CINETICA ENZIMATICAstudiul vitezei rrENZIME (CURSUL 2)

Viteza de reactieDef: Variatia in timp a [S] sau [P]

Legea cinetica: v ~ produsul conc.

Ordinul cinetic0 v=ct1 v= k [S1]2 v= k [S1] [S2]

unde k constanta de viteza

Activitatea enzimaticaActivitatea moleculara- nr. molecule S transformate in P de 1 molecula de E in 1sec

1 U.I. = activitatea enzimatic responsabil pt transf. 1mol S/min n cond. Standard de pH, t, cofactori

1 katal .1mol/secCare este relatia de convertire dintre U.I i kat?

Factori care influenteaza viteza de reactie

Influenta temperaturii asupra vitezei de reactieTemperatura optim

Influena pH-ului asupra vitezei de reacie In general pH-ul optim al majoritatii enzimelor apropiat de pH-ul fiziologic

Influena concentraiei enzimei asupra vitezei de reacie (la [S] = ct)

Influenta [S] asupra vitezei de reacie (la [E]=ct)

Ecuatia Michaelis Menten(respectat de enzime non-alosterice)ESPABC!

Semnificaia KMConstanta de disociere Kd a complexului de tranziie ES

Msur a afinitii substratului pentru enzim (relaie de invers proporionalitateKM~ 1/afinitate)

Conc S la care v0 atinge din vmax

ABC!

Valorile KM OBS: KM indica aproximativ [S] in vivo pentru multe enzime!

Ecuatia Lineawer-Burk

Pentru o reacie S P, cu Kechilibru = 3, care dintre curbele urmtoare aproximeaz cel mai bine variaia concentraiei substratului cnd S este adugat la o soluie coninnd enzima specific:NTREBARE

EXPLICAIIRspuns corect: CLa echilibru concentraia lui S este 0.5, deci concentraia lui P este 2-0.5= 1.5. Ke se verific a fi 3:Kechilibru= conc. Pechilibru/conc.Sechilibru= 1.5/0.5=3

INHIBITIA ENZIMATICA

PUTEREA NECONTROLATA A INHIBITIEI ENZIMATICE

INHIBIIA ENZIMATICInhibiie ireversibil: inhibitorul este legat covalent (deci puternic) de centrul activ al enzimei

Inhibiie reversibil: inhibitorul este legat necovalent (deci slab) de centrul activ al enzimei ABC!

Inhibiia ireversibil Ex.1: diizopropil fluor fosfatul (DIPF) pentru Enz-OH (Ser)DIPF are efect paralizant- gaz de lupt Mec. ac.- reacioneaz cu Ser din acetilcolinesteraz

Inhibitor competitiv folosit n atacul terorist de la metroul japonez, n 1995* (facultativ)

Inhibiie ireversibil ex. 2: penicilina pentru glicopeptid transpeptidaza bacterian (cu Ser-OH n centrul activ)- formula e facultativ*

Inhibiie ireversibilEx. 2: iodacetamida reacioneaz cu Enz-SH (Cys)Ex.3: CO, CN leag ireversibil Fe3+ din Hb i citocromi

INHIBIIA ENZIMATIC REVERSIBILCE DIFERENE OBSERVAI NTRE CELE DOU TIPURI DE INHIBITORI?

UN INHIBITOR COMPETITIV prezint analogie structural cu substratul

MetotrexatUn inhibitor competitiv al dihidrofolat reductazei - rol in sinteza purine i pirimidine, i implicit sinteza de acizi nucleici i multiplicare celular Folosit in tratament cancer (e inhibata sinteza de acizi nucleici i multiplicarea celular)

Cinetica inhibitorului competitivCreterea [S] nlturinhibiia

Vmax este ctKm crete Ki = constanta dedisociere pentruinhibitor

Inhibitorul competitivVmax nemodificat, Km crete, deci 1/Km scade

Cinetica inhibitorului ne-competitiv(un inhibitor necompetitiv nu prezint analogie structural cu substratul)Creterea [S] nu determin depireainhibiiei

Vmax scadeKm nu se modific (inhibitorul nu se leagde acelai loc ca S)

Inhibitorul necompetitivKm nemodificat, Vmax sczut

TABEL COMPARATIVINHIBITORI REVERSIBILIABC!

REGLAREA ACTIVITATII ENZIMELOR

I. REGLAREA CANTITATIVA Functie de dinamica SINTEZA/DEGRADARE

Enzime inductibile Ks > KdEnzime represibile Kd > KsEnzime constitutive Ks = Kd

II. REGLAREA CALITATIVAII.1.Reglarea alosterica (necovalenta)

Caracteristicile enzimelor alostericeSunt oligomeri

Reaciile catalizate sunt exergonice i ireversibile

Frecvent sunt situate chiar la nceputul cilor metabolice (pt economie maxim prin controlul intensitii cii i imposibilitatea parcurgerii n sens invers)

ABC!

Reglarea alostericPrin legarea efectorului alosteric de enzim ntr-un loc diferit de centrul activ, loc numit centru alosteric

Dou tipuri de alosterie: - Homoalosterie- aceeai molecul este substrat i efector alosteric-se leag la centrul activ al enzimei (ex. ATP pentru FFK1)- Heteroalosterie- efectorii alosterici sunt diferii de substrat- se leag la un loc diferit de centrul activ al enzimei, numit situs alosteric (centru alosteric)

Efectorii/Modulatorii alosterici exist permanent la locul de aciune al enzimelor, n timp variind doar concentraia lor

Reglarea alosteric este multipl i cumulativ

ABC!

II. REGLAREA CALITATIVAII.1.Reglarea alosterica de tip heterotrop

Cinetica enzimelor alosterice ( ne-Michaeliene")Dependena sigmoidal a V0 n funcie de [S]Enzimele alosterice, spre deosebire de enzimele Michaeliene au multiple subuniti i multiple centre active

Legarea substratului poate fi cooperativ

Cinetica enzimelor alosterice

Tipuri de reglare alosteric n funcie de poziia relativ a efectorului fa de E n calea metabolic:

-feedback i feedforward--pozitiv (activare) i negativ (inhibiie)- feedforward

II. REGLAREA CALITATIVAII.2. Reglarea covalenta1. fosforilarea-defosforilare2. adenililare3. zimogen- enzima activa

Reglare covalent prin fosforilare-defosforilareEnzime anabolice- active defosfoEnzime catabolice- active fosfo ABC!

Reglare covalent prin adenililare-deadenililare

Reglare covalent de tipul zimogen-enzim activ(prin proteoliz selectiv)Se ntalnete la:enzime digestiveff coagulrii

ABC!

Denumire enzimeNume substrat- radacina (tipul reactiei)- sufixul aza

Ex:Glucozo-6-P -dehidrogen -aza

CLASIFICAREA ENZIMELOR

ADIIEELIMINARECONDENSAREABC!

1. OxidoreductazeCatalizeaza reactii redox:Dehidrogenaze (S + coenzima) Lactat + NAD+ Piruvat + NADH + H+ (Lactat deh)Reductaze (S + coenzima)

Oxidaze (O nu intra in molecula S, e transformta in H2O sau H2O2) SH2 + O2 S + H2O2L-Lactat + O2 Piruvat + H2O2 (Lactat oxidaza)

Dioxigenaze (S+ O2; ambii O din O2 intra in molecula S care contine C=C)C=C +O2 -CH=O + -CH=O

Monooxigenaze (S + O2; doar un O din O2 intra in molecula S)SH + O2 + NADPH S-OH + NADP+ + H+ + H2O

Peroxidaze (S + H2O2/ROOH)

1. OxidoreductazeCatalizeaza reactii redox

Transferaze transfera resturi amino-, acil, fosforil, metil, etc.

3. HidrolazeCatalizeaza ruperea legaturilor covalente cu participarea apeiEx. 1) Carboxi-, tiol-, fosfomono-, fosfodi-esteraze

2) Glicozidaze

4. Liaze- catalizeaza reactii de aditie sau eliminare(formare sau rupere duble legaturi)- ex. dehidraze, decarboxilaze, fumaraza, anhidraza carbonica, sintazele, adenilat ciclaza

4.0 LIAZE : catalizeaza ruperea unei legaturi C-C, C-O, C-N, C-X sau P-O, fara a fi hidroliza (fara participarea apei in rr substitutie)!Fructozo 1,6-difosfatDihidroxiacetonfosfatGliceraldehid-3-fosfatrupereunire

5. Izomeraze- catalizeaza rr de izomerizare- ex. racemaze, epimeraze, izomeraze cis-trans, mutaze

6. LigazeCatalizeaza reactii de condensare (legarea a 2 molecule) cuplate cu hidroliza reaciilor macroergice (ex. hidroliza ATP). Ex. Carboxilaze, sintetaze

SintetazeFolosete ATP Sintaze Nu folosete ATPATENTIE: Sintazele adesea sunt LIAZEin timp ce sintetazele sunt LIGAZE!!!

CLASIFICAREA I NOMENCLATURA ENZIMELOR

Enzyme CommissionClasa 2 transferazeGrupa carboxil ca acceptor

EC 2.7.2.1Numr individual Transfer grupe coninand P

Nomenclatura enzimelor, un exemplu (facultativ*) Nume sistematic : ATP: acetil fosfo transferazaNume nesistematic: Acetil kinaza (de asemenea numele recomandat)Nr. 1: CLASA: indic tipul general de reacieNr.2: subclasa n funcie de tipul Substratului sau legturii rupteNr. 3: subclasa n funcie de acceptor (ex. de electroni) sau tipul de grup schimbatNr.4: subclasa: numrul serial al enzimei descoperite

60 UI = 10(-6) katS: substrateE: enzymeP: productn: velocityVmax: maximum velocityKm: Michaelis constant1995- cel mai mare atac terorist din istoria moderna a JaponieiActiva- deadenililatReaction is addition or removal of hydrogen.Reaction is addition or removal of hydrogen.