzimei: ionii de magneziu (Mg2+) n cazul

pirofosfatazei ,favorizeaz legtura dintre enzim i substrat;

ali ioni metalici pot fi chiar cofactori enzimatici:

ATP (adenozin trifosfat)aza, fosfotransferazele, fosfohidrolazele activate de

Mg2+;

amilaza (de origine animal) activat de Na+ i anionul clorur, (Cl-);

tirozinaza, ceruloplasmina, citocrom oxidaza activate de Cu2+;

alcool dehidrogenaza, glutamat dehidrogenaza, carboxi-peptidaza, anhidraza

carbonic activate de Zn2+;

enzimele din procesul coagulrii - activate de Ca2+;

citocromii, peroxidaze, catalaza activate de Fe2+ sau Fe3+;

arginaza activat de Mn2+;

67

8/12/2019 Enzime-1 2

68/131

3. Activarea prin favorizarea trecerii unor enzime din starea inactiv (zimogene,

proenzime)n forma catalitic activ.

Mecanismul: hidroliza unor legturi peptidice specifice.

Are locnlturarea unui inhibitor, i demascarea centrului catalitic.

Exemplu:

Proenzimele inactive (digestive) sunt convertite la enzime active prin proteoliz

limitat (pepsina, chimotripsina, tripsina, enzimele coagulrii sngelui, fibrinolizei)

Tripsinogen (inactiv)

Enterokinaz

(activator) Tripsin activ + Inhibitor

68

8/12/2019 Enzime-1 2

69/131

4. Activarea enzimelor cu rol reglator prin adenozin monofosfat ciclic (AMPciclic, AMPc).

Exemplu:

Protein kinazele, enzime cu rol n fosforilarea unor protein-enzime din interiorul celulei.

Enzime formate din 4 subuniti :

- 2 subuniti catalitice care cuprind situsul activ;

- 2 subuniti reglatoare care au un centru de fixare pentru AMP ciclic

AMPciclic (AMPc) se formeaz din ATP prin activarea enzimei adenilat-ciclaz

O

N

N N

N

OP

P

O

P

O

O

O

N

N N

N

PO

NH2

OHOH

CH2HO

O

O

OHHO

OHHO

adenozin trifosfat (ATP)

adenilat ciclaza

EC 4.6.1.1

NH2

OH

CH2O

OH

+ PPi

AMP ciclic

3'

5'

69

M i l d ti i ti t i ki i A b i AMP

8/12/2019 Enzime-1 2

70/131

Enzima (form inactiv) + AMP ciclic Enzima n formactiv

(subunitatea catalitic)

+ subunitatea reglatoare

Mecanismul de activare enzimatic a protein kinazei A sub aciunea AMPc

70

EFECTORII ENZIMATICI

8/12/2019 Enzime-1 2

71/131

C O C

2. Inhibitorii enzimatici

Substane care prin prezena lor n mediul de reacie diminueaz sauanihileaz activitatea enzimelor.Studiul inhibiiei enzimatice - importan teoretic i practic.Din punct de vedere:

- biochimic

informaii utile asupra specificitii de substrat a enzimelor; studiul grupelor funcionale din centrul catalitic al enzimei; studiul grupelor funcionale ce intervin n meninerea conformaiei activespecifice a enzimei.

- fiziologic - informaii privind mecanismele de reglare a proceselor fiziologice

- farmacologic, patologic i toxicologic, o serie de inhibitori enzimatici suntutilizai n toxicologie - ca antidoturi, i n patologie - ca medicamente care smoduleze unele procese declanatoare de dezechilibre ce produc diversemaladii.

71

CLASIFICAREA INHIBIIEI ENZIMATICE

8/12/2019 Enzime-1 2

72/131

I. Dup cinetica reaciei enzimatice

Inhibiie reversibil

Inhibiie ireversibilCompetitiv

Necompetitiv

Mixt(noncompetitiv)

II. Dup mecanismul inhibiiei Inhibiie prin exces de substrat

Inhibiie prin analogi structuraliai substratului

Inhibiie prin ageni complexani

Inhibiie prin legare covalent ainhibitorilor de enzime

Inhibiie alosteric

Inhibiie "feed-back"(retroinhibiie)

Inhibiie prin control genetic

(represie enzimatic) 72

8/12/2019 Enzime-1 2

73/131


I. Dup cinetica reaciei enzimatice

Inhibiie reversibil

Inhibiie ireversibilCompetitiv

Necompetitiv

Mixt(noncompetitiv)

73

INHIBIIA IREVERSIBIL = INACTIVARE

8/12/2019 Enzime-1 2

74/131

otrvuri enzimatice sau otrvuri catalitice

Caracteristicile inhibiiei ireversibile:

legare covalent (deci puternic) de centrul catalitic al enzimei. aciune lent, este necesar un anumit timp de contact dintre inhibitor ienzim.

Nu este afectat de diluia mediului de reacie i nici de concentraia deenzim.

inhibiie NESPECIFIC.

Exemple:

toate enzimele care au n centrul catalitic aminoacizi cu grupareaSH vor

fi inhibai ireversibil de anumii inhibitori.

enzimele care au n centrul catalitic serina, deci un aminoacid cu grupareaOH vor avea ca inhibitori ireversibil ali compui.

74

Exemple de inhibitori ireversibili cu proprieti alchilante:

8/12/2019 Enzime-1 2

75/131

Enzim - CH2-SH + I-CH2-CO

NH2

Enzim-CH2-S-CH2-C

O

NH2

Monoiod-acetamida este un agent inhibitor cu proprietialchilante pentru fosfataze.

Alchileaz gruprile SH din structura unor centri activi aienzimelor.

75

Diizopropil-fluorofosfat (DFP sau DIFP) - compus organofosforic

8/12/2019 Enzime-1 2

76/131

Diizopropil fluorofosfat (DFP sau DIFP) compus organofosforic

(pesticid).

Inhib prin fosforilare enzimele care aun centrul activ serina.

Exemple: acetilcolinesteraza, chimotripsina.DFP este un toxic nervos : inhib acetilcolinesteraza => blocareatransmiterii influxului nervos => paralizie.

76

INHIBITORII REVERSIBILI

8/12/2019 Enzime-1 2

77/131

Caracteristici generale:

n general, prin dializ se poate elimina inhibitorul;

se poate restaura activitatea enzimatic;

este un proces rapid;

nu este o inhibiie specific

exist mai multe modaliti de inhibiie reversibil

competitiv

necompetitiv

noncompetitiv(denumit i mixt)

E + I EIkI

kI - constanta de inhibiie

77

8/12/2019 Enzime-1 2

78/131

MECANISMUL INHIBIIEI COMPETITIVE

8/12/2019 Enzime-1 2

79/131

Reaciile dintre enzim, substrat i inhibitor n cazul inhibiiei competitive

79

MECANISMUL INHIBIIEI COMPETITIVE

8/12/2019 Enzime-1 2

80/131

-

1

KM

Vmax

1

1

v

fr inhibitor

i - competitiv

[S]

1

0

-KM

1

E + I EI

kI

[E][I]

[EI]=kI

+[I]

[S]=v

Vmax[S]

1 KM +( )kI

+[I]

[S]=

v Vmax

1 KM +11 1

Vmax( )

kI

Ecuaia Lineweaver-Brk va avea forma:

Vmax = constant; 1/Vmax = constant; KM crete 80

INHIBIIA COMPETITIV

8/12/2019 Enzime-1 2

81/131

Exemplu: inhibiia competitiv a succinat dehidrogenazei

COOH

CH2

CH2

COOH

COOH

CH

CH

COOH

Succinat

dehidrogenaza

FAD

FADH2Acid succinic Acid fumaric

COO

CH2

CH2

CH2

COO

-

-

CH2

COO

COO-

-

COO

COO

-

-

81

INHIBIIA NECOMPETITIV

8/12/2019 Enzime-1 2

82/131

(UNCOMPETITIVE INHIBITION)

]K

]I[[1

i


Formarea complexului activat [ES] are loc normal

Inhibitorul se leag n alt centru catalitic dect substratul

Inhibitorul se combin numai cu complexul [ES], dnd un complex inactiv [ ESI ]

Complexul inactiv [ ESI ] se formeaz urmnd un mecanism secvenial ordonat,plecnd numai de la complexul [ES].

Complexul [ ESI ] fiind inactiv, are loc inhibarea reaciei enzimatice, nu se mai potforma produi finali de reacie.

Din punct de vedere cinetic, fiecare parametru Vmax i KM este micorat prin acelaifactor, care depinde de concentraia inhibitorului i constanta reaciei

de inhibiie.

Acest tip de inhibiie se ntlnete n cazul enzimelorce catalizeaz reacii ntre dou substrate.

82

MECANISMUL INHIBIIEI NECOMPETITIVE

8/12/2019 Enzime-1 2

83/131


Reaciile dintre enzim, substrat i inhibitor n cazul inhibiiei necompetitive

83


8/12/2019 Enzime-1 2

84/131

-

1

KM

Vmax

1

1v

fr inhibitor

i - necompetitiv

[S]

1

0

-KM

1

1 +[I]

KI( )

Ecuaia Michaelis-Menten devine :

+[I]

1()kI

+[I]

1( )kI

[S]

=v

Vmax

KM+

[S].

Vmax

i KM

- micorai prin acelai factor]

K

]I[[1

i

ES + I ESIkI

84

8/12/2019 Enzime-1 2

85/131

Exemplu:

Acetazolamida diuretic foarte utilizat, acioneaz inhibnd necompetitivenzima anhidraza carbonic la nivelul rinichiul

Exemplu: enzimele care necesit ioni metalici pentru activitatea lor vor fiinhibate necompetitiv de ageni capabili s lege ionul metalic respectiv

EDTA(etilendiamino

tetracetic)

Agent de chelare care leag reversibil Mg2+

85

CO2 H

++ H2O HCO3

- +

anhidraza

carbonic

INHIBIIA MIXT (denumit i NONCOMPETITIV)

8/12/2019 Enzime-1 2

86/131

(NONCOMPETITIVE INHIBITION)


Inhibitorul se poate lega de enzim direct, simultan cu legareasubstratului, dar se poate lega i cu complexul activat ES

Inhibitorul se leag n alt centru activ dect substratul (deci se poate legade enzim simultan cu substratul)

Aciunea inhibitorului nu poate fi reversibil prin creterea concentraieisubstratului

Din punct de vedere cinetic: scade vmax i KM rmne relativ aceeai

E

ES

EI

+S

+I

ESI E + P

86

MECANISMUL INHIBIIEI NONCOMPETITIVE

8/12/2019 Enzime-1 2

87/131

Reaciile dintre enzim, substrat i un inhibitor noncompetitiv

87

MECANISMUL INHIBIIEI NONCOMPETITIVE

8/12/2019 Enzime-1 2

88/131

Ecuaia Michaelis-Menten devine:

+[I]

1( )kI

[S]=v

Vmax

KM +

[S].

-

1

KM

Vmax

1

1

v

fr inhibitor

i - noncompetitiv

[S]

1

0

1 +[I]

KI

KM

Vmax

1 +[I]

KI

( )

( )

-KM'

1

Exemplu: ionii unor metale grele:

Cu2+, Hg2+, Ag2+ i derivaii lor,inhib unele enzime care augrupri SH n centrul activ.

Scade vmax i KM rmne relativ acelai

88


8/12/2019 Enzime-1 2

89/131



Inhibiie prin analogi structurali ai substratului


Inhibiie prin legare covalent a inhibitorilor de enzime

Inhibiie allosteric

Inhibiie "feed-back" (retroinhibiie)

Inhibiie prin control genetic (represie enzimatic)

89

Inhibiia prin exces de substrat

8/12/2019 Enzime-1 2

90/131

p

Cnd n mediul de reacie concentraia substratului este foarte mare,n afar de complexul activat ES, se formeaz i complexul ESS inactiv sau

mai puin activ.

Efectul inhibitor al substratului este cu att mai pronunat cu ctconcentraia acestuia este mai mare

Viteza dereactie

[S]

E + S ES E + P

+ S

ESS ES + S

90

La concentraii mari de substrat, se

depete capacitatea catalitic aenzimei i are loc un efect invers, dencetinire a vitezei de reacie.


8/12/2019 Enzime-1 2

91/131






Inhibiie alosteric



91

Inhibiia prin analogi structurali ai substratului

8/12/2019 Enzime-1 2

92/131

Inhibitorii de tip competitiv

ai succinat dehidrogenazei

(malonat, oxalat, glutarat)

Acidul fluorocitric inhibitor al aconitazei

COOH

CH2

CH2

COOH

CH2

COOH

COOH

COOH

COOH

Exemple:

COOH

COOH

CH2

C

CH2

HO COOH

COOH

COOH

CH

C

CH2

HO COOH

acid citric

F

acid fluorocitric

92


8/12/2019 Enzime-1 2

93/131






Inhibiie allosteric



93

Inhibiia prin ageni complexani

8/12/2019 Enzime-1 2

94/131

Inhibiia prin ageni complexani

Inhibitorii complexani = substane chimice capabile de a complexa metalul din structura

unor enzime (la unele metal-enzime, metalul se afl n centrul activ al enzimei).

Exemple:

Ionul cianur pentru numeroase metalenzime:

succinat-dehidrogenaza (Fe2+

) citocromi (Fe2+) citocromoxiaza (Fe2+, Cu2+)

Monoxidul de carbon fixeaz fierul din citocromoxidaz

Fluorurile inhib enzimele cu calciu i magneziu

EDTA (etilendiamino-tetracetat) poate complexa Mg2+ din structura a numeroase enzime(ATP-aza, pirofosfataza).

94

Inhibiia prin legarea covalent a inhibitorilor cu enzimele

8/12/2019 Enzime-1 2

95/131

Este un tip ireversibil de inhibiie

Sunt compui care blocheaz gruprile funcionale de la nivelul centrului

activ al enzimei

Exemple:

-Agenii alchilani care blocheaz gruprile SH ale cisteinei din centrul activ

al unor enzime (ex: monoiodacetat)

- Compui care esterific gruprile OH ale serinei din centrul activ alacetilcolinesterazei (ex: diizopropilfluorofosfatul-DIFP)

- Substanele care pot acetila gruprile NH2 ale lizinei din structura

enzimelor (ex: acidul acetilsalicilic acetileaz unele grupri NH2 din centrulactiv al ciclooxigenazei enzim din metabolismul acidului arahidonic)

95

INHIBIIA ALLOSTERICEfectorii allosterici

8/12/2019 Enzime-1 2

96/131

Acioneaz asupra conformaiei spaiale a enzimelor de tip allosteric

ENZIME ALLOSTERICETermenul de allosteriam desemneaz proprietatea caracteristic a unor

enzime de a funciona prin variaii (allo) ale conformaiei tridimensionale (steriam).

Caracteristici structurale

Sunt proteine complexe cu rol reglator n reaciile metabolice

Sunt formate din subuniti monomere identice (protomeri) Structura cuaternar reprezint asocierea simetric a protomerilor componeni Sunt enzime care se pot combina cu mai multe substrate, avnd mai muli centriactivi

Enzimele allosterice pot adopta n mod reversibil mai multe stri conformaionaledistincte care difer prin:

- Numr de protomeri- Distribuia protomerilor- Afinitatea protomerilor pentru efectorii stereospecifici

96

Reprezentarea

8/12/2019 Enzime-1 2

97/131

Enzimele allosterice au mai multe situsuri de legare (cel puin 3 situsuri catalitice)- un situs de tip catalitic care realizeaz transformarea propriu-zis a

substratului, i care se afl situat pe subunitatea catalitic a enzimei;- mai multe situs-uri allosterice de care se pot lega efectorii enzimatici

(activatori sau inhibitori), situai pe subunitatea reglatoare a enzimei.

ntre situsul catalitic i cel allosteric exist anumite interacii (efect cooperant).Legarea inhibitorului allosteric la situsul allosteric induce modificarea tridimensionala moleculei proteinei enzimatice

Centrul activ catalitic al enzimei devine inapt pentru a fixa substratul97

schematic ainhibiiei

allosterice

8/12/2019 Enzime-1 2

98/131

Enzimele allosterice manifest o comportare cinetic diferit de ceapostulat n teoria Michaelis Menten.

Aspectul sigmoid este atribuit

structurii cu mai muli

protomeri, a existenei maimultor situsuri de legare

pentru fiecare molecul deenzim ntre care se manifestefecte de cooperare.

98

LEGAREA SECVENIAL, REVERSIBIL, A SUBSTRATULUI N MODELULENZIMELOR ALLOSTERICE

8/12/2019 Enzime-1 2

99/131

Legarea primei molecule de substrat de un protomer, va induce modificri

conformaionale a protomerului vecin pentru a-l face apt s lege urmtoareamolecul de substrat (efect cooperant). Procesul decurge pn cnd se leag

toate moleculele de substrat

ENZIMELOR ALLOSTERICE

Mecanismul de aciune al unormedicamente are la baz efectul

allosteric asupra unor enzime

99

Exemplu de enzime allosterice:

Protein kinazele de tip A C G care transfer grupri fosfat de la molecula

8/12/2019 Enzime-1 2

100/131

Protein kinazele de tip A, C, G care transfer grupri fosfat de la molecula

de ATP la gruprile OH ale unor aminoacizi specifici din structura

anumitor proteine (serin, treonin, tirozin), cataliznd astfel reacii de

fosforilare a unor enzime

O

N

N N

N

OP

P

O

P

O

OH

O P

OH

OH

O

NH2

OHOH

CH2HO

O

O

OHHO

OHHO

adenozin trifosfat (ATP)

Rest de serin, treoninsau tirozin din structura

proteic a unei enzime

+

Proteinkinaze

+ ADP

Protein-enzim

fosforilat

100

Deci rezult ca produs de reacie protein-enzime n stare fosforilat, care potreprezenta formele active ale acestor enzime, care intervin n numeroase

procese energetice, de cretere i difereniere celular.

Modul de aciune al protein kinazei A ial reglrii sale allosterice de ctre AMPc

Enzima

8/12/2019 Enzime-1 2

101/131

al reglrii sale allosterice de ctre AMPc(mesager secundar intracelular)

101

Inhibiia de tipfeed-back(retroinhibiia)

8/12/2019 Enzime-1 2

102/131

A B C D E F

E1 E2 E3 E4 E5

-

Reprezint un caz special de inhibiie allosteric

Const n inhibiia activitii primei enzime de ctre produsul final allanului metabolic din care face parte:

Acumularea excesiv de produs final F n celule, determin printr-un

mecanism allosteric, inhibiia enzimei E1 care catalizeaz transformarea

substanei A n substana B.

Exemplu: Hemul acumulat (n procesul de biosintez a hemoglobinei) ipoate inhiba propria biosintez.

102

Importana inhibiiei de tip feed back

8/12/2019 Enzime-1 2

103/131

Aceste mecanisme sunt importante n reglarea metabolismuluiintermediar celular (enzima E1 se numete enzim reglatoare de proces).

Se permite astfel meninerea unui echilibru dinamic ntre produii decatabolism i procesele de biosintez.

Aceasta dovedete o bun strategie din partea celulei

Are loc reglarea unei ci metabolice la nivelul primei etape, economisindla maxim metaboliii

103

Importana inhibiiei de tipfeed-back

Inducie i inhibiie enzimatic prin control genetic

8/12/2019 Enzime-1 2

104/131

1961, F. Jacob i J. Monod

104

Enzimele pot fi prezente n celul

n cantiti aproximativ constante= exprimare constitutiv

(enzimele lanului respirator

mitocondrial)

Anumite enzime pot fi prezenten

mod obinuit sub forma uneiexprimri mai slabe (sau chiar s

nu fie deloc exprimate) dar a cror

biosintez s creasc semnificativ

(chiar de mii de ori) n anumite

condiii, n special atunci cnd

substratul lor este prezentnexces

= enzime inductibile.

Mecanismul inhibiiei prin produs final

8/12/2019 Enzime-1 2

105/131

105

Inhibiie i inducie enzimatic prin control genetic Importan practic

8/12/2019 Enzime-1 2

106/131

Unele medicamente pot induce biosinteza de enzime necesare propriei lormetabolizri => Importan farmacologic i toxicologic- st la baza fenomenuluide obinui la medicamente i a toxicomaniei.

Inducia enzimatic st i la baza fenomenului de rezisten la medicamente. Ca rspuns la lezrile celulare cauzate de expunerea la compui xenobiotici(medicamente, compui toxici poluani), celulele elaboreaz mecanisme de aprareadaptativ ce includ, ntre altele, i inducia unor gene specifice care codific nspecial biosinteza unor enzime de biotransformare.

106

8/12/2019 Enzime-1 2

107/131

Medicamente

inhibitori enzimatici

107

M di i hibi i i i i

8/12/2019 Enzime-1 2

108/131

Inhibiia enzimatic este implicat i n explicarea

mecanismelor biochimice de aciune ale unor medicamente la

nivel molecular, celular,n esuturile int.

Medicamente inhibitori enzimatici

108

Clasificarea medicamentelor inhibitori enzimatici

8/12/2019 Enzime-1 2

109/131

Medicaia antihipertensiv (anti-HTA)

- inhibitori ai enzimei de conversie .............................captopril, enalapril, perindopril

Medicaia antiinflamatoare

-inhibitori ai fosfolipazei A2 .........................antiinflamatoare steroidiene, AIS

-inhibitori ai ciclooxigenazelor (I i II) .......... antiinflamatoare nesteroidiene, AINSMedicaia antiastmatic

-inhibitori de lipooxigenazMedicaia hipocolesterolemiant

-inhibitori ai HMG-CoA reductazei ...............statinele

Medicaia antigutoas

-inhibitori ai xantinoxidazei ................................................alopurinol

Medicaia bacteriostatic. Sulfamidele bacteriostatice

-inhibitori ai enzimei de sintez a acidului folic .................sulfamidele antibacterieneMedicaia anticanceroas

- inhibitori de replicaz ......................................6-mercaptopurina- inhibitori de timidilat sintetaz .........................5-fluorouracil- inhibitori de dihidrofolatreductaz ....................metotrexat- inhibitori de amidotransferaz...........................azaserina- inhibitori ai ADN-topoizomerazelor (I i II)......... etoposid

109

Clasificarea medicamentelor inhibitori enzimatici

8/12/2019 Enzime-1 2

110/131

Medicaia antiviral Anti-HIV-inhibitori ai revers transcriptazei .......................azidotimidin (AZT)-inhibitori ai proteazei .........................................amprenavir

- inhibitori ai integrazei ........................................zintevir

Antivirale n general

- inhibitori ai proteinkinazei virale..........................................maribavir.- inhibitori ai ADN-polimerazei virusului herpetic ..........aciclovir (zovirax)

-inhibitori ai neuraminidazei virusului gripal............oseltamivir, zanamivir

Medicaia anti-Parkinson

- inhibitori ai DOPA-decarboxilazei........................................carbidopa

- inhibitori ai monoaminoxidazei izoforma B.......................selegilina

-inhibitori ai catecol-O-metiltransferazei (COMT) ................tolcaponMedicaia diuretic

- inhibitori ai anhidrazei carbonice ............................acetazolamida

110

Medicaia antihipertensiv Hipertensiunea arterial (HTA):Tensiunea arteriala sistolica > 140mmHg i/sauTensiunea diastolica > 90mmHg.

8/12/2019 Enzime-1 2

111/131

Inhibitori ai enzimei de conversie a angiotensinei

(Angiotensin Converting Enzyme ACE)ACE catalizeaz reaciade transformare a angiotensinei I

(decapeptid)n angiotensin II (octapeptid).

N

HS

CH3

OO

OH

captopril

N

NH

NH2O OH

O

OH

O

lisinopril

Tensiunea diastolica > 90mmHg.

111

8/12/2019 Enzime-1 2

112/131

Inhibitori

ACE

112

Medicaia antiinflamatoare

Principalii factori biologici endogeni

proinflamatori sunt prostaglandinele,

prostaciclinele, tromboxanii,

8/12/2019 Enzime-1 2

113/131

prostaciclinele, tromboxanii,

leukotrienele, biomolecule care fac

parte din categoria eicosanoizilor

derivai din acidul arahidonic.Semnele clinice ale inflamaiei: calor,tumor, dolor, rubor, functio laesa.

Inhibitori ai enzimelor care intervin nformarea factorilor proinflamatori.

113

Acizi grasi eseniali

fosfolipide membranareS i i

8/12/2019 Enzime-1 2

114/131

114

O

O

p

COOH

LEUCOTRIENE Acid 5,8,11,14

eicosatetraenoic(substrat fals)

COX 1 i COX 2

PGG2

COOH

OH PGH2

izomeraze reductaze izomeraze

PGE2PGF

PGD2

PGE-Metabolit

PGF-Metabolit

PGD-Metabolit

prostaciclin-sintaza

PGI2

hidroliza

PGF

oxidarePGF

metaboliti urinari

StimuliFizici, chimici,biologici

- -Lipooxigenaza

Tromboxan-sintaza

TXA2

TXB2

Fosfolipaza A2

1. Inhibitori ai fosfolipazei A2. Fosfolipaza A2 : eliberarea, din fosfolipidele membranare, a acidului arahidonic

care este substrat pentru formarea compuilor proinflamatori.

8/12/2019 Enzime-1 2

115/131

p p p Medicamente cu structur corticosteroidic (antiinflamatoare steroidiene, AIS),

foarte eficiente dar cu numeroase efecte adverse.

Medicamente utilizate n afeciuni inflamatorii severe: poliartrit reumatoid,reumatism poliarticular acut, artrita acut gutoas, etc.

2. Inhibitori ai ciclooxigenazelor (I i II) din cascada acidului arahidonic. Compui cu structuri diverse non-steroidice (antiinflamatoare nesteroidiene, AINS). Ciclooxigenaza = enzim ce determin apariia unor substane pro-inflamatoare. 2

izoforme: COX-1, enzim constitutiv i COX-2, enzim inductibiln timpul inflamaiei

(accentueaz rspunsul inflamator). => dou categorii de AINS:

- inhibitori COX neselectivi (denumite AINS clasice), medicamente ce inhib att COX-1, ct i COX-2: acidul acetilsalicilic, diclofenac, indometacin,ibuprofen, piroxicam, etc.- inhibitori selectivi COX-2: celecoxib, rofecoxib, parecoxib, etc.

NN

CH3

SO2NH2

F3C

celecoxib

115

8/12/2019 Enzime-1 2

116/131

Mecanismul prezumtiv de aciune al aciduluiacetilsalicilic, inhibitor COX neselectiv

116

Medicaia antiastmaticAstmul bronic este o afeciuneinflamatorie a cilor respiratorii, cucaracter cronic, care se manifest

8/12/2019 Enzime-1 2

117/131

,clinic, periodic, prin crize de dispnee

expiratorie, cu senzaie de sufocare.

Medicamente care reducintensitatea i frecvena crizelor deastm bronic: inhibitorii selectivi aienzimei 5-lipoxigenaz - zileuton

ce catalizeaz biosinteza leucotrienelor

(LT) bronhoconstrictoare, din acidarahidonic.

Inhibarea formrii leucotrienelorconduce la bronhodilataie, efectantiastmatic selectiv.

SCH-N-C-NH2

OOH

CH3

zileuton117

Hipocolesterolemiante.

Statinele

8/12/2019 Enzime-1 2

118/131

Statinele

- Statinele = compui ce inhib competitiv enzima3-hidroxi-3-metilglutaril-coenzima A reductaza

(HMG-CoA reductaza), care intervine n biosintezacolesterolului cataliznd transformarea HMG-CoA n acidmevalonic.

- Principalii compuii inhibitori ai HMG-CoA reductazeiaprobai pentru utilizare terapeutic sunt statinele:

atorvastatina, fluvastatina, lovastatina, simvastatina, rosuvastatina

O

OH3C

CH3

O

OHO

CH3

H

H3C

H3C

simvastatin

O

OH3C

CH3

O

OHO

CH3

H

H3C

lovastatin

118

Medicaia antigutoasGuta este o maladie cronic,determinat de dezechilibrulntre formarea acidului uric i

8/12/2019 Enzime-1 2

119/131

ntre formarea acidului uric ieliminarea sa.

Medicamentele uricoinhibitorii micoreaz concentraia seric aacidului uric prin inhibarea biosintezei acestuia.

Alopurinolul = analog structural al hipoxantinei (precursor nbiosinteza acidului uric), ce inhib xantinoxidaza, enzim cecatalizeaz principale etape din catabolismul nucleotidelor purinice.

N

N N

N

O

N

N

N

O

NO

N

N

O

NO

O

N

N

N

O

N

N

H

H

hipoxantina

xantin-oxidaza H

HH

xantina

xantin-oxidaza H

H

H

H

acid uric

GUTA

acumulare

H

H

alopurinol

2 mecanisme:

competitivca analog structural; necompetitivprin intermediul

aloxantinei, metabolit

activ al alopurinolului.119

Medicaia bacteriostatic.Sulfamidele bacteriostatice

=> efect antimicrobian

8/12/2019 Enzime-1 2

120/131

Sulfamidele bacteriostatice

Sulfamidele = antagoniti structurali ai acidului p-aminobenzoic

Medicamente care inhib enzimele care intervin n sinteza acidului folic, nmod special dihidropteroat sintetaza, enzima ce catalizeaz ncorporarea

acidului p-aminobenzoic n acid dihidropteroic, precursor al acidului folic.

NH2

SO2NH2

sulfanilamida

NH2

COOH

acidul para-amino-benzoic

120

Medicaiaanticanceroas

Anticanceroasele (citostaticele) sunt

substane capabile s reduc volumultumorilor, s amelioreze starea clinic, s

8/12/2019 Enzime-1 2

121/131

anticanceroas prelungeasc supravieuirea sau s inducvindecarea n afeciunile canceroase.

Analogii structurali ai bazelor azotate purinice sau pirimidinice, medicamente ce

blocheaz activitatea enzimelor ce intervin n biosinteza acizilor nucleici, deci biosintezaproteic n celulele tumorale. Astfel, prin acest mecanism se oprete creterea tumoral(aciune antineoplazic).

1. Inhibitori ai enzimei

dihidrofolatreductaza:

medicamentele analogi

structurali cu acidul folic

(coenzim n reacii de metilarei factor de cretere celular).

N

N N

NO

NH2

H2N

CH2-N

CH3

10

C - NH - CH

CH2

COOH

CH2

COOH

metotrexatulmetotrexatul= antimetabolit al acidului folic

121

2. Inhibitori ai replicazei din biosinteza ADN. medicamentele analogi structurali ai bazelor azotate purinice: 6-mercaptopurina,

6-tioguanina, cladribina, pentostatin, azouridina, bromodeoxiuridina, etc.

8/12/2019 Enzime-1 2

122/131

N

N N

N

H

SH

mercaptopurina

N

N N

N

H

SH

H2N

tioguanina

O

NH

N

O

O

HO

HO-CH2

OH

azouridina

O

NH

N

O

O

Br

HO

HO-CH2

bromodeoxiuridina

3. Inhibitori ai timidilat-sintetazei din

biosinteza ADN.

medicamentele analogi structurali aibazelor azotate pirimidinice:

5-fluorouracil,floxuridina, 3azido-2,3-dideoxi timidina (denumit

zidovudin, azidotimidin sau AZT), etc. NN

N

O

NH

NO

O

CH3

HOH2C

+

-

3'-azido-2',3'-dideoxi timidina(AZT)

3'2'

122

4. Inhibitori ai amidotransferazei, enzim care intervinen biosinteza nucleotidelor purinice.

Azaserina medicament analog structural al glutaminei

COOH

HC - NH2

8/12/2019 Enzime-1 2

123/131

Azaserina - medicament analog structural al glutaminei

O

N

CH2

CH2

O

C

NCl- +

azaserina

5. Inhibitori ai ADN-topoizomerazelor (I i II), enzimeresponsabile de clivarea i refacerea lanurilor de ADN,

medicamente:

etoposid, teniposid medicamente ce formeaz un complexcuaternar cu topoizomeraza II, producnd rupturi ireversibile lanivelul ADN-ului dublu catenar;

topotecan, irinotecan medicamente ce formeaz uncomplex cuaternar cu topoizomeraza I.

O

O

O

OO

OOO

O

CH3H3C

OH

O

OH

HO

H3C

H

etoposid

N

N

O

HO

OOHH3C-H2C

O

CH2-NCH3

CH3

topotecan

123

Medicaia antiviralSubstane biologic active care intervinn sistemele enzimatice implicate n

l i li i l

8/12/2019 Enzime-1 2

124/131

multiplicarea viral.

1. inhibitori ai revers transcriptazei virusului imunodeficienei umane (HIV): azidotimidin(AZT), abacavir, didanozin, lamivudin, etc. Aceste medicamente sunt analogi structurali aibazelor pirimidinice din structura ADN.

2. inhibitori ai integrazei HIV: zintevir.

3. inhibitori ai proteazei HIV: amprenavir, atazanavir, ritonavir, nelfinavir.

4. inhibitori ai proteinkinazei virale: maribavir.

5. inhibitori ai ADN-polimerazei virusului herpetic: aciclovir (zovitax), penciclovir, ganciclovir.6. inhibitori ai neuraminidazei virusului gripal: oseltamivir, zanamivir.

NH

N N

N

O

H2N

CH2O-CH2-CH2-OH

9-[(2-hidroxietoxi) metil] guanina aciclovir (zovirax)

O

N

NH

O

O

N

NH

O

O

O

NH

N N

N

O

CH3

H2N

stavudinazalcitabina (ddc)

HO-H2CHO-H2C HO-H2C

didanozina (ddi) 124

Medicaia anti-ParkinsonSindromul Parkinson se caracterizeaz, nprincipal, prin scderea concentraieineuronale a neuromediatorului

8/12/2019 Enzime-1 2

125/131

LEVODOPA = precursorul metabolic fiziologic al dopaminei, fiindfolosit ca medicaie de substituie n parkinsonism. Reacia este catalizat de DOPA-decarboxilaz i are loc lanivel periferic dar i la nivel central. Asociat cu LEVODOPA, se administraz:

1. Inhibitori ai dioxifenilalanin (DOPA)-decarboxilazei

benserazida i carbidopa (inhib decarboxilarea L-DOPA nperiferie fra o modifica la nivel central)

neuronale a neuromediatorului

dopamin

N

N

OH

HO

HO

H

H

O

NH2

OH

benserazid

NHCH3

OH

HO

HO

O

NH2

carbidopa

OH

CH2

CH

COOH

OH

NH2

CO2

OH

CH2

OH

CH2-NH

2

DopaminL - DOPA

DOPA- Decarboxi laza

125

2. Inhibitori ai monoaminoxidazei izoforma B (MAO-B): selegilina =inhibitor selectiv i ireversibil al enzimei MAO B enzim ce metabolizeaz

8/12/2019 Enzime-1 2

126/131

inhibitor selectiv i ireversibil al enzimei MAO-B, enzim ce metabolizeazdopamina;

3. Inhibitori ai catecol-O-metiltransferazei (COMT) - tolcapon, entacapon =

inhibitori selectivi i reversibili ai COMT, enzim ce metabolizeaz, de asemenea,dopamina.

N

CH

CH3

CH3

selegilina

126

8/12/2019 Enzime-1 2

127/131

NOMENCLATURA I CLASIFICAREA

ENZIMELOR

127

Istoric privind nomenclatura enzimelor

8/12/2019 Enzime-1 2

128/131

I ETAP : denumiri vechi - nu au terminaia az

Pepsina, tripsina, chimotripsinaPtialina din saliv (amilaza)Emulsina din intestin (lipaza)

n general sunt hidrolaze, enzime cu rol n digestie.

De exemplu: amilaza are ca denumirea tiinific sistematic -1,4-glucan-4-glucan hidrolaza, iar amilaza: -1,4-glucan-malto-hidrolaza.

II ETAP: se introduce terminaia -aza, la denumirea substratelor care setransform.

De exemplu: ureaza, amilaza, arginaza, fumaraza, tirozinaza, hexokinaza,lipaza, etc.

Aceste denumiri nu explic tipul de reacie care are loc.

128

lll ETAP: Apar denumiri de enzime care cuprind:- denumirea substratului

- tipul de reacie

8/12/2019 Enzime-1 2

129/131

tipul de reacie- terminaia azaExemplu : Succinat dehidrogenaza (SDH)

Lactat dehidrogenaza (LDH)Malat dehidrogenaza (MDH)

Piruvat decarboxilaza

Piruvat carboxilaza

Precizeaz tipul reaciei dar sunt incomplete.Sunt denumiri convenionale.

Denumiri de lucruSe precizeaz donorul de hidrogen (exemplu: succinat), dar nu se precizez acceptorul deH.

129

IV ETAP:n 1957-1961 Uniunea Internaional de Biochimie (din cadrul IUPAC), Comisiade Enzimologie (EC) a elaborat o nomenclatur sistematic precum i o clasificare a

enzimelor bazat pe tipul de reacie chimic catalizat de o anumit enzim. Aceast abordare a fost determinat de creterea continu a numrului de enzimeizolate i caracterizate din punct de vedere structural i al mecanismului de aciune.

Deci din 1961 enzimele sunt grupate in 6 clase, fiecare enzim avnd numere de cod(denumire ,,EC") = DENUMIRE SISTEMATIC

Conform recomandrilor acestei Comisiei de Enzimologie (EC), denumirea uneienzime trebuie s cuprind detalii privind:

8/12/2019 Enzime-1 2

130/131

p p

-numele substratului asupra cruia acioneaz enzima (cu evidenierea

donorului i a acceptorului de electroni, de hidrogen, sau de grupri funcionale,etc);

-numele tipului de reacie catalizat;

-sufixul az.

Deci numrul de cod al fiecrei enzime (EC) este alctuit din 4 numere:- primul numr : codul pentru clasa de enzime (16)- al doilea numr : codul pentru subclas (substratul donor de grupri) (199)- al treilea numr: codul pentru sub subclas (acceptorul acelei grupri 199)-al patrulea numr : locul individual al enzimei.

Acest tip de nomenclatur este deosebit de precis, descriptiv iinformativ, permind introducerea de enzime nou descoperite.

130

CLASIFICAREA ENZIMELOR CONFORM COMISIEI DE ENZIMOLOGIE (EC)

EC : 1 Oxidoreductaze

8/12/2019 Enzime-1 2

131/131

EC : 1 Oxidoreductaze

Reacii de transfer de electroni sau de electroni i de protoni (deci de hidrogen) termenmai general echivaleni reductori.EC : 2 Transferaze

Reacii de transfer a unei grupri funcionale de pe un donor pe un acceptor.EC : 3 Hidrolaze

Reacii de hidroliz a biomoleculelor, adic reacii de fixare a moleculei de ap pe o legturspecific substratului care se scindeaz. Determin ruperea unei legturi cu ajutorul uneimolecule de ap.EC : 4 Liaze

Reacii de rupere a unei legturi carbon-carbon, carbon-azot, carbon-oxigen etc.EC : 5 Izomeraze

Reacii de izomerizare, epimerizare, racemizare, conversie cis-trans, adic, altfel spus, reaciide tranfer de grupri n interiorul aceleiai molecule.

EC : 6 LigazeReacii de formare a unor legturi carbon-carbon, carbon-azot, carbon-oxigen, etc. Suntreacii consumatoare de energie (de molecule ATP sau de alt nucleotid cu legturi

i )

Documents

Enzime-1 2