42
ΕΝΖΥΜΑ Τα ένζυμα αποτελούν βιολογικούς καταλύτες. Είναι η σημαντικότερη ίσως κατηγορία ρυθμιστικών πρωτεϊνών. Σημειώνεται οτι αν και τα ένζυμα είναι στη συντριπτική πλειοψηφία τους πρωτεΐνες έχουν αναφερθεί τελευταίως περιπτώσεις νουκλεϊνικών οξέων με βιοκαταλυτική (ενζυμική) δράση. Στις ενζυμικά καταλυόμενες αντιδράσεις, τα αντιδρώντα χαρακτηρίζονται ως υποστρώματα και συμβολίζονται με S, ενώ η ενζυμική αντίδραση χαρακτηρίζεται και ως επώαση του υποστρώματος με το ένζυμο. Ως καταλύτες τα ένζυμα αυξάνουν την ταχύτητα των χημικών αντιδράσεων τις οποίες καταλύουν χωρίς να καταναλλώνονται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Για την πραγματοποίηση οποιασδήποτε αντίδρασης απαιτείται μια ελάχιστη ενέργεια προκειμένου να ξεπεραστεί ένα ενεργειακό φράγμα. Αυτή η ελάχιστη ενέργεια χαρακτηρίζεται ως ενέργεια ενεργοποίησης. Τα ένζυμα επιτυγχάνουν την καταλυτική τους δράση μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης. Σχήμα 29. Επίδραση ενζύμου στην ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης. 22 Ενέργεια ενεργοποίησης Ελεύθερη ενέργεια Χρόνος Χωρίς κατάλυση Με κατάλυση Ενέργεια ενεργοποίησης Ελεύθερη ενέργεια Χρόνος Ενέργεια ενεργοποίησης Ενέργεια ενεργοποίησης Ελεύθερη ενέργεια Ελεύθερη ενέργεια Χρόνος Χρόνος Χωρίς κατάλυση Με κατάλυση

Τόμος Βιοχημείας 1 - Ένζυμα

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Εισαγωγή στα Ένζυμα.

Citation preview

  • . . () .

    , S, .

    . . . .

    29. .

    22

  • . . (), , , . , . .

    - (S). .

    k1 k3( kcat) + S ES E + P

    k2

    . . .

    23

  • . . .

    3036.

    . . . . , , .

    24

  • . , - . - . . .

    :

    1. ( reduce = )

    .

    .

    .

    NADH H+

    .

    25

  • + NAD+ + NADH H+

    .

    22.

    22 22 2

    2.

    .

    .

    :1.1. CHOH,

    1.2. -

    1.3. CH-CH-

    1.4. CH-NH2 1.5. -CH-NH-

    1.6. NADH, NADPH

    1.10.

    1.11 H2O21.12.

    1.14.

    26

  • 1.7.

    1.8.

    1.9.

    1.15

    1.16.

    1.17 CH2-

    . 1.1

    , -CHOH,

    : 1.1.1. NAD+ NADP+,

    1.1.2.

    11.3. O2

    1.1.99.

    2.

    .

    .

    .

    -CH3, -COOH,

    CO-R, NH2 .

    , , -

    27

  • , .

    (),

    GTP.

    :

    .

    ,

    :2.1. (-, -,

    -)

    2.2.

    2.3.

    2.4.

    2.5.

    2.6.

    2.7. ()

    2.8.

    28

    + +

  • 3.

    . ,

    .

    CO-

    .

    R-CO-O-R.

    .

    (C-O-PO3H2).

    (-O-PO2H--).

    .

    29

  • DN, RN

    DNA, RNA .

    3.1

    (, , ,

    )

    ,

    :3.1 (, ,

    , )

    3.2 -

    3.3

    3.4.

    3.5. C-N ( )

    3.6.

    3.7 . C-C

    3.8. C-X, P-X

    3.9. P-N

    3.10. C-P

    4.

    .

    CO2

    (-COOH)

    30

  • . (-CH2-CH2-COOH

    -CH=CH2 + CO2 ).

    .

    ,

    :4.1. C-C 4.2. C-O 4.3. C-N

    4.4. C-S 4.5. C-X 4.6. P-O

    4.99

    5.

    .

    , cis- trans- ,

    .

    cis- trans-

    :5.1. ,

    5.2. cis-trans

    31

    C = CH H

    R1 R2

    C = CH

    HR1

    R2C = C

    H H

    R1 R2

    C = CC = CH H

    R1 R2

    C = CH

    HR1

    R2C = CC = C

    H

    HR1

    R2

    CR3

    R1H R2 C

    R3

    R1R2 HC

    R3

    R1H R2C

    R3

    R1H R2 C

    R3

    R1R2 HC

    R3

    R1R2 H

  • 5.3. (

    C=C, S-S,)

    5.4. ( ,

    , ..)

    5.5.

    6.

    .

    , ATP,

    , GTP, .

    ,

    :

    6.1. C-O 6.2. C-S

    6.3. C-N 6.4. C-C

    6.5. -

    :

    32

  • 1.

    . :

    NAD+ : --NADP+ : ---

    NAD+ :

    S2 + NAD+ S + DH + H+

    S2 .

    NADP+

    S2 + NAD+ S + DH + H+

    . : FMN - FAD

    S2 + FMN+ S + FMNH2 S2 + FAD+ S + FADH2

    . . . . . ( C)

    2.

    33

  • . P ( ): : , , (), ()

    . (CoA) : (COCH3). : . : (CH3). ( , c):

    : (CH3), (-CH2OH), (-CHO)

    . ( ) : (COOH). CO2

    . ( 1 ): . ( B6) :

    (2) (COOH).

    3. , ,

    12 .

    .

    ,

    34

  • .

    .. -

    .

    Enzyme

    Commission EC

    . , 1.1.1.1

    .

    1 : .

    .

    1.1. :

    1.1.1.

    NAD NADP

    .

    1.1.1.1

    .

    35

  • 1. pH

    . , - , . , pH . pH . pH . , pH . pH pH .

    31. pH

    36

    pH

    pH

  • , . : pH , pH , .

    , , , , , , . (pH 4-6) : . . . . . . ( pH 5-7) . , .

    37

  • (pH 10) . , , , , . , . , . . .

    2.

    , . . , . 50C. . 90C 60 70C .

    38

  • 3265.

    6- (G6PD) . . . . . , G6PD.

    3. .

    39

    =C

    t

    =C

    t =

    C

    t

  • . , , .

    33.

    . .

    4. .

    32.

    40

    (mM)0 50 100 150 200 250 300 350

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    %

    (mM)0 50 100 150 200 250 300 350

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    %

  • . , . , . S.

    3436. Michaelis-Menten

    Michaelis-Menten. . Michaelis :

    [S] V = Vmax Km = k2 + kcat / k1 [S] + Km

    , Vmax, ,

    41

  • - . Vmax . V=Vmax/2 m, m=[S]. , Km( Michaelis), V=Vmax/2. m . . m . Vmax m . Km Vmax ( pH, , , ). Vmax/Km. . Vmax , kcat/Km . , . []=[S] (Vmax) S.

    42

  • kcat[ES] E + P

    ([E]=[ES])

    Vmax = kcat [ES] Vmax = kcat [E] kcat = Vmax/ [E]

    kcat ( min sec) . mole/L.sec kcat sec-1, sec sec . O kcat/Km Vmax/Km kcat/Km = (Vmax/Km)/[E].

    . .

    Lineweaver-Burk , 1/v 1/S. , Km Vmax.

    3536. Lineweaver-Burk

    43

  • Km

    , . , Km Km.

    . . Km ( ) . .

    5. .

    44

    CH3CH2OH + NAD CH3CHO + NADH2CH3CH2OH + NAD CH3CHO + NADH2

  • . . . .

    . .

    . . , - , , . .

    , ()

    + , : H , , .

    45

  • . ,

    . . , , . , Km Vmax.

    36. . : , : , :

    .

    . ,

    . Vmax Km .

    46

    YY

    A A

    E

    E

    E

    YY

    A A

    E

    E

    E

    YY

    A A

    E

    E

    E

  • 37.

    .

    . Vmax () Km ( ).

    . ,

    - S + I ESI . Km Vmax.

    38.

    , . .

    47

    A

    A

    A

    A

    A

    A

    A

    AY

    Y

    Y

    Y

    Y

    Y

    YY

    Y

    YY

    YY

    Y

    YY

  • .

    . . (feedback inhibition), .

    , L- L-, , L- 2 .

    1 2 3 4 5L- L-

    .

    . . .

    Mg2+, Mn2+, Ca2+, Ni2+, Zn2+ . .

    48

  • . . , , . .

    . . , . . . . . . .

    49

  • .

    39 65, 66.

    .

    1- , , . (). . glu342 Lys ( ), Lys342 Glu . .

    50

  • .

    , (Mevinolin,

    Mevastatin, Lovastatin) 3--3-

    --CoA (HMG-CoA )

    . ,

    .

    . , . .

    6.

    ,

    51

  • . , , Vmax = kcat . [E]

    40.

    41. .

    52

    0 t

    [P]

    0 t

    [P]

    [S]

    v

    [S]

    v

  • . , . () . ( pH).

    . . , . . .

    .

    53

  • Vmax.

    , , . . .

    . . . . . , .

    54

    S PE

    S PE

    = = [P] [S]t t = = [P] [S]

    t t

  • , . NAD NADP. NADH2 NADPH2 340 nm . FAD. 450 nm FADH2.

    42. NAD FAD.

    55

    P1 P2E2

    S P1E1

    P1 P2E2

    P1 P2E2

    S P1E1

    (nm)

    (nm)

  • o (mole) . , (=mol / ) . ( pH ), . . (International Unit, IU, Unit, U).

    56

    COOH

    H C NH2CH3

    COOH

    C O

    CH3

    COOH

    H C NH2CH2CH2COOH

    COOH

    C O

    CH2CH2COOH

    + +GPTCOOH

    H C NH2CH3

    COOH

    H C NH2CH3

    COOH

    C O

    CH3

    COOH

    C O

    CH3

    COOH

    H C NH2CH2CH2COOH

    COOH

    H C NH2CH2CH2COOH

    COOH

    H C NH2CH2CH2COOH

    COOH

    C O

    CH2CH2COOH

    COOH

    C O

    CH2CH2COOH

    + +GPT

    + - + + - +

    COOH

    C O

    CH3

    COOH

    H C OH

    CH3

    + NADH H + + NAD+

    COOH

    C O

    CH3

    COOH

    C O

    CH3

    COOH

    H C OH

    CH3

    COOH

    H C OH

    CH3

    + NADH H + + NAD+

    + NAD + + NAD+340

    + NAD + + NAD+340

    340 nm

  • Katal. katal mole .

    mg katal kg . . .

    . mole katal mole .

    . Km Vmax . . .

    57

  • , .

    .

    . , , , . . .

    . , SDS . 30 . , .

    , .

    58

  • .

    , , , , .

    . . (heart), 4. (muscle), 4. 3, 22, 3. 4 4 .

    . . 1:

    . 2-5: . 2: , 3: , 4: , 5: .

    (lactate dehydrogenase, LDH) . LDH . .

    59

  • 43. (CPK), (LDH) - (DH) .

    . , . . .

    60

  • , . . , .

    . ,

    . pH 5,

    44 .

    , ,

    (, ,

    ) .

    .

    .

    , -

    61

  • -

    .

    -

    -

    .

    44.

    , pH, , , , .

    .

    , . ( ). . .

    62

  • , . . .. , , . pH, . .

    63