Enzymy – katalyzátory biochemických reakcí vysoce účinné – zvyšují rychlost chem.reakce o několik řádů, acetylcholinesterasa – 25.000 molelul s-1 (číslo přeměny) umožňují průběh reakcí při nízkých teplotách, neutrálním pH a atmosférickém tlaku snadno regulovatelné snižují aktivační energii

Základní pojmy historicky – fermenty, používány při kvasných procesech holoenzym = apoenzym + kofaktor ribozymy kofaktory ion kovu: Zn2+(ADH), Mn2+(arginasa), Mg2+, Fe2+, Cu2+ koenzym: NAD, ubichinon, ATP, koenzym A prosthetická skupina: hem, FAD, lipoamid

aktivní místo: vazebné skupiny, katalytické skupiny reaktivní postranní řetězce AMK, koenzymy allosterické místo – vazba efektoru teorie zámku a klíče teorie indukovaného přizpůsobení enzymové komplexy – synthasa mastných kyselin proenzymy (zymogeny) pepsinogen (odtržení 42 AMK), trypsinogen mnohotné formy enzymů izoenzymy – různé geny (cytosolová x mitochondriální forma malát dehydrogenasy) izoformy enzymů – posttranslační modifikace

Specifita A) substrátová (vazebná) B) účinku (reakční) absolutní (ureasa) relativní (skupinová) – glukosa/fruktosa (hexokinasa), ethanol/methanol (ADH) - rozdílná afinita (KM) B) účinku (reakční) reakce aminokyselin – deaminace, dekarboxylace, transaminace závislé na koenzymu i apoenzymu stereospecifita – D-monosacharidy, L-aminokyseliny

Účinková reakční specifita pyridoxalfosfát transaminace v aminotransferásách dekarboxylace v dekarboxylasách AMK deaminace aminokyselin

Aktivita enzymů katalytická aktivita katal [kat], unit [U] Mechanismy působení enzymů odstranění hydratačních obalů těsné přiblížení + optimální orientace stabilizace transitního stavu přenos H+ - acidobazická katalýza kovalentní katalýza

Katalyzátory 2 H2O2 ↔ 2 H2O + O2 katalyzátor EA, kJ mol-1 - 75,4 I- 54,4 Pt 48,6 katalasa 23,0

Rovnice Michaelise-Mentenové v = vmax [S]/(KM+ [S]), KM – Michaelisova konstanta vmax=kcat [E]T, kcat – číslo přeměny (turnover number)

Hodnoty Km a kcat pro některé enzymy

Inhibice enzymů destrukce proteinu var, silné kyseliny a hydroxidy detergenty, koncentrované roztoky močoviny ionty těžkých kovů – sulfidy organofosfáty – Ser v aktivním místě (diisopropylfluorofosfát) - acetylcholinesterasa kys. jodoctová, jodoacetamid – alkylace (-SH) kyanidy – komplexy s ionty - methaloproteiny

Kompetitivní inhibice inhibitor soutěží se substrátem o aktivní místo analogy substrátů sukcinát dehydrogenasa – malonát, oxalát alkoholdehydrogenasa – ethylenglykol sulfoamidy Nekompetitivní inhibice inhibitor se váže na jiné místo - změna konformace enzymu – změna aktivity kovalentně – nevratné působení diisopropylfluorosulfát, sarin (nervové plyny) jodacetamid

nekompetitivní inhibice

Allosterické enzymy aktivita enzymu modulována nekovalentní vazbou specifického aktivátoru inhibitoru enzym tvořen podjednotkami - hemoglobin vazba substrátu na 1. podjednotku vyvolá konformační změny u ostatních podjednotek – kooperační efekt hemoglobin

Allosterický efekt monomerní enzym vazba aktivátoru enzym tvořený podjednotkami vazba inhibitoru

Názvosloví enzymů historické názvy- pepsin, ptyalin substrát + -asa : ureasa, sacharasa enzymový katalog X.X.X.X. – třída, podtřída, podpodtřída, pořadí 1.1.1.27 laktátdehydrogenasa 1. – oxidoreduktasy 1.1. – donor e- -CH-OH 1.1.1. – akceptor e- NAD+ 6 tříd enzymů

1. Oxidoreduktasy dehydrogenasy – 2 H oxygenasy – O2, monooxygenasy, dioxygenasy NAD+, NADP+

flavinové – FAD, FMN kyselina lipoová

ubichinon – koenzym Q cytochromy

2.Transferasy nukleosid fosfáty koenzym A

thiamin pyridoxalfosfát

biotin kyselina listová tetrahydrofolát

3. Hydrolasy lipasy, proteasy, peptidasy, amylasy 4. Lyasy (synthasy) formování a štěpení dvojné vazby 5. Isomerasy epimerasy – glukosa × mannosa cis-trans isomerasy 6. Ligasy (synthetasy) energeticky závislé, štěpení ATP

Klinicky významné enzymy -amylasa syntetizována ve slinivce, štěpí -1,4-glykosidickou vazbu glykogenu a škrobu za vzniku maltózy a maltotriózy, endoglykosidáza alkalická fosfatasa (ALP) hydrolýza monoesterů kyseliny fosforečné s alkoholem, fenolem, glycinem – nespecifická - štěpí vazbu P-O-C, P-O-P, P-S, P-N, má několik izoforem podle tkáně syntézy – kostní, jaterní, placentární, střevní, optimum v alkalické oblasti, poškození kostí, jater kyselá fosfatasa (ACP) vlastnosti ALP, optimum v kyselé oblasti, poukazuje na prostatu

kreatin-kinasa (CK) katalyzuje reverzibilní posforylaci kreatinu na kreatinfosfát za spotřeby ATP, poškození svalů, srdce laktátdehydrogenasa (LD) srdce, játra, oxidace laktátu na pyruvát s NAD+, má několik izoforem aminotransferasy zajišťují konverzi aminokyselin a -ketokyselin přenosem aminoskupiny, donor a akceptor aminoskupiny je 2-oxoglutarát/ L-glutamát alaninaminotransferasa (ALT) – donorem –NH2 Ala za vzniku pyruvátu, játra aspartátaminotransferasa (AST) – donorem –NH2 Asp za vzniku oxalacetátu, poškození játra, srdce