ΤαΤα ένζυµαένζυµα

ΤαΤα ένζυµαένζυµα καικαι ηη ενέργειαενέργειαενεργοποίησηςενεργοποίησης

ΟνοµατολογίαΟνοµατολογία τωντων ενζύµωνενζύµων

ΤοΤο πρώτοπρώτο συνθετικόσυνθετικό περιγράφειπεριγράφει τοτουπόστρωµαυπόστρωµα ήή τοντον τύποτύπο τηςτης αντίδρασηςαντίδρασης πουπουκαταλύεικαταλύει..ΗΗ κατάληξηκατάληξη ––άσηάση δείχνειδείχνει ότιότι πρόκειταιπρόκειται γιαγιαένζυµοένζυµο..ΜερικάΜερικά παραδείγµαταπαραδείγµατα είναιείναι: : αµυλάσηαµυλάση, , λιπάσηλιπάση, , σουκράσησουκράση, , αφυδρογονάσηαφυδρογονάση, , λιγάσηλιγάση, , πεπτιδάσηπεπτιδάση, , DNADNAάσηάση, , κλπκλπ..

ΠΠουου βρίσκονταιβρίσκονται καικαι τιτι κάνουνκάνουν ταταένζυµαένζυµα;;

ΤαΤα ένζυµαένζυµα βρίσκονταιβρίσκονται υπόυπό µορφήµορφή διαλύµατοςδιαλύµατος µέσαµέσα ήή έξωέξω απόαπότατα κύτταρακύτταρα ήή προσηλωµέναπροσηλωµένα σεσε κάποιεςκάποιες µεµβράνεςµεµβράνες. .

ΤΤαα ίδιαίδια ένζυµαένζυµα δενδεν χρησιµοποιούνταιχρησιµοποιούνται σεσε όληόλη τητη διάρκειαδιάρκεια τηςτηςζωήςζωής ενόςενός κυττάρουκυττάρου αλλάαλλά ανανεώνονταιανανεώνονται. .

ΤαΤα ένζυµαένζυµα παράγονταιπαράγονται καικαι καταστρέφονταικαταστρέφονται απόαπό τοτο κύτταροκύτταροανάλογαανάλογα µεµε τιςτις ανάγκεςανάγκες τουτου. .

ΚάθεΚάθε ένζυµοένζυµο καταλύεικαταλύει µόνοµόνο µιαµια αντίδρασηαντίδραση ήή µόνοµόνο µιαµιακατηγορίακατηγορία αντιδράσεωναντιδράσεων καικαι προςπρος τιςτις δυοδυο κατευθύνσειςκατευθύνσεις. .

Ο συµβολισµός µιας ενζυµικήςαντίδρασης

Ε + S ⇄ ES ⇄ E + Pόπου: Ε = ένζυµο,

S = υπόστρωµα,

ES = σύµπλοκο ενζύµου-υποστρώµατος,

P = προϊόν.

ΠώςΠώς λειτουργούνλειτουργούν τατα ένζυµαένζυµα;;

ΗΗ παρουσίαπαρουσία τωντων ενζύµωνενζύµων αυξάνειαυξάνει τηντηνπιθανότηταπιθανότητα ««σύγκρουσηςσύγκρουσης»» τωντων µορίωνµορίων τουτουυποστρώµατοςυποστρώµατος µεµε τητη σωστήσωστή τουςτους µεριάµεριά γιαγια ναναµπορέσουνµπορέσουν νανα αντιδράσουναντιδράσουν..

ΠώςΠώς λειτουργούνλειτουργούν τατα ένζυµαένζυµα;;ΗΗ υπόθεσηυπόθεση τουτου κλειδιούκλειδιού –– κλειδαριάςκλειδαριάς..

ΟιΟι συµπαράγοντεςσυµπαράγοντες τωντων ενζύµωνενζύµωνΠολλάΠολλά ένζυµαένζυµα γιαγια νανα λειτουργήσουνλειτουργήσουν είναιείναι απαραίτητηαπαραίτητη ηηπαρουσίαπαρουσία καικαι κάποιαςκάποιας άλληςάλλης χηµικήςχηµικής ένωσηςένωσης ήή κάποιουκάποιουστοιχείουστοιχείου πουπου ονοµάζονταιονοµάζονται συµπαράγοντεςσυµπαράγοντες. .

ΟιΟι συµπαράγοντεςσυµπαράγοντες είναιείναι µηµη πρωτεϊνικέςπρωτεϊνικές ενώσειςενώσεις, , οργανικέςοργανικέςήή ανόργανεςανόργανες, , πουπου είναιείναι απαραίτητεςαπαραίτητες γιαγια τητη λειτουργίαλειτουργία τουτουενζύµουενζύµου. .

ΟλοένζυµοΟλοένζυµο -- αποένζυµοαποένζυµο

ΤοΤο σύµπλοκοσύµπλοκο ένζυµοένζυµο συµπαράγονταςσυµπαράγονταςονοµάζεταιονοµάζεται ολοένζυµοολοένζυµο..

ΌτανΌταν απόαπό τοτο ολοένζυµοολοένζυµο αφαιρεθείαφαιρεθεί οοσυµπαράγονταςσυµπαράγοντας αυτόαυτό πουπου µένειµένει είναιείναι τοτοαποένζυµοαποένζυµο..

ΟιΟι συµπαράγοντεςσυµπαράγοντες τωντωνενζύµωνενζύµων..

ΑνόργαναΑνόργανα ιόνταιόντα ((ενεργοποιητέςενεργοποιητές ενζύµωνενζύµων).).ΕνεργοποίησηΕνεργοποίηση αµυλάσηςαµυλάσης τουτου σάλιουσάλιου µεµε ιόνταιόντα χλωρίουχλωρίου

ΠροσθετικέςΠροσθετικές οµάδεςοµάδες. . ΕίναιΕίναι µηµη πρωτεϊνικάπρωτεϊνικάοργανικάοργανικά µόριαµόρια πουπου αποτελούναποτελούν τµήµατµήµα τουτου ενζύµουενζύµου..

ππ..χχ. . τοτο FAD (FAD (φλαβινοφλαβινο--αδενινοαδενινο--δινουκλεοτίδιοδινουκλεοτίδιο) ) πουπουπεριέχειπεριέχει τητη ριβοφλαβίνηριβοφλαβίνη ((βιταµίνηβιταµίνη ΒΒ22) ) πουπου σχετίζεταισχετίζεται µεµετητη µεταφοράµεταφορά υδρογόνουυδρογόνου κατάκατά τηντην κυτταρικήκυτταρική αναπνοήαναπνοή..

ΣυνένζυµαΣυνένζυµα. . ΕίναιΕίναι οργανικοίοργανικοί συµπαράγοντεςσυµπαράγοντες πουπουδενδεν αποτελούναποτελούν τµήµατµήµα τουτου ενζύµουενζύµου. .

ππ..χχ.. NAD, NADP, NAD, NADP, συνένζυµοσυνένζυµο ΑΑ, , ΑΤΡΑΤΡ..ΟιΟι περισσότερεςπερισσότερες βιταµίνεςβιταµίνες είναιείναι συνένζυµασυνένζυµα

ΗΗ ταχύτηταταχύτητα µιαςµιας ενζυµικήςενζυµικής αντίδρασηςαντίδρασηςεξαρτάταιεξαρτάται απόαπό::

τητη συγκέντρωσησυγκέντρωση τουτου υποστρώµατοςυποστρώµατοςτητη θερµοκρασίαθερµοκρασία, , τοτο pHpH, , τηντην ύπαρξηύπαρξη παρεµποδιστώνπαρεµποδιστών..

ΟιΟι παρεµποδιστέςπαρεµποδιστές είναιείναι χηµικέςχηµικές ενώσειςενώσεις ήή ιόνταιόντα πουπου ηη παρουσίαπαρουσία τουςτουςεµποδίζειεµποδίζει τητη δράσηδράση τωντων ενζύµωνενζύµων. .

ΗΗ ταχύτηταταχύτητα τωντων ενζυµικώνενζυµικών αντίδράσεωναντίδράσεων..

ΜετριέταιΜετριέται µεµε τηντην ποσότηταποσότητα τουτουυποστρώµατοςυποστρώµατος πουπου αντιδράαντιδρά ήή τηντην ποσότηταποσότητατουτου προϊόντοςπροϊόντος πουπου παράγεταιπαράγεται στηστη µονάδαµονάδατουτου χρόνουχρόνου..

ποσότητατουπροϊόντοςπουπαράγεται

χρόνος

ΗΗ ταχύτηταταχύτητα µιαςµιας ενζυµικήςενζυµικής αντίδρασηςαντίδρασης αυξάνεταιαυξάνεται όσοόσοαυξάνεταιαυξάνεται ηη συγκέντρωσησυγκέντρωση τουτου υποστρώµατοςυποστρώµατος µέχριµέχρι ναναεπιτευχθείεπιτευχθεί µιαµια µέγιστηµέγιστη ((VVmaxmax))ΣεΣε αυτόαυτό τοτο σηµείοσηµείο όλεςόλες οιοι θέσειςθέσεις αντίδρασηςαντίδρασης τουτου ενζύµουενζύµου((ενεργάενεργά κέντρακέντρα) ) είναιείναι κατειληµµένεςκατειληµµένες

ΠωςΠως επηρεάζεταιεπηρεάζεται ηη ταχύτηταταχύτητα µιαςµιαςενζυµικήςενζυµικής αντίδρασηςαντίδρασης απόαπό τητη θερµοκρασίαθερµοκρασία..

10 20 30 40 50 60 70 οC

τ αχ ύτ ητ α

α ντ ίδ ρα σης

θερµοκρασία

ΠωςΠως επηρεάζεταιεπηρεάζεται ηη ταχύτηταταχύτητα µιαςµιας ενζυµικήςενζυµικήςαντίδρασηςαντίδρασης σεσε συνάρτησησυνάρτηση µεµε τοτο pHpH

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

ταχύτητα

αντίδρασης

pH

KM, είναι µια παράµετρος που χρησιµοποιείται συχνά για ναχαρακτηρίσει ένα ένζυµο.ΚΜείναι η συγκέντρωση του υποστρώµατος στην οποία ηαντίδραση γίνεται µε τη µισή ταχύτητα της µέγιστης (Vmax).

Vmax

Συγκέντρωση υποστρώµατος

Ταχύτητα

αντίδρασης

Vmax

2

KM

ΠωςΠως ρυθµίζεταιρυθµίζεται ηη ταχύτηταταχύτητα µιαςµιας ενζυµικήςενζυµικήςαντίδρασηςαντίδρασης καικαι κατκατ’’ επέκτασηεπέκταση τουτου µεταβολισµούµεταβολισµού..

ΟιΟι βιοχηµικέςβιοχηµικές αντιδράσειςαντιδράσεις υπακούουνυπακούουν καικαι αυτέςαυτέςστουςστους νόµουςνόµους τηςτης θερµοδυναµικήςθερµοδυναµικής..ΣΣτιςτις ενζυµικενζυµικέςές αντιδράσειςαντιδράσεις ηη ρύθµισηρύθµιση τηςτης ταχύτηταςταχύτηταςγίνεταιγίνεται καικαι µεµε τηντην παρουσίαπαρουσία ενώσεωνενώσεων γνωστώνγνωστών ωςωςπαρεµποδιστώνπαρεµποδιστών ((inhibitorsinhibitors)). . ΗΗ παρεµπόδισηπαρεµπόδιση είναιείναι έναςένας τρόποςτρόπος µεµε τοντον οποίοοποίο τατακύτταρακύτταρα ρυθµίζουνρυθµίζουν τητη δράσηδράση τωντων ενζύµωνενζύµων. .

ΤύποιΤύποι ενζυµικήςενζυµικής παρεµπόδισηςπαρεµπόδισηςανταγωνιστικήανταγωνιστική παρεµπόδιασηπαρεµπόδιαση ((competitive inhibitioncompetitive inhibition), ), µόριαµόρια πουπου µοιάζουνµοιάζουν µεµε εκείναεκείνα τουτου υποστρώµατοςυποστρώµατοςανταγωνίζονταιανταγωνίζονται µεµε αυτάαυτά γιαγια τοτο ενεργόενεργό κέντροκέντρο τουτου ενζύµουενζύµουµεµε τοτο οποίοοποίο δενδεν συνδέονταισυνδέονται µόνιµαµόνιµα..

µηµη ανταγωνιστικήανταγωνιστική παρεµπόδισηπαρεµπόδιση έναένα µόριοµόριο συνδέεταισυνδέεται µεµετοτο ένζυµοένζυµο αλλάαλλά σεσε άλληάλλη θέσηθέση απόαπό εκείνηεκείνη τουτου ενεργούενεργούκέντρουκέντρου καικαι µεµε τοντον τρόποτρόπο αυτόαυτό επηρεάζειεπηρεάζει τοτο σχήµασχήµα τουτουενζύµουενζύµου καικαι κατάκατά συνέπειασυνέπεια καικαι τοτο ενεργόενεργό τουτου κέντροκέντρο. . ΗΗπεριοχήπεριοχή αυτήαυτή εκτόςεκτός ενεργούενεργού κέντρουκέντρου είναιείναι γνωστήγνωστή ωςωςαλλοστερικήαλλοστερική περιοχήπεριοχή τουτου ενζύµουενζύµου καικαι τοτο ένζυµοένζυµοαναφέρεταιαναφέρεται ωςως αλλοστερικόαλλοστερικό..

µηµη αντιστρεπτήαντιστρεπτή παρεµπόδισηπαρεµπόδιση είναιείναι προφανώςπροφανώς µιαµιαδιαδικασίαδιαδικασία όπουόπου τοτο ένζυµοένζυµο απενεργοποιείταιαπενεργοποιείται µόνιµαµόνιµα, , δηλαδήδηλαδή δηλητηριάζεταιδηλητηριάζεται. .

ΑνάδροµηΑνάδροµη αλλοστερικήαλλοστερική παρεµπόδισηπαρεµπόδιση

ΕνζυµικήΕνζυµική τεχνολογίατεχνολογία

ΒιολογικάΒιολογικά απορρυπαντικάαπορρυπαντικάΑρτοποιείαΑρτοποιεία –– ζαχαροπλαστικήζαχαροπλαστικήΒρεφικέςΒρεφικές τροφέςτροφέςΖυθοποιείαΖυθοποιείαΧυµοίΧυµοί φρούτωνφρούτωνΓαλακτοκοµείαΓαλακτοκοµείαΕπεξεργασίαΕπεξεργασία αµύλουαµύλουΕπεξεργασίαΕπεξεργασία ελαστικούελαστικούΧαρτοβιοµηχανίαΧαρτοβιοµηχανίαΦωτογραφικήΦωτογραφική βιοµηχανίαβιοµηχανία..