struktura enzima i_aktivni_centarx
TRANSCRIPT
1
Struktura enzima i aktivni centar Struktura enzima i aktivni centar enzimaenzima
Predavanja iz Kliničke enzimologijeIntegrisane akademske studije: Farmacija-medicinska
biohemijaŠkolska 2014/2015. godina
2
Struktura enzima kao proteinaStruktura enzima kao proteinaTipovi proteinske strukture enzimaTipovi proteinske strukture enzima
• Svi enzimi imaju: primarnu, sekundarnu i tercijarnu strukturu• Većina enzima ima i kvartenarnu strukturu• Primarna struktura enzima
– linearna sekvenca aminokiselina
• Sekundarna struktura– Alfa-heliksi, beta-presavijene ploče
• Trodimenzionalna struktura– Uvijene strukture
3
Struktura enzima kao proteinaStruktura enzima kao proteinaTipovi proteinske strukture enzimaTipovi proteinske strukture enzima
• Kvarternarna struktura• Katalitička aktivnost enzima tj fiziološka
aktivnost enzimske molekule vezana jeza tercijarnu odnosno kvarternarnu strukturu
• Kvarternarna struktura se sastoji iz subjedinica• Homogene forme
– Kopije istih polipeptidnih lanaca
• Heterogene forme– Različiti polipeptidni lanci
4
Struktura enzima kao proteinaStruktura enzima kao proteinaTipovi proteinske strukture enzimaTipovi proteinske strukture enzima
• Fizičke metode X- ray kristalografija i NMR • (multidimenzionalna nuklearna magnetna rezonanca)
– Odreñena je struktura proteinskih molekula i
njena povezanost sa mehanizmima enzimskih reakcija
• Metode molekularne biologije – molekularno kloniranjem – omogućava purifikaciju i karakterizaciju enzima u većim količinama
• Manipulacija sekvence aminokiselina omogućava mutagenezu i deleciju – omogućava identifikaciju ključnih hemijskih grupa za vezivanje
liganada.
5
Struktura enzima kao proteinaStruktura enzima kao proteinaTipovi proteinske strukture enzimaTipovi proteinske strukture enzima
• Primarna struktura enzima• Sekvenca amino kiselina je jedinstvena za svaki enzim
• Sličnosti u zavisnosti od filogenetskog razvoja enzima
• Sličnost primarne strukture serin-proteaza u aktivnom centru tj homologna sekvenca
• Katalitička trijada Ser 195, His 57 i Asp 102
6
Struktura enzima kao proteinaStruktura enzima kao proteina
• Značaj integriteta enzimske molekule• Reverzibilna oštećenje su mala• Ireverzibilna dovode do denaturacije
• Denaturacija enzimske molekule → gubitak aktivnosti enzima• Denaturišući uslovi1. Visoka temperatura dovodi do inaktivacije
a. > 600 C
b. Polimeraze >900C
c. Niske temeperature za očuvanje aktivnosti enzima
2. Ekstremni pHa. Dovodi do ispravljanja polipeptidnih lanaca
3. Dodatak hemikalijaa. Urea
b. Deterñenti
7
OpOpššte karakteristike aktivnog mesta enzimate karakteristike aktivnog mesta enzima
1. Aktivno mesto enzima je malo u poreñenju sa celom enzimskom
molekulom
2. Aktivno mesto je trodimenzionalne strukture
3. Veze aktivnog centra i enzima su nekovalentne.
4. Lokacija aktivnog mesta je obično u procepu tj. šupljini.
5. Specifičnost vezivanja supstrata je u funkciji specijalnog rasporeda
atoma u aktivnom centru enzima koje je komplementarno strukturi
molekule supstrata.
8
SpecifiSpecifiččnost enzima i aktivni centarnost enzima i aktivni centar
1. Aktivno mesto enzima je malo u poreñenju sa celom
enzimskom molekulom
• Veličina enzima i supstrata• Enzim je obično veći od supstrata izuzev:
– amilaze, DNK polimeraze, proteaze
9
SpecifiSpecifiččnost enzima i aktivni centarnost enzima i aktivni centar
2. Aktivno mesto je trodimenzionalne strukture jer je
protein tercijerne strukture
3. Veze aktivnog centra i enzima su nekovalentne.
Vodonične veze, Van der Valsove, elektrostatske i
hidrofobične.
4. Lokacija aktivnog mesta
Aktivno mesto je obično u
procepu tj šupljini.
Aktivni centar je hidrofoban.
10
SpecifiSpecifiččnost enzima i aktivni centarnost enzima i aktivni centar
5. Specifičnost vezivanja supstrata je u funkciji specijalnog rasporeda atoma u aktivnom centru enzima koji je komplementaran strukturi molekule supstrata
11
OpOpššte karakteristike aktivnog mesta enzimate karakteristike aktivnog mesta enzima
.Produkt reakcije disocira i enzim se vraća u originalnu konformaciju
Funkcionalne grupe aminokiselinskih ostataka i kofaktori participiraju u stvaranju tranzicionog kompleksa i taj kompleks je stabilizovan dodatnim nekovalentnim vezama sa enzimom
Supstrat stvara veze sa aminokiselinama na mestu za vezivanje supstrata u aktivnom mestu enzima. Vezivanje supstrata indukuje konformacione promene u aktivnom mestu.
Enzim sadrži aktivno katalitičko mesto, sa regionom gde se vezuje supstrat. Aktivno mesto može da sadrži i kofaktore, neproteinska jedinjenja koja asistiraju u katalizi.
SpecifiSpecifiččnosti enzima za pojedine organenosti enzima za pojedine organe
• Prema rasprostranjenosti:1.organ nespecifični:
enzimi glikolize, oksidacije i disanja2. organ specifični:
samo u specifičnim organima (AMI, LIP, arginaza)3. organ specifični izoenzimi
prostatična kisela fosfataza
Prilikom lezije tkiva u cirkulaciji se pojavljuju aktivnosti enzima u onakvim meñusobnim odnosima kao i u
oštećenom organu.
12
SpecifiSpecifiččnosti enzima za pojedine organenosti enzima za pojedine organe
• Srčane bolesti: CK, AST, LDH, CKmb, LDH izoenzim 1• Mišićne bolesti: CK, AST, aldolaza, LDH• Koštane bolesti: košt. AP, • Želučane bolesti: pepsinogen, perniciozna anemija• Bolesti prostate: PSA, prostatična KP, • Bolesti pankreasa: amilaza, lipaza• Jetrene bolesti: ovisno o funkcijama jetre (indikatori
lezije, sintetski, indikatori opstrukcije)• Maligne bolesti: glikolitički enzimi, LDH, KP• Hematološke bolesti• Trudnoća
13