25.04.2020.

Enzimi, fermenti ili biokatalizatori – supstance

(proteini) koje ubrzavaju hemijske reakcije u

ćeliji ili izvan ćelije

Tokom reakcije podležu fizičkim, a ponekad i

hemijskim promenama, ali se po završetku

reakcije vraćaju u prvobitno stanje

Uloga enzima je ubrzavanje hemijskih reakcija

kojima se supstrat ili supstrati transformišu u

proizvod/-e reakcije

Supstrat – supstanca na koju enzim

deluje i hemijski je transformiše u

proizvode

E + S → ES → E + P

←

Nemaju ni energetsku ni gradivnu ulogu

Aktivni su u vrlo malim količinama

Ne nalaze se u konačnim produktima

reakcija koje katalizuju i ne menjaju

konstantu ravnoteže hemijskih reakcija

Smanjuju energiju aktivacije – zbog toga

se katalizovane reakcije brže odvijaju

a) Lipidi

b) Ugljeni hidrati

c) Proteini

d) Neorganski molekuli

e) Nijedno od navedenog

a) Trajnim fizičkim promenama

b) Trajnim hemijskim promenama

c) Privremenim fizičkim promenama

d) Privremenim hemijskim

promenama

e) Nijedno od navedenog

a) Poseduju energetsku ulogu

b) Poseduju gradivnu ulogu

c) Aktivni su u vrlo malim

količinama

d) Nalaze se u konačnim produktima

reakcija koje katalizuju

e) Smanjuju energiju aktivacije

Specifičnost

Efikasnost

Podložni kontroli, regulaciji i

autoregulaciji

Specifičnost dejstva (prema tipu

reakcije)

1 enzim katalizuje samo 1 tip reakcija

1 supstrat može da uđe u više različitih

hemijskih reakcija transformišući se u

različite proizvode

glutaminska kiselina

glutamin (glutamin sintetaza)

gama aminobuterna kisleina (GABA)

(glutamat dekarboksilaze)

α-ketoglutarna kiselina (transaminaza)

Specifičnost prema supstratu

Apsolutno specifična – visoko

specifična

Grupno specifična – nisko

specifična

Apsolutno specifična – visoko specifična –

enzim reaguje samo s 1 supstratom (ili

određenim izomerom)

Apsolutna specifičnost –(katalaza razgrađuje

samo H2O

2; ureaza hidrolitički razgrađuje samo

ureu)

Stereohemijska specifičnost - enzim deluje

selektivno na samo jedan optički ili

geometrijski izomer supstrata (alfa

glikozidaza, beta glikozidaza)

Grupno specifična – nisko

specifična – enzim katalizuje

istovetan tip hemijskih reakcija u

jedinjenjima koja su bliska po

svojoj strukturi (organski estri

fosforne kiseline npr. alkalna

fosfataza)

1 molekul enzima može transformisati i

nekoliko miliona molekula supstrata u

minuti

Katalaza – degradacija 5 miliona

molekula H2O

2u minuti

Genetska kontrola sinteze enzima

Brzina degradacije enzima

Regulacija aktivnosti enzima

inhibitorima ili aktivatorima

Kovalentna modifikacija enzima

itd.

Proteini – 1 ili više polipeptidskih lanaca

Protein-enzimi – samo aminokiseline

Proteid-enzimi – pored proteinskog dela

(apoenzim) sadrže i neproteinsku

komponentu (kofaktor)

Istovetna podela je homoproteini i

heteroproteini sadrže i kofaktor

(koenzim ili jon metala)

Velik broj enzima zahteva prisustvo koenzima

– prenos atoma, atomskih grupa ili elektrona u

toku enzimske reakcije

Proteinski deo u takvim enzimima se naziva

apoenzim + kofaktor = holoenzim

Koenzim može biti kovalentno i trajno vezan za

enzim i tada se naziva prostetična grupa

Koenzim koji nije trajno vezan naziva se

kosupstrat

a) Protein-enzim

b) Koenzim

c) Holoenzim

d) Kosupstrat

e) Kofaktor

a) Holoenzim

b) Proteid-enzim

c) Kofaktor

d) Kosupstrat

e) Apoenzim

a) Grupna specifičnost

b) Apsolutna specifičnost

c) Stereohemijska specifičnost

d) Ne postoji značajna razlika u

pogledu stepena specifičnosti

e) Nijedno od navedenog

Enzim je složen proteinski molekul, najčešće

mnogo veći od susptrata

Na enzimu postoji aktivno mesto – mesto za

koje se vezuje supstrat

Fischer – princip brave i ključa

Preciznije mesto za koje se supstrat veže na

aktivnom mestu naziva se aktivni centar

enzima

Aminokiseline u proteinskom delu koji stvara aktivni

centar mogu se prema funkciji podeliti na tri grupe:

Kontaktne aminokiseline – vežu supstrat tako da

hemijsku vezu koja će se npr. razgraditi učine

dostupnom za delovanje katalitičkih aminokiselina

Katalitičke aminokiseline – poseduju reaktivne grupe

koje deluju na supstrat za vreme katalize

Aminokiseline koje održavaju trodimenzionalnu

strukturu aktivnog centra da bi u njega mogao da

„sedne“ molekul supsttrata

Proučava brzinu enzimskih reakcija

Brzina može da se meri na dva načina

Smanjenjem koncentracije supstrata u

funkciji vremena

Povećanjem koncentracije produkata reakcije

u funkciji vremena

U laboratorijskoj praksi najčešće se meri

brzina nastajanje produkta

Na brzinu hemijske reakcije utiču:

Koncentracija enzima

Koncentracija supstrata

Temperatura

pH reakcionog medijuma

Aktivatori enzimske reakcije

Inhibitori enzimske reakcije

U okviru ograničenog temperaturnog intervala

brzina enzimski katalizovanih reakcija raste sa

porastom temperature

Brzina enzimske reakcije se udvostručuje

svakih 10°C stepeni, do temperature od 40-

50°C, nakon čega naglo opada

Postoji optimalna temperatura – za većinu

enzima to je termperatura ćelije, ili

temperatura malo iznad temperature ćelije

Izrazit uticaj na brzinu hemijske

reakcije

Za većinu enzima optimalna vrednost

pH je između 5 i 9

Izuzeci

pepsin (pH 1,5-2)

alkalna fosfataza (pH 9,5-10)

Koncentracija enzima

Brzina enzimske reakcije direktno

je proporcionalna koncentraciji

enzima

Koncentracija supstrata

Izuzetno značajna zbog mogućnosti zasićenja

enzimskog sistema supstratom

pri niskim koncentracijama brzina reakcije se

povećava srazmerno porastu koncentracije supstrata

(linearan segment krive)

pri daljem povećanju koncentracije porast brzine je

sporiji

sa daljim porastom koncentracije kriva dostiže plato –

nakon čega dalje povećanje koncentracije supstrata ne

dovodi do promene brzine reakcije

a) Smanjenjem koncentracije

supstrata u funkciji vremena

b) Povećanjem koncentracije

produkata reakcije u funkciji

vremena

c) Porastom temperature u funkciji

vremena

d) Porastom pritiska u funkciji

vremena

e) Nijedno od navedenog

a) Opada sa porastom temperature

b) Raste sa porastom temperature

c) Temperatura ne utiče na brzinu

enzimske reakcije

d) Nijedno od navedenog

a) Brzina enzimske reakcije utrostručuje

sa porastom temperature svako 5°C

b) Brzina enzimske reakcije raste sa

porastom temperature do 90-100°C

c) Optimalna temperatura za odvijanje

enzimskih reakcija je bliska

temperaturi ćelije

d) Nijedno od navedenog

Inhibitori – supstance koje u malim

koncentracijama smanjuju aktivnost enzima,

delimično ili potpuno

Inhibitorno delovanje može biti reverzibilno

(povratno) ili ireverzibilno (nepovratno)

Ireverzibilna inhibicija – kompletan gubitak

enzimske aktivnosti nakon nekog vremena

Reverzibilna inhibicija – enzimska aktivnost

može da se u potpunosti regeneriše

uklanjanjem inhibitora

Tri vrste reverzibilnih inhibitora –

kompetitivni, nekompetitivni, akompetitivni

inhibitor

Kompetitivni inhibitor – strukturno sličan

supstratu – veže se za aktivno mesto enzima na

isto mesto gde i supstrat – konkuriše supstratu

pri vezivanju za aktivni centar enzima

Nekompetitivni inhibitor – veže se za enzim za

mesto različito od aktivnog mesta menjajući time njegovu strukturu – onemogućeno je

vezivanje supstrata

Pojedina jedinjenja mogu da ubrzaju dejstvo

enzima – aktivatori

Za određene enzime neophodno je prisustvo

jona, najčešće katjona

Izuzetak anjoni – α amilaza – joni Cl-

Ostali anjoni – neorganski fosfat, ATP, ADP,

GTP, GDP, neke organske kiseline

Katjoni – joni Mg, Mn – kreatin kinaza; joni Ca –

lipaza; joni Mn, Ni i Co - arginaza

Mnogi enzimi se nalaze u neaktivnom obliku –

proenzima – postaju efikasni su nakon aktivacije

Proteolitički enzimi – pepsin, tripsin,

trombin....(pepsinogen, tripsinogen, protrombin)

Aktivacija se vrši otkidanjem dela molekula – peptida

delovanjem nekog enzima ili čak istog aktivnog

proteolitičkog enzima

Pepsin u želucu vrši funkciju digestije – nastaje u

ćelijama sluznice želuca kao pepsinogen – aktivacija

se vrši pod delovanjem jona H+ i aktivnog pepsina

Tripsin se sintetiše kao tripsinogen u pankreasu –

tripsinogen se aktivira u crevima delovanjem

enterokinaze i već aktivnog tripsina

Trombin je proteolitički enzim koji se sintetiše u

formi glikoproteina protrombina – u koagulaciji krvi

učestvuje aktivna forma trombin

Pretvaranje protrombina u trombin se odvija

proteolitičkim putem – u aktivaciji učestvuje aktivna

trombokinaza krvi (tromboplastin), joni Ca2+, Vi i VII

faktor koagulacije iz plazme i 1. faktor trombocita

PRISUSTVO SUPSTANCE

STRUKTURNO SLIČNE SUPSTRATU

JE KARAKTERISTIKA:

a) Akompetitivnog inhibitora

b) Kompetitivnog inhibitora

c) Nekompetitivnog inhibitora

d)Nijedno od navedenog

Ranije se za označavanje enzima koristila

„trivijalna“ radna nomenklatura – ime je

formirano ili prema prirodi njihove

funkcije ili prema imenu supstrata

Enzim koji razlaže skrob (amylum) –

amilaza

Enzim koji razlaže laktozu – laktaza

Enzim iz želuca koji razlaže proteine naziva

se pepsin – (grč. pepsis – varenje hrane)

Savremena sistematizacija i

nomenklatura (Međunarodna unija za

biohemiju i molekularnu biologiju) – u

nazivu enzima su uključeni ime

supstrata i tip hemijske reakcije koju

enzim katalizuje

Prema vrsti reakcije – 6 osnovnih grupa/klasa

Oksidoreduktaze – katalizuju oksidoredukcione procese u

ćelijama

Transferaze – enzimi koji omogućavaju prenošenje

hemijskih grupa sa jednog jedinjenja (donor) na drugo

jedinjenje (akceptor)

Hidrolaze – katalizuju razlaganje organskih materija uz

učešće molekula vode

Lijaze – katalizuju odvajanje (nehidrolitičkim putem) neke

hemijske grupe od supstrata uz stvaranje dvostruke veze ili

obrnuto

Izomeraze – omogućavaju stvaranje izomera

Ligaze - omogućavaju stvaranje veza između O2 i C, C i S2,

C i N2, između atoma ugljenika – katalizuju procese

biosinteze organskih jedinjenja

Enzimi se mogu koristiti kao parametri

oštećenja organa ili organskih sistema

Za određivanje aktivnosti enzima koristi

se najčešće biološki materijal serum ili

plazma, kao i druge telesne tečnosti

poput cerebro-spinalne tečnosti

(lumbalna punkcija), urin, sputum,

pleuralni izliv, perikardijalni izliv i dr.

Izuzetno retko aktivnost enzima meri se

u ćelijama

Katalizuje hidrolizu monoestra fosfatne

kiseline i alkohola

Pokazuje najveću aktivnost u alkalnom

području

Prisutan je epitelu tankog creva,

bubrežnim tubulima, kostima, jetri,

placenti i luekocitima

Kod zdravih odraslih osoba ALP je

poreklom iz jetre, a kod dece i iz kostiju

Nivo ALP je fiziološki povišen u III

trimestru trudnoće

Povišene vrednosti mogu da ukazuju na

povećanu razgradnju kostiju i mogući razvoj osteoporoze

Povišenje se javlja i kod opstrukcije žučnih

puteva (kamen, ožiljak, karcinom) i kod

oboljenja jetre

Snižene vrednosti u slučaju pothranjenosti,

nedostatka belančevina, i kod bolesnika na

dijalizi

enzim koji se nalazi u jetri, srcu, bubrezima i

skeletnim mišićima

Molekula LDH se sastoji iz 4 peptidna lanca

(subjedinice) tipa M odnosno H – postoji 5

različitih formi LDH (izoenzimi)

LDH1 – HHHH

LDH2 – MHHH

LDH3 – MMHH

LDH4 – MMMH

LDH5 – MMMM

Aktivnost izvan referentnih

vrednosti

LDH1 i/ili LDH2 – akutni infarkt

miokarda

LDH3 – virusni hepatitis, infektivna

mononukleoza, toksični hepatitis

LDH 4 i 5 – bolesti jetre, povrede

skeletnih mišića, zapaljenske i

degenerativne bolesti skeletnih mišića,

maligne bolesti

Često se nazivaju transaminaze

Unutarćelijski enzimi koji učestvuju u

metabolizmu aminokiselina

U viokim koncentracijama nalaze se u

jetri, mišićima i mozgu

Laboratorijski se najčešće određuje

aktivnost aspartat aminotranferaze

(AST) i alaninaminotransferaze (ALT)

AST – je najzastupljenija u jetri, srčanom mišiću, a

manje u mozgu, bubrezima i pankreasu

Povišene vrednosti AST javljaju se kod infarkta

miokarda, mišićne distrofije, bolesti jetre; izrazito

visoke vrednosti prisutne su kod virusnog i

akutnog toksičnog hepatitisa

Povišene vrednosti ALT ukazuju na akutno

oštećenje jetre, najčešće izazvano terapijom

antibioticima, unosom gaziranih pića i energetskih

napitaka, a povišene su i kod virusnog hepatitisa i

bolesti pankreasa (akutni/hronični pankreatitis,

karcinom)

Enzim digestivnih sokova

Katalizuje hidrolizu skroba pri čemu nastaje

maltoza koja se dalje razgrađuje do glukoze

U većim količinama se sintetiše u pankreasu, a

manjim delom u pljuvačnim žlezdama

Aktivnost alfa amilaze povišena je kod

pacijenata obolelih od bolesti pankreasa,

bolesti pljuvačnih žlezda (mumps), a može biti

povišena i kod bolesti bilijarnog trakta,

ulkusne bolesti, uremiji i postoperativnim

stanjima

Katalizuje hidrolizu neurotransmitera

acetilholina na holin i acetatnu kiselinu

Neophodna je radi vraćanja holinergičkog

neurona u prvobitno stanje nakon

aktivacije

Nedostatak ili mutacija gena – nastaje

kliničko stanje deficijencija holinesteraze

Manifestuje se produženom paralizom kod

primene sukcinilholina (miorelaksans) kod

hirurških intervencija

U ranoj trudnoći prisutan u amnionskoj

tečnosti – može da ukaže na oštećenje

abdominalnih zidova i oštećenje nervne

cevi

Katalizuje reakciju između ATP i kreatina, pri čemu se

stvara ADP i fosfokreatin

Enzim je prisutan u skeletnim mišićima, srčanom mišiću,

mozgu

Postoje tri izoenzima CPK:

CKBB, CKMB, CKMM

Povišene vrednosti MM – povreda mišića, MB – infarkt

miokarda ili miokarditis

Upotreba statina (lekovi za snižavanje nivoa holesterola)

mogu dovesti do porasta nivoa enzima CPK

a) Poremećaj funkcije bubrega

b) Poremećaj funkcije mozga

c) Poremećaj funkcije jetre

d) Poremećaj funkcije pankreasa

e) Poremećaj funkcije srca

a) Laktat dehidrogenaze

b) Alfa amilaze

c) Alkalne fosfataze

d) Holinesteraze

e) Kreatinfosfokinaze

a) Laktat dehidrogenaze

b) Alfa amilaze

c) Alkalne fosfataze

d)Holinesteraze

e) Kreatinfosfokinaze

a) Laktat dehidrogenaza

b) Holinesteraza

c) Alfa amilaza

d) Alkalna fosfataza

e) Kreatinfosfokinaza