Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Enzymy = biokatalyzátory. Enzymy – biologické katalyzátory Analogie s chemickými katalyzátory Katalyzátor je jiná látka než reaktant a produkt reakce.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Enzymy = biokatalyzátory. Enzymy – biologické katalyzátory Analogie s chemickými katalyzátory Katalyzátor je jiná látka než reaktant a produkt reakce."— Transkript prezentace:

1 Enzymy = biokatalyzátory

2 Enzymy – biologické katalyzátory Analogie s chemickými katalyzátory Katalyzátor je jiná látka než reaktant a produkt reakce Zvyšuje rychlost reakce v obou směrech, snižuje aktivační energii obou reakcí; reakce vedena jinudy (ilustrace – tok řeky) Z toho plyne, že zkracuje dobu potřebnou k dosažení rovnováhy ale neovlivňuje tuto rovnováhu!!!!!! Vystupuje z reakce nezměněn

3 · bílkoviny ( vyjímka ribozymy, např. 2S-rRNA) · aktivní místo - vazebné skupiny - katalytické skupiny · vazba substrátu - zámek a klíč - indukované přizpůsobení · úloha "zbytku molekuly"

4 Katalyzátor Reakční rychlost (mol.l -1.s -1 ) E a (kJ.mol -1 ) Žádný ,1 HBr ,2 Fe(OH) 2 -triethylen tetraamin ,3 Katalasa ,4 Aktivační energie rozkladu peroxidu vodíku H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

5 Enzymy – biologické katalyzátory Platí o nich totéž co o chemických katalyzátorech, ale mají něco navíc:  účinné snížení aktivační energie  specifita  regulovatelnost účinnosti (aktivity)

6 Enzymy = biokatalyzátory Každá (metabolická) reakce má svůj enzym

7 · účinné snížení aktivační energie · specifita účinku · specifita substrátová · regulovatelnost účinnosti (aktivity) Co umí enzymy

8 Snížení aktivační energie

9

10 Enzym = buď jednoduchá bílkovina nebo apoenzym (peptidový řetězec) + kofaktor = holoenzym Kofaktor: nepeptidová součást enzymu, která se přímo účastní chemické reakce (bez něj by to nešlo), častá souvislost s vitaminy Prosthetická skupina - pevně vázána na peptidový řetězec Koenzym - volně vázaná molekula

11 prosthetická skupina (př. FAD, PLP, hem) E-Pr + S1  E-Pr* + P1 E-Pr* + S2  E-Pr + P2 _____________________ E-Pr S1 + S2  P1 + P2 koenzym (druhý substrát) (př. NAD(P),CoA, ATP) E1 S1 + K  P1 + K* E2 K* + S2  K + P2 ________________ S1 + S2  P1 + P2

12 Prosthetická skupina x Koenzym

13 AKTIVNÍ MÍSTO ENZYMŮ relativně malá kapsa (štěrbina) uvnitř nebo při povrchu enzymu, často hydrofóbní, umožňující vazbu substrátu(ů), ev. nebílkovinné části enzymu slabšími přechodnými, většinou nekovalentními vazbami: -vodíkovými můstky (výrazně směrovaná) -elektrostatickým přitahováním -hydrofóbními interakcemi -van der Waalsovými silami Obsahuje postranní řetězce sekvenčně vzdálených aminokyselin, které představují kontaktní, orientující a katalytické zbytky a vytvářejí biospecifickou trojrozměrnou strukturu (konformaci). -efekt zvýšení koncentrace Vzniká dočasně a reverzibilně komplex enzym-substrát (ES).

14

15 AKTIVNÍ MÍSTO ENZYMŮ

16 Teorie zámku a klíče

17 Změna konformace hexokinasy způsobená vazbou substrátu

18 1. prosthetická skupina (př. FAD, PLP, hem) E-Pr + S 1  E-Pr * + P 1 E-Pr * + S 2  E-Pr + P 2 _____________________ E-Pr S 1 + S 2  P 1 + P 2 Kofaktory - prosthetická skupina

19 Prosthetická skupina - FAD přenos elektronů, riboflavin B 2

20 Prosthetická skupina - PLP

21 Prosthetická skupina - hem

22 2. koenzym (druhý substrát) (př. NAD(P),CoA, ATP) E 1 S 1 + K  P 1 + K * E 2 K * + S 2  K + P 2 ________________ S 1 + S 2  P 1 + P 2 Kofaktory - koenzym

23 Koenzymy – NAD +, NADP +

24 Koenzymy – CoA

25 Koenzymy – ATP

26 3. "nespecifické" organické sloučeniny - kyselina askorbová (komplex s Fe) - některé další vitaminy 4. kovy přímo se účastnící reakce (metaloenzymy, Zn, Fe, Se, Cu...) 5. specifické kovy, působící "nepřímo" (Mg a ATP) Kofaktory - ostatní

27 Jednotky vyjadřování enzymové aktivity katal (zkratka kat): množství enzymové aktivity, které katalyzuje přeměnu l molu substrátu za sekundu; l0 -6 kat = µkat ; l0 -9 kat = nkat starší mezinárodní jednotka: U : množství enzymové aktivity, které katalyzuje přeměnu l µmolu substrátu za minutu; l0 -3 U = mU PŘEVOD: U=16,67 nkat 60 U=1 µkat Faktory ovlivňující enzymovou aktivitu koncentrace substrátu (K m, V, k cat ) teplota pH iontová síla aktivátory a inhibitory

28 triviální (pepsin, trypsin, elastasa, invertasa...) doporučené ("polosystematické") (alkoholdegydrogenasa...) Názvosloví enzymů

29 enzymy - názvosloví {1} enzyme nomenclature a) triviální (např. pepsin, trypsin, thrombin, elastasa {EC , EC } ), b) tzv. doporučené, tvořené názvem substrátu, typem reakce a příponou -asa (např. alkoholdehydrogenasa, glukosaoxidasa, alaninaminotransferasa {EC }, alaninracemasa {EC } ), c) systémové (též systematické), vytvářené podle daných pravidel. Systémové názvosloví je založeno (až na výjimky) pouze na účinkové a substrátové specifitě enzymů a vychází z rozdělení enzymů do šesti tříd (viz enzymy - rozdělení do tříd). Vedle tohoto jednoznačného, byť v běžné praxi poněkud nepohodlného názvosloví má každý enzym ještě své katalogové číslo (viz EC, enzymový katalog). Názvy enzymů mají, kromě nejstarších triviálních názvů, příponu -asa.pepsintrypsinthrombinEC EC alkoholdehydrogenasa glukosaoxidasaEC EC účinkovésubstrátovéenzymy - rozdělení do třídECenzymový katalog Slovník biochemických pojmů:

30 ENTRY EC NAME  -Fructofuranosidase Invertase Saccharase CLASS Hydrolases Glycosidases Hydrolysing O-glycosyl compounds SYSNAME  -D-Fructofuranoside fructohydrolase REACTION Hydrolysis of terminal non-reducing  -D-fructofuranoside residues in  -D-fructofuranosides SUBSTRATE  -D-Fructofuranoside Sucrose H 2 O PRODUCT  -D-Fructose POZNÁMKA: Termín invertasa vznikl proto, že při hydrolyse sacharosy se obrací (invertuje) optická rotace z pravotočivého na levotočivý smysl. Enzym se využívá k výrobě invertního cukru (směs glukosy a fruktosy), který je mnohem sladší a stravitelnější než sacharosa; používá se jako umělý med, jako sladidlo do zmrzliny, čokolád apod. Příklady:

31 Třídy enzymů 1) Oxidoreduktasy katalyzují různé oxidoredukční reakce, často s využitím koenzymů jako např. NADH, NADPH, FADH2,nebo hemu. Triviální názvy v této třídě: dehydrogenasy, oxidasy, cytochromy, peroxidasa, katalasa. 2) Transferasy Katalyzují přenos skupin: amino-, methyl-, acyl-, glykosyl-, fosforyl-. Kinasy katalyzují přenos fosfátové skupiny z ATP nebo jiných nukleosidtrifosfátů. Triviální názvy v této třídě: aminotransferasy (transaminasy), acyltransferasy, fosfotransferasy. 3) Hydrolasy Katalyzují štěpení vazeb mezi atomem uhlíku a jinými atomy prostřednictvím spotřebované molekuly vody. Obvyklé triviální názvy: esterasy, peptidasy, amylasy, fosfatasy, lipasy, proteasy (pepsin, trypsin, chymotrypsin).

32 Třídy enzymů 4) Lyasy Katalyzují adiční reakci na dvojné vazbě nebo eliminační reakci mezi dvěma C atomy za vzniku dvojné vazby. Příklady: fumaráthydratasa (fumarasa), karbonátdehydratasa (karboanhydrasa), aldolasa, citrátlyasa, dekarboxylasy.. 5) Isomerasy Katalyzují racemizaci optických isomerů nebo vytváření polohových isomerů: epimerasy, racemasy, mutasy. 6) Ligasy Katalyzují tvorbu vazeb mezi uhlíkem a jinými atomy spojenou se štěpením ATP (spřažení exergonické a endergonické reakce): karboxylasy, synthetasy (glutaminsynthetasa).

33 donor + akceptor  oxidovaný donor + redukovaný akceptor Systematický název: donor : akceptor-oxidoreduktasa angl.: donor : acceptor oxidoreductase Triviální názvy: dehydrogenasa reduktasa (důležitější redukce substrátu) transhydrogenasa (vzácné, glutathion-cystin-transhyhrogenasa) oxidasa (přenos dvou elektronů na O 2, obvykle vznik H 2 O 2 ) oxygenasa (1 nebo 2 atomy O jsou inkorporovány do substrátu(ů), monooxygenasa: vzniká voda, dioxygenasa: nevzniká) peroxidasa (peroxid vodíku je akceptorem elektronů) katalasa (disproporcionace peroxidu vodíku) 1. OXIDOREDUKTASY

34 donor akceptor 1.1.CH _ OH (alkohol) 1.n.1 NAD + nebo NADP CHO (aldehyd) 1.n.2 cytochrom 1.3.CH _ CH 1.n.3 molekulový kyslík 1.4.CH _ NH 2 1.n.4 disulfidová sloučenina 1.5.CH _ NH (sekundární amin) 1.n.5 chinon nebo příbuzné látky 1.6.NADH nebo NADPH 1.n.6 dusíkatá skupina 1.7.ostatní dusíkaté donory 1.n.7 FeS proteiny 1.8.sloučeniny síry 1.n.8 flavin 1.9.hemová skupina 1.10.difenoly a příbuzné slouč peroxid vodíku jako akceptor 1.12.vodík 1.13.působící na jeden donor, do něhož se vnáší kyslík (oxygenasy)1.13. (14.) 11 až 18 (různé působící na dva donory, typy oxygenačních reakcí) které inkorporují kyslík superoxidový radikál jako akceptor 1.16.kovové ionty _ CH 2 _ (vzniká alkohol) 1.18.redukovaný ferredoxin 1.19.redukovaný flavodoxin ostatní oxidoreduktasy1.n.99 různé další akceptory

35 EC Methan,NAD(P)H:kyslík-oxidoreduktasa (hydroxylující) CH 4 + NAD(P)H + H + + O 2  CH 3 OH + NAD(P) + + H 2 O EC H 2 O 2 : H 2 O 2 -oxidoreduktasa, katalasa (též peroxid vodíku:peroxid vodíku - oxidoreduktasa) H 2 O 2 + H 2 O 2  2 H 2 O + O 2 EC donor: H 2 O 2 -oxidoreduktasa, peroxidasa donor + H 2 O 2  oxidovaný donor + 2 H 2 O Oxidoreduktasy - příklady

36 EC Alkohol:NAD + -oxidoreduktasa, alkoholdehydrogenasa CH 3 -CH 2- OH + NAD +  CH 3 -CHO + NADH + H + EC  -D-Glukosa:O 2 -1-oxidoreduktasa, glukosaoxidasa  -D-glukosa + O 2   -D-glukono-1,5-lakton + H 2 O 2 EC Síra:kyslík-oxidoreduktasa, síradioxygenasa S + O 2  SO 2 Oxidoreduktasy - příklady

37 donor _ SK + akceptor  donor + akceptor _ SK Systematický název: donor : akceptor _ skupinatransferasa angl. donor : acceptor grouptransferase Triviální názvy: methyltransferasy, hydroxymethyltransferasy aminotransferasy (dříve transaminasy) kinasy = fosfotransferasy atd. 2. TRANSFERASY

38 Kofaktory transferas (koenzym)

39 přenos acylových zbytků

40 2.1 Přenášející jednouhlíkatou skupinu 2.1.1Methyltransferasy 2.1.2Hydroxymethyltransferasy 2.1.3Karboxyl _ a karbamoyltransferasy 2.1.4Amidinotransferasy 2.2 Přenášející aldehydické nebo ketonické skupiny Transaldolasy a transketolasy 2.3 Acyltransferasy Acyltransferasy Aminoacyltransferasy 2. TRANSFERASY

41 2.4 Glykosyltransferasy Hexosyltransferasy Pentosyltransferasy Přenášející ostatní glykosylové skupiny 2.5 Přenášející akrylové nebo arylové skupiny jiné než methyl (velmi heterogenní skupina) 2.6 Přenášející dusíkaté skupiny Aminotransferasy Oximinotransferasy Přenášející jiné dusíkaté skupiny

42 2.7. Přenášející skupiny obsahující fosfor Fosfotransferasy s alkoholem jako akceptorem Fosfotransferasy s karboxylem jako akceptorem Fosfotransferasy s dusíkatou skup. jako akcept Fosfotransferasy s fosfátovou skup. jako akcept Difosfotransferasy Nukleotidyltransferasy Transferasy ostatních substituovaných fosf. skup Fosfotransferasy se dvěma akceptory 2.8. Přenášející sirné skupiny Sulfurtransferasy (sirné skupiny kromě a ) Sulfotransferasy (přenášející sulfát) CoA _ transferasy 2. TRANSFERASY

43 EC ,4-  -D-Glukan:orthofosfát-  -D-glukosyltransferasa, fosforylasa (1,4-  -D-glukan) n + P i  (1,4-  -D-glukan) n-1 +  -D-glukosa-1- fosfát EC L-Alanin:2-oxoglutarát-aminotransferasa, alaninaminotransferasa (AAT) +  + L-Ala + 2-oxoglutarát  pyruvát + L-Glu Transferasy - příklady

44 EC ATP:D-hexosa-6-fosfotransferasa, hexokinasa ATP + D-hexosa  ADP + D-hexosa-6-fosfát   Transferasy - příklady

45 A _ B + H 2 O  AOH + HB Systematický název: substrát (skupina) hydrolasa angl.: substrate (group) hydrolase Triviální název: substrátasa, často zcela nesystematické názvy 3. HYDROLASY

46 3.1 Esterasy Estery karboxylových kyselin (lipasy) Monoestery fosforečné kyseliny (fosfatasy) Diestery fosforečné kyseliny (fosfodiesterasy, štěpení c-AMP) _ 30 Endo _ a exo _ (deoxy)nukleasy 3.2 Glykosidasy Hydrolysující O _ glykosidové vazby (amylasy, invertasa=sacharasa, celulasy) Hydrolysující N-glykosidové vazby 3.3 Působící na etherové vazby 3. HYDROLASY

47 3.4 Peptidasy  _ Aminoacylpeptid hydrolasy (aminopeptidasy) Dipeptid hydrolasy Dipeptidylpeptid hydrolasy Peptidyldipeptid hydrolasy Serinové karboxypeptidasy Metallo _ karboxypeptidasy Cysteinové karboxypeptidasy Serinové proteinasy Cysteinové proteinasy Aspartátové proteinasy Metallo _ proteinasy Proteinasy neznámého katalyt. mechanismu 3.5 Působící na C _ N vazbu jinou než peptidovou 3. HYDROLASY

48 3.6 Působící na anhydridy kyselin Anhydridy fosforečné kyseliny (pyrrofosfatasa, nespec. ATPasy) a zprostředkující membránový transport (transportní ATPasy) umožňující pohyb (aktomyosinový komplex, složky cytoskeletu) 3.7 Působící na vazbu C _ C 3.8 Působící na vazby halogenů 3.9 Působící na P _ N vazby 3.10 Působící na S _ N vazbu 3.11 Působící na C _ P vazbu 3. HYDROLASY

49 substrát 1 (+ substrát 2)  produkt 1 + produkt 2 (malý) Systematický název: substrát 1 (substrát 2)- produkt 2lyasa angl: substrate l (substrate 2)- product 2 lyase Triviální název: dekarboxylasa, hydrolyasy (=dehydratasa), ammonialyasa, aldolasa, synthasa (velmi riskantní) 4. LYASY

50 4.1 C _ C lyasy 4.1.1Karboxylyasy (dekarboxylasy) 4.1.2Aldehydlyasy (aldolasy) 4.1.3Oxo _ acid lyasy (např. citrátsynthasa) Ostatní C _ C lyasy 4.2 C _ O lyasy 4.2.1Hydrolyasy (např. fumarasa) 4.2.2Působící na polysacharidy (štěpí za vzniku deoxysacharidů) 4.2.3Ostatní C _ O lyasy 4.3 C _ N lyasy 4.3.1Ammonia _ lyasy (např. aspartátamonialyasa) 4.4 C _ S lyasy 4.5 C _ halogen lyasy 4.6 P _ O lyasy 4.99 Ostatní lyasy 4. LYASY

51 Lyasy - příklady: EC pyruvát-karboxylyasa, pyruvátdekarboxylasa CH 3 -CO-COOH  CH 3 -CHO + CO 2 EC karbonát-hydrolyasa, karbonátanhydrasa, karbonátdehydratasa H 2 CO 3  CO 2 + H 2 O 4. LYASY

52 EC ATP-pyrrofosfátlyasa (cyklisující), adenylátcyklasa ATP  cAMP + PP i 4. LYASY +

53 Triviální názvy: (různé typy isomerací _ podobně i v systematickém názvu) racemasy, cis _ trans _ isomerasy, ketolisomerasy, mutasy, atd. Systematický název: substráttyp angl.: substrate type 5. ISOMERASY

54 5.2 Cis _ trans _ isomerasy 5.3 Intramolekulární oxidoreduktasy 5.3.1Přeměňující aldehydy na ketony (ketolisomerasy) 5.3.2Přeměňující ketoskupiny na enoly (keto _ enolisomerasy) 5.3.3Posunující C=C vazbu (  n _  m isomerasy) 5.3.4Posunující S _ S vazbu (proteindisulfid _ isomerasa) Ostatní intramolekulární oxidoreduktasy 5. ISOMERASY

55 5.4 Intramolekulární transferasy (mutasy) 5.4.1Přenášející acylovou skupinu (acylmutasy) 5.4.2Fosfotransferasy (fosfomutasy) 5.4.3Přesunující aminoskupinu (aminomutasy) 5.5 Intramolekulární lyasy (decyklisující, intramolekulární adice) 5.99 Ostatní isomerasy (např. DNA-topoisomerasy) 5. ISOMERASY

56 EC Aspartátracemasa (s poloviční rychlostí působí též na Ala) EC Laktátracemasa EC D-Glyceraldehyd-3-fosfátketolisomerasa, triosafosfátisomerasa D-glyceraldehyd-3-fosfát  dihydroxyacetonfosfát EC D-Fosfoglycerát-2,3-fosfomutasa, fosfoglycerátmutasa  3-fosfo-D-glycerát  2-fosfo-D-glycerát  Isomerasy - příklady:

57 substrát 1 + substrát 2 + A(G) TP  substrát 1 _ substrát 2 + ADP + P i nebo substrát 1 + substrát 2 + ATP  substrát 1 _ substrát 2 + AMP + PP i Systematický název: substrát1: substrát 2 _ ligasa (tvořící ADP, AMP nebo GDP) angl.: substrate l : substrate 2 ligase (ADP, AMP or GDP _ forming) Triviální názvy: pokud možno substrát 1 _ substrát 2 _ ligasa (synthetasy jsou možné, často se však vyskytují i synthasy) 6. LIGASY

58 6.1 Tvořící C _ O vazby (aminoacyl _ tRNA _ ligasy a podobné estery) 6.2 Tvořící C _ S vazby (kyselina _ thiol _ ligasy) 6.3 Tvořící C _ N vazby 6.3.1Acid _ ammonia (or amine) ligases (asparaginsynthetasa) 6.3.2Acid _ amino _ acid ligases (např. peptidsynthetasy) 6.3.3Cyklisující ligasy 6.3.4Ostatní C _ N ligasy 6.3.5C _ N ligasy s glutaminem jako donorem dusíku (např. karbamoylfosfátsynthetasa) 6.4 Tvořící C _ C vazby (např. karboxylasy) 6.5 Tvořící estery kyseliny fosforečné (např. DNA-ligasa) 6. LIGASY

59 EC L-Tyrosin:tRNA Tyr -ligasa (AMP-tvořící), tyrosin-tRNA-ligasa L-Tyr + tRNA Tyr + ATP  L-Tyr-tRNA Tyr + AMP + PP i EC Acetát:CoA-ligasa (AMP-tvořící), acetát-CoA ligasa CH 3 COO - + HSCoA + ATP  acetyl-SCoA + AMP + PP i EC L-Aspartát:amoniak-ligasa (ADP-tvořící), asparaginsynthetasa L-Asp + NH 3 + ATP  L-Asn + ADP + P i (EC AMP-tvořící) EC Pyruvát:oxid uhličitý-ligasa (ADP-tvořící), pyruvátkarboxylasa CH 3 -CO-COO - + HCO 3 - +ATP  - OOC-CH 2 -CO-COO - + ADP + P i EC Poly(deoxyribonukleotid): poly(deoxyribonukleotid)-ligasa (AMP- tvořící), DNA-ligasa ATP + (deoxyribonukleotid) n + (deoxyribonukleotid) m   (deoxyribonukleotid) n+m + AMP + PP i Ligasy - příklady

60


Stáhnout ppt "Enzymy = biokatalyzátory. Enzymy – biologické katalyzátory Analogie s chemickými katalyzátory Katalyzátor je jiná látka než reaktant a produkt reakce."

Podobné prezentace


Reklamy Google