Enzime - Curs 9

ENZIME

În organismele vii, reacţiile chimice se petrec în condiţii

diferite de cele din laborator datorită prezenţei şi activităţii specifice a unor substanţe numite enzime sau fermenţi.

După locul în care îşi desfăşoară activitatea, enzimele sunt de două tipuri:

Ectoenzime (acţionează în afara celulei care le-a produs);

Endoenzime (acţionează în interiorul celulei).

ENZIME

I. Constituţia chimică a enzimelorDin punct de vedere chimic, enzimele se împart în :

Enzime monocomponente (de natură exclusiv proteică);

Enzime bicomponente, de natură heteroproteică, formate

din două părţi: una proteică şi cealaltă neproteică.

II. Enzime monocomponenteSe numeşte centru activ al unei ezime monocomponente,

ansamblul aminoacizilor din proteina enzimatică, care vine în contact cu substratul.

ENZIME

II. Enzime monocomponente

La toate enzimele, acest centru activ cuprinde două regiuni:1. Centru de fixare al substratului (situs de fixare - SF); 2. Centru catalitic (situs catalitic - SC), care acţionează asupra substratului înlesnindu-i reacţia chimică.

SFSC

S

S S

enzimaSF - situs de fixare

ENZIME

II. Enzime monocomponente

Centrul catalitic al majorităţii enzimelor cuprinde frecvent unul sau mai mulţi din următorii aminoacizi: cisteină, histidină, lizină, serină, tirozină.Un exemplu tipic de enzimă monocomponentă este ribo-nucleaza, care catalizează hidroliza acizilor ribonucleici (ARN), eliberând nucleotidele componente.

III. Enzime bicomponente Sunt formate dintr-o componentă macromoleculară termolabilă, nedializabilă, de natură proteică, numită apoenzimă şi o componentă micromoleculară termostabilă, dializabilă, neproteică, numită coenzimă. Împreună formează enzima bicomponentă.

ENZIME

III. Enzime bicomponente

S

S

S

Apoenzima (proteică)

Coenzima (neproteica)

S = substrat

ENZIME

III. Enzime bicomponenteIII.1. Categorii de coenzime

III.1.1 Coenzime provenite prin transformarea

vitaminelor hidrosolubile Sunt numeroase şi au funcţii metabolice importante în organism. Cele mai cunoscute intră în componenţa enzimelor din clasa 1:

NAD+ = nicotin-adenin-dinucleotid

NADP+ = nicotin-adenin-dinucleotidfosfat

FMN = flavin mononucleotid

FAD = flavin-adenin-dinucleotid

ENZIMENAD+, NADP+Reprezintă coenzime pentru oxidoreductazele anaerobe, care catalizează dehidrogenarea diverselor substraturi, ce se oxidează în lanţul respirator, transferând hidrogenul la alţi acceptori.În molecula de NAD+, amida acidului nicotinic este unită prin intermediul unei grupări ribozo-5’-fosfat cu acidul adenozid monofosforic (R).NADP+-ul diferă de NAD numai prin prezenţa în plus a unui radical fosfo-esteric în molecula sa. Aceste coenzime preiau un atom de H la nivelul nucleului piridinic în poziţia para, iar un alt atom de H trece în soluţie sub formă ionică:

ENZIMENAD+, NADP+Ambele coenzime sunt răspândite în toate celulele vii. Predominantă

este NAD+. În organisme NAD+ participă la reacţii în urma cărora se

eliberează energie, iar NADP+ participă la reacţii de sinteză.

FMN, FADSunt coenzime ale flavinenzimelor foarte răspândite în ţesuturile animale

şi vegetale.

FMN este esterul 5’-fosforic al riboflavinei (vit. B2), iar FAD este format

dintr-o molecula de FMN şi una de AMP unite printr-o legătură

pirofosforică.

ENZIMEIII.1.2 Alte coenzimePlastochinone (benzochinone substituite)Sunt substanţe liposolubile cu rol în transferul electronic din procesul

fotosintezei.

Coenzime Q (ubichinone) Substanţe liposolubile foarte asemănătoare cu plastochinonele, cu o largă

răspândire în organismele animale (mitocondrii) unde participă la oxidări

celulare, mijlocind transportul de hidrogen şi electroni între flavoproteine

şi citocromi.

ENZIMEIII.1.2 Alte coenzime

Coenzima A (HS-CoA) Substanţă complexă ce intră in alcătuirea transacilazelor adică a enzimelor

care catalizează transferul unor radicali acil.

Acidul lipoic Prin dehidrogenarea reversibilă a celor două grupări sulfhidrice, acidul

lipoic trece într-o formă disulfurică ciclică (acid tioctic):

ENZIMECoenzime tetrapirolice Au o structură asemănătoare hemului din hemoglobină, având în alcătuire şiioni metalici (în special Fe), care pot exista în două stări diferite de oxidare:Fe2+ şi Fe3+. Aceste coenzime, cum ar fi citocromii, peroxidaza, catalazaintervin în transferul de electroni.

Structura citocromului c

ENZIME

III.1.2 Alte coenzimeCoenzime metalice

Conţin un metal integrat într-un complex din care poate fi detaşat în stare

de ioni. Toate aceste enzime pot fi inactivate prin eliminarea metalului şi

reactivitate prin reintegrarea lui sau uneori chiar prin fixarea unui alt ion

metalic, cu structură chimică asemănătoare celui iniţial.

ENZIMEIV. Izoenzime

Sunt acele forme multiple enzimatice care se formează prin diferenţieri,deteminate genetic la nivelul structurii primare. Izoenzimele aceleiaşienzime catalizează aceeaşi reacţie şi sunt foarte asemănătoare fizico-chimic, putând fi diferenţiate prin sarcina electrică, prin pH-ul optim deacţiune, prin termostabilitate etc.

V. Enzime imobilizate

Sunt enzime cu unele caracteristici modificate artificial pentru a fi folositeîn diferite scopuri. Imobilizarea măreşte durata de viaţă a enzimelor,micşorând probabilitatea distrugerii lor ireversibile, a termodenaturării şicapacitatea de autoliză, dar are ca rezultat pierderea reactivităţiiimunologice a proteinelor enzimatice. Au o mare importanţă teoretică şipractică în tehnologia industrială, în metodica de laborator şi în medicină.

ENZIME

VI. Mecanismul reacţiei enzimatice

(ES = complex enzimă - substrat; EP = complex enzimă - produs; P = produs de reacţie; v = viteza procesului enzimatic; K = constanta de viteză a reacţiei)

Întrucât transformarea ES->EP are loc instantaneu şi pentru că reacţia finală enzimatică de transformare a produşilor E şi P în EP este nulă (K6=0) - enzima este specifică pentru substrat dar nu şi pentru produse - relaţia (1) devine:

ENZIME

VI. Mecanismul reacţiei enzimatice

Prin compararea vitezelor celor două reacţii (reversibilă şi ireversibilă),

se poate constata că reacţia ireversibilă ES E + P decurge

totdeauna mult mai încet decât cea reversibilă. De aici rezultă că

"determinanta de viteză" în procesul enzimatic este reacţia de

transformare a complexului ES în produşii de reacţie şi enzima liberă,

deci:

V = K [ES] unde:

V = viteza procesului enzimatic

K = constanta de viteză a reacţiei

ENZIME

VII. Exprimarea activităţii enzimatice

Unitatea enzimatică (U) – reprezintă cantitatea de enzimă care poatecataliza transformarea unui micromol de substrat într-un minut.

Katalul (Kat) – reprezintă cantitatea de enzimă care catalizeazătransformarea unui mol de substrat într-o secundă. Se pot folosi atâtmultiplii – kilokatalul (k Kat), cât şi submultiplii lui – milikatalul (m Kat).

Activitatea molară – este dată de numărul moleculelor de substrattransformate în produse într-un minut, sub influenţa unui mol de enzimă.

ENZIMEVIII. Relaţii între viteza reacţiei, cantitatea de

enzimă şi concentraţia substratului

zaharozazaharaza

(H2O)D-glucoza + D-fructoza

V4

V3

V2

V1

[S2] [S3] [S4][S1]

vmax

KM

ENZIMEConstanta lui Michaelis (KM) este indicator al afinităţii enzimei pentru substratşi reprezintă acea concentraţie de substrat la care complexul intermediar dereacţie ES este disociat în proporţie de 50%, iar viteza de reacţie este jumătatedin viteza maximă. Între viteza de reacţie (v), viteza maximă (Vmax),concentraţia desubstrat [S] şi constanta KM există o relaţie stabilită de Michaelis şi Menten,valabilă pentru majoritatea reacţiilor enzimatice:

KM variază între limite foarte largi. Ea are valoarea de 0,24-0,66 la zaharaza de drojdie, când are ca substrat rafinoza şi numai 0,016-0,040 când are ca substrat zaharoza, pentru care enzima are afinitate mult mai mare.

In vivo (în corp), unde concentraţiile reactanţilor sunt foarte mici (0,01-0,000001 molare), sunt active enzimele cu KM mică.

Dintre două substraturi ale aceleaşi enzime, în realizarea reacţiei catalizate va fi avantajat substratul cu KM mai mică, pentru ca el va putea forma, la concentraţii mai mici, complexul cu majoritatea moleculelor de enzimă prezente.

ENZIME IX. Influenţa factorilor de mediu asupra activităţii enzimatice. Influenţa temperaturii şi a factorilor fizici

Activitatea enzimatică creşte odată cu creşterea temperaturii, deoarece creşte energia cinetică a moleculelor reactante.

Există o temperatură optimă la care reacţia enzimatică decurge cu viteză maximă. La o temperatură peste cea optimă, viteza scade repede pentru ca se rup legăturile chimice ale structurii secundare din proteina enzimatică, care astfel se denaturează, ducand la pierderea activităţii catalitice.

Temperaturile optime pentru enzimele din organismul animalelor sunt cele apropiate corpului uman. Pentru enzimele plantelor sunt între +20-30°C, iar pentru microorganisme pot ajunge la valori foarte ridicate (în jur de +100°C).

Inactivarea enzimelor la temperaturi foarte joase pozitive este uneori urmată de creşterea activităţii enzimatice odată cu revenirea la temperatura optimă.

Factorii fizici (presiuni foarte ridicate, agitare prelungită, radiaţii X, β, UV) pot produce inactivări ireversibile (denaturări) ale proteinei enzimatice.

ENZIMEX. Influenţa acidităţii, concentraţiei ionice şi a potenţialului redox asupra activităţii enzimatice

Se numeşte pH optim al unei enzime, pH-ul mediului la care activitatea enzimatică este maximă. În general, activitatea majorităţii enzimelor înregistrează maxime între valorile de pH 5-9. Sunt unele enzime care prezintă activitate maximă în soluţii puternic acide, ca pepsina din stomac, care îşi desfăşoară activitatea la pH<2.

Concentraţia ionică a soluţiei influenţeaza activitatea enzimatică pentru că determină fixarea unui procent mai mic sau mai mare de apă pe proteina enzimatică, modificând conformaţia moleculelor acesteia.

Potentialul redox al mediului poate modifica grupările reacţionabile, oxidabile sau reductibile (-SH, -S-S-, etc.) ale unei enzime. De exemplu, catepsinele tisulare şi papaina sunt activate de cisteină, glutation şi inactivate de oxidanţi ca acidul performic.

ENZIMEXI. Efectori enzimatici

Sunt compuşi chimici care intervin în modificarea activităţii enzimatice. Întrucât efectorii pot interveni fie stimulând fie inhibând această activitate, ei au fost împărţiţi în două grupe: Activatori Inhibitori, care pot fi: - Specifici (competitivi, necompetitivi, substrat sau produşi de reacţie). - Nespecifici (activează prin denaturare): formaldehida, metalele grele etc. - Agenţi destructori (distrug enzimele): pepsina, papaina etc.

ENZIMEXII. Nomenclatura şi clasificarea enzimelor

Conform E.C. (Enzyme Comission), numele enzimelor trebuie să indice denumirea chimică a substratului, natura acceptorului şi tipul de reacţie, adăugându-se la ultimul termen sufixul "ază". Astfel, enzima "lactatdehidrogenaza" din muşchi a primit denumirea: L-lactat: NAD-oxidoreductază. Această regulă nu a putut fi aplicată în cazul unor enzime ca: papaina, pepsina, tripsina etc., pentru care nu se putea preciza reacţia catalizată.

Denumirea hidrolazelor se formează doar din numele substratului la care se adaugă sufixul "ază": zaharază, lipază, peptidază, urează etc.

În afară de nume, fiecare enzimă are un cod format din patru cifre precedate de iniţialele E.C. (Enzyme Comission). Primele trei cifre semnifică clasa, subclasa şi subsubclasa, iar ultima indică numerotarea enzimei în subsubclasa de care aparţine. De exemplu, L-lactat: NAD-oxidoreductaza are codul E.C.1.1.1.27.

ENZIMEXII. Nomenclatura şi clasificarea enzimelor

Clasificarea fundamentală a enzimelor repartizează toate enzimele cunoscute în 6mari clase: I. Oxidoreductaze II. Transferaze III. Hidrolaze IV. Liaze V. Izomeraze VI. Ligaze

Fiecare clasă cuprinde mai multe subclase, în funcţie de natura legăturii sau grupării substratului asupra căreia acţionează enzima. Subclasele pot include mai multe subsubclase, în funcţie de natura chimică a substratului, a acceptorului sau coenzimei participante la reacţia enzimatică.

ENZIMEI. Oxidoreductaze

Enzimele din această clasă catalizează procesele de oxido-reducere din celulă, bazate pe transferul de electroni de la donator (reducătorul) la un acceptor (oxidantul). În celulele vii, transferul de electroni se face printr-un transport de hidrogen atomic, dar se cunosc şi reduceri realizate prin transfer exclusiv de electroni sau chiar de hidrogen molecular.

I.1.Dehidrogenaze cu NAD+ sau NADP+ ca acceptor de hidrogen

Enzimele din această subclasă (care sunt anaerobe) transferă hidrogenul de la reducător la oxidant prin intermediul coenzimelor NAD+ sau NADP+. Exemple de astfel de enzime sunt alcool-dehidrogenaza şi lactat-dehidrogenaza.

ENZIME

I. OxidoreductazeI.1.Dehidrogenaze cu NAD+ sau NADP+ ca acceptor de hidrogen

Alcool-dehidrogenaza (ADH) produce dehidrogenarea etanolului la acetaldehidă (1), iar lactat-dehidrogenaza (LDH) a acidului lactic la acid piruvic (2):


I.2. Dehidrogenaze având FMN sau FAD ca acceptor de hidrogen Această subclasă, cunoscută şi sub numele de flavinenzime, cuprinde dehidrogenaze aerobe, având în componenţă coenzimele FMN şi FAD, care mijlocesc transferul de hidrogen spre oxigenul molecular.

Glucozoxidaza (GO) catalizează oxidarea glucozei la acidul gluconic:


I.3. Oxidaze

Oxidazele sunt oxidoreductaze apte să reacţioneze cu oxigenul molecular

ca oxidant. În reacţia respectivă, oxigenul poate fi acceptor de electroni (sau de

hidrogen) sau poate pătrunde direct în moleculele organice atacate. Ca urmare,

oxidazele se clasifică în: a) oxidaze propriu-zise (transportoare de electroni); b)

oxigenaze şi c) hidroxilaze.

a) Oxidazele propriu-zise transferă 4 sau 2 electroni pe oxigenul molecular,

catalizând combinarea acestuia cu hidrogenul pentru a forma H2O sau H2O2:


I.3. Oxidaze

Un exemplu tipic de oxidază transportoare de 4 electroni pe molecula de oxigen

este citocromoxidaza, care are rol de oxidază terminală în lanţul respirator.

La plante, ascorbatoxidaza (care conţine cupru) are o mare răspîndire şi

importanţă, catalizând oxidarea acidului ascorbic (vit. C) la acid dehidroascorbic:

b) Oxigenazele introduc oxigenul direct în molecula organică, rezultând un peroxid de tipul R-OOH. Este cazul lipoxigenazei vegetale (numită şi carotenoxidază) care catalizează oxidarea acizilor graşi polinesaturaţi superiori. În urma acţiunii oxigenazelor pot apare şi peroxizi de tipul R-O-O-R, care se pot transforma ulterior într-un dicarbonil, având ca efect desfacerea unei legături duble, deschiderea unui nucleu aromatic etc.


c) Hidroxilazele sunt oxidaze ale căror molecule conţin adeseori fier, cupru sau mangan. De o mare importanţă sunt cele care produc hidroxilarea nucleelor aromatice, în reacţie cu oxigenul molecular.Fenol-oxidazele hidroxilează monofenolii la difenoli - aceştia din urmă servind ca donatori de hidrogen în reacţia de formare a apei. Produşii finali ai reacţiei sunt apa şi o chinonă:

Catecol-oxidazele şi lacaza din ţesuturile vegetale sunt exemple de fenol-oxidaze care catalizează transformarea mono şi o-difenolilor, respectiv a p-difenolilor în chinone.


I.4. PeroxidazeSunt hem-proteine care catalizează numeroase procese oxidative în corpul plantelor,

utilizând oxigenul peroxizilor (R-OOH, H2O2) ca acceptor de electroni şi hidrogen:

I.5.Catalaze Sunt oxidoreductaze cu constituţie chimică asemănătoare peroxidazelor. Au o largă răspândire în organismele animale, unde descompun apa oxigenată în oxigen molecular şi apă:

ENZIMEII. Transferaze

Catalizează transportul unei grupări de pe o moleculă pe alta. În funcţie de natura radicalului transportat, transferazele se împart în opt subclase.

II.1. C1-transferaze Sunt enzime de transfer a resturilor cu un atom de carbon. Acestui grup îi aparţin transmetilazele, care catalizează transportul grupării metilice labile de pe un atom de azot cuaternar (din betaină, colină) sau de pe un atom de sulf, pe un acceptor specific.

II.2. C2-transferazeCuprind transaldolazele şi transcetolazele care transportă, de pe o moleculă pe alta, grupări conţinând o funcţie aldehidică sau cetonică aflată pe o catenă cu doi atomi de carbon. Cea mai importantă enzimă a acestei subclase este cea care produce decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic, transportând apoi restul de acetaldehidă activă pe coenzima A.


II.2. C2-transferaze

Coferment al acestor enzime este tiaminpirofosfatul (TPP) - esterul fosforic la radicalul hidroxietil al tiaminei (vitamina B1):

În reacţia enzimatică, acest coferment fixează pe carbonul 2 din inelul tiazolic gruparea α-cetonică a acidului piruvic (CH3-CO-COOH), care astfel este decarboxilat.


II.3. Transacilaze Catalizează transferul unor radicali acil, iar cofactorul lor este coenzima A (HS-CoA).

II.4. Glicozil-transferaze Catalizează transferul unor resturi glucidice în procesul biosintezei oligo şi poliglucidelor. Unele enzime importante din această subclasă au drept coenzimă nucleotidul uridindifosfat (UDP), care formează cu glucidele transferate complecşi intermediari de tipul UDP-glucozei, bogaţi în energie liberă şi foarte activi chimic.

II.5. Transaminaze (aminotransferaze)Aceste enzime catalizează transferul unei grupări amino de la un aminoacid la un α -cetoacid. Cofermentul transaminazelor este piridoxalfosfatul, adică esterul monofosforic al piridoxalului (2-metil-3-hidroxi-4-formil-5-hidroximetilpiridină), care face parte din grupa vitaminelor B6:


II.6. Fosfotransferaze Aceste transferaze transportă resturi de acid fosforic sau pirofosforic, nucleotide sau alţi radicali fosforilaţi de pe o moleculă pe alta. Fosfokinazele transferă acidul fosforic sau pirofosforic de pe ATP sau alţi nucleozid-trifosfaţi macroergici pe un acceptor organic. Sub acţiunea lor, unele vitamine sunt transformate în coenzime biochimic active (1), iar glucoza este transformată în glucozofosfat (2):

ENZIMEIII. Hidrolaze

Enzimele acestei clase scindează (cu participarea apei) moleculele organice în subcomponente.

III.1. Esteraze Reprezintă o subclasă de hidrolaze ce catalizează scindarea substratului (ester) într-un acid şi un alcool, cum este cazul lipazelor, lecitinazelor, colinesterazelor.

Lipazele acţionează mai ales asupra trigliceridelor, scindându-le în glicerol şi acizi graşi, iar lecitinazele, numite şi fosfolipaze, hidrolizează fosfolipidele în mod diferit. Astfel, fosfolipazele A şi B atacă legătura dintre acizii graşi şi glicerol, fosfolipaza C hidrolizează legătura glicerol-acid fosforic, iar fosfolipaza D hidrolizează legătura dintre acidul fosforic şi baza azotată (colină sau etanolamină) din fosfolipidă.

Fosfatazele sunt esteraze care hidrolizează esteri anorganici. În funcţie de pH-ul optim de acţiune, acestea se clasifică în fosfataze acide, neutre şi bazice, iar în funcţie de natura substratului în: fosfomonoesteraze, fosfodiesteraze, fitaze (eliberează acidul fosforic din acidul fitic, favorizând absorbţia intestinală a Ca, Mg etc.) şi nucleaze (ce hidrolizează acizii nucleici în nucleotide).


III.1. Esteraze Adenozin-polifosfatazele acţionează specific asupra moleculei de ATP:

III.2. Carbohidraze

Sunt hidrolaze care catalizează scindarea poliglucidelor. Ele se clasifică în: A) Oligozaharidaze şi B) Polizaharidaze

Tioesterazele catalizează scindarea hidrolitică a tioesterilor. Un exemplu de tioesterază este mirozinaza care hidrolizează sinigrina din seminţele de muştar:


A) Oligozaharidazele, la rândul lor, se împart în funcţie de orientarea anomeră a legăturii scindate. Astfel, α-glicozidazele hidrolizează legăturile α-glicozidice conform reacţiei:

α-D-Galactozidaza este o astfel de enzimă care acţionează asupra trizaharidului rafinoză, scindându-l în galactoză şi zaharoză.

β-Glicozidazele desfac legăturile β-glicozidice după un mecanism similar reacţiei:


A) Oligozaharidaze β-Glicozidaze

Din acest grup fac parte mai multe enzime importante, dintre care menţionăm:

β-glucozidaza, care hidrolizează (β-glucozizi vegetali (amigdalină, celobioză,

genţiobioză), β-galactozidaza, care hidrolizează lactoza la glucoza şi galactoză

şi β-fructozidaza (invertaza), ce hidrolizează zaharoza după reacţia:


B) PolizaharidazeProduc hidroliza poliglucidelor şi cuprind, ca subdiviziuni mai importante: amilaze, celulaze, pectinaze şi mucopolizaharidaze.Amilazele sunt enzime de diferite origini (animală, vegetală, bacteriană, fiingică) care acţionează specific asupra legăturii α-l,4-glicozidică din amidon. α -Amilaza face ca, în final, amiloza din amidon să se transforme aproape complet în glucoză şi maltoză, iar din amilopectină să mai rămână "dextrine ramificate" (cu GP=5-8), pentru că legăturile α -1,6 nu sunt hidrolizate de amilaze. Se găseşte în ţesuturi animale, vegetale (seminţe germinate) şi în microorganisme.


B) Polizaharidazeβ-Amilazele hidrolizează legăturile α-1,4 glicozidice din amidon, pornind de la capetele nereducătoare ale catenelor, cu eliberare de fragmente oligozaharidice cu grad mare de polimerizare (β-dextrine) şi β-maltoză (prin inversiune Walden). Se găseşte în seminţe germinate sau negerminate de graminee şi leguminoase.

γ-Amilaza (glucoamilaza) scindează legăturile α-1,4 glicozidice din amidon, glicogen, dextrani, eliberând succesiv resturile de glucoză de la capătul nereducător al polizaharidului. Enzima este larg răspândită în microorganisme, unele ţesuturi animale etc.

Legăturile α-l,6-glicozidice din amidon (amilopectină) dar şi din glicogen sunt scindate de enzimele: amilo- şi oligo-1,6-glucozidaza. Industrial se utilizează izoamilaza bacteriană şi glucoamilaze (amiloglucozidaze) bacteriene sau fungice - acestea din urmă hidrolizând ambele tipuri de legături glicozidice ale amidonului.


B) PolizaharidazeCelulaza (exoglucanaza + endoglucanaza) hidrolizează legăturile β-1,4

glicozidice din celuloză:

Pectinazele sunt enzime care hidrolizează substanţele pectice şi după modul lor de acţiune se împart în: saponifiante şi depolimerizante.

III.3. Proteaze Aceste hidrolaze se mai numesc şi enzime proteolitice sau peptid-hidrolaze, pentru că scindează legăturile peptidice.

Mucopolizaharidazele au ca reprezentanţi mai cunoscuţi lizozimul (în salivă, albuş, lacrimi) şi hialuronidaza (în venin de şarpe, bacterii şi tumori).


III.3. Proteaze

Endopeptidazele sunt proteaze care desfac legăturile peptidice din interiorul catenei polipeptidice, rezultând polimeri cu lanţ mai scurt. După structura chimică a centrului activ, endopeptidazele se împart în:- carboxilice, cu grupări carboxilice ionizate în centrul activ: chimozina, pepsina;- serinice, cu serină şi histidină în centrul activ: chimotripsina, elastaza, tripsina;- tiolice, cu cisteină în centrul activ: bromelină, ficină, papaină (extrase din plante) şi catepsina C (din ţesuturi animale);- metal peptidaze, cu ioni metalici (Mg2+, Ca2+, Fe2+, Zn2+) în centrul activ: colagenaze.

Exopeptidazele scindează aminoacizii C-terminali (carboxipeptidază) sau N- terminali (aminopeptidaza) ai catenei polipeptidice. Acestui grup îi aparţin şi dipeptidazele cu acţiune limitată asupra dipeptidelor.Multe hidrolaze desfăşoară activitate catalitică fară ajutorul coenzimelor.


III.4. AmidazeCatalizează hidroliza unor legături C-N, altele decât cele peptidice. Exemple deamidaze sunt: nucleozidazele (care hidrolizează nucleozidele în baze azotateşi pentoză) şi ureaza (care hidrolizează ureea în amoniac şi bioxid de carbon):

IV. Liaze

Liazele scindează în două componente molecula substratului la nivelul legăturilor C-C, C-N, C-O sau C-S, eliberând, de cele mai multe ori, şi CO2, H2O, NH3 sau H2S. În această clasă sunt incluse numai enzimele care pot acţiona şi ca sintetaze, catalizând şi resinteza substratului din produşii reacţiei de scindare. La multe din reacţiile liazelor intervin cofactori transportatori de grupări active: acetil CoA, carboxibiotina, TPP etc.

ENZIMEIV. Liaze

Aldolaza şi piruvat-decarboxilaza sunt două enzime din această clasă care prezintă importanţă metabolică, participând la degradarea glucidelor, respectiv la decarboxilarea simplă a acidului piruvic:

V. Izomeraze

Izomerazele catalizează reacţii de izomerizare: transformarea reciprocă a izomerilor optici (racemaze), a anomerilor α- şi β- (mutarotaze), a epimerilor etc. Deşi majoritatea izomerazelor acţionează fără sprijinul coenzimelor, unele dintre ele au drept coenzime piridoxalfosfatul (ex. alaninracemaza) sau UDP şi NADP+ (izomerazele glucidelor).

ENZIMEVI. Ligaze

Catalizează sinteze prin reunirea a doi compuşi într-unui nou, folosind energia chimică a legăturilor fosfoesterice macroergice din moleculele de ATP sau GTP. Din această clasă fac parte multe enzime, cum ar fi:- enzime activatoare de aminoacizi (care fixează aminoacidul pe ARNt);- enzime activatoare de acizi graşi şi acid acetic (care fixează radicali acil pe

coenzima A);- enzime care catalizează formarea legăturilor peptidice;- carboxilaze (care introduc CO2 în moleculă).Un exemplu tipic de ligază este piruvatcarboxilaza (PC), care catalizează

transformarea acidului piruvic în acid oxaloacetic:

Documents

Enzime - Curs 9