Enzimi

Enzimi su proteini koji deluju kao katalizatori (ubrzavaju

hemijske reakcije)

• enzimi su specificni za razlicite supstrate (selektivna priroda vezujuceg mesta na enzimu)

• kataliticko (aktivno) mesto je deo molekula enzima gde se odvija reakcija

• enzimi ubrzavaju hemijske reakcije smanjenjem kolicine energije potrebne za dostizanje visoko-energetskog intermedijernog stanja reakcije (kompleks prelaznog stanja) – smanjena energije aktivacije

• U katalizi ucestvuju funkcionalne grupe aktivnog mesta koje poticu od koenzima, metalnih jona ili aminokiselinskih ostataka

• mehanizmi enzimske katalize ukljucuju– acido-baznu katalizu– formiranje kovalentih intermedijera– stabilizaciju prelaznog stanja

• dejstvo mnogih lekova i toksina je u inhibiciji enzima

• kontrola brzine reakcija je moguca jer se enzimi mogu regulisati razlicitim mehanizmima

• enzimi obezbedjuju– brzinu– specificnost i– regulatornu kontrolu hemijskih

reakcija u organizmu

• enzimima katalisane reakcije imaju 3 koraka– vezivanje supstrata E + S ↔ ES– konverzija vezanog supstrata u

vezani produkt ES ↔ EP– oslobadjanje produkta EP ↔ P

• korak 1.– enzimi vezuju supstrate reakcije

koju katalisu i dovode ih u najpovoljniji polozaj za efikasnu reakciju

• korak 2.– enzim ucestvuje u formiranju i

raskidanju veza neophodnih za nastanak produkta

• korak 3.– produkt se oslobadja a enzim vraca

u svoje originalno stanje

• specificnost enzima– katalisu uglavnom odredjeni tip

reakcije– medju mnogim jedinjenjima

“biraju” odredjeni supstrat– od tog suptrata nastaje samo jedan

produkt

Jos po nesto…

• enzimi katalisu samo moguce reakcije cineci ih samo brzim

• ubrzanje enzimima katalisanih reakcija je 106 do 1014 (mnogo vece od efikasnosti neorganskih katalizatora)

• specificnost i brzina reakcija katalisanih enzimima je rezultat– jedinstvene sekvence aminokiselina

koja omogucava formiranje trodimenzionalne strukture enzimskog molekula

Aktivno mesto

• deo enzimskog molekula (udubljenje, zljeb) gde se vezuje supstrat i tako formira enzim-supstrat kompleks

• mesto vezivanja supstrata odredjuje specificnost prema supstratu

Dva modela formiranja enzim-supstrat kompleksa

• aminokiselinski ostaci formiraju komplementarnu trodimenzionalnu strukturu koja “prepoznaje” supstrat (model “kljuca i brave”)

• vodonicne veze, hidrofobne i elektrostaticke interakcije povezuju supstrat i enzim i vode daljim konformacionim promenama (model indukovanog podesavanja)

• u aktivnom mestu kofaktori i/ili funkcionalne grupe polipeptidnog lanca ucestvuju u prevodjenju supstrata u produkt

• vezivanje supstrata indukuje konformacione promene enzima koje omogucavaju nove interakcije molekula supstrata sa funkcionalnim grupama enzima

model “kljuc-brava”komplementarnost izmedju

supstrata i aktivnog mestamodel indukovanog prilagodjavanja promena konformacije enzima i supstrata

Hemijska priroda enzima

• proteini• proteini + kofaktor• kofaktor

• metalni joni• prosteticna grupa (najcesce trajno vezana za enzim)

• koenzim (povezan sa enzimom samo tokom katalize)

•apoenzim (proteinski deo enzima) + koenzim = holoenzim

Mnogi mikroelementi su kofaktori enzima

• omogucavaju vezivanje supstrata ili koenzima za enzim (deluju kao elektrofili i tako stabilizuju anjonsku formu ili vezuju anjonske supstrate)

• donori su elektrona u oksido-redukcionim reakcijama

Koenzimi

• neproteinski organski molekuli koji obezbedjuju funkcionalne grupe za enzimsku katalizu

• kod coveka se cesto sintetisu od vitamina

Dve osnovne klase koenzima

• koenzimi koji – ucestvuju u reakcijama prenosa

grupa•cvrsto se vezuju za supstrat (aktivirajuci ga za prenos neke grupe, dodatak vode i dr.).

•drugim delom se cvrsto vezuju za enzim (ako ostaju trajno vezani zovu se prosteticna grupa)

•biotin, tiamin pirofosfat, koenzim A

– u oksido-redukcionim reakcijama•sadrze specificne funkcionalne grupe za prenos elektrona (u formi hidridnog jona, atoma vodonika ili kiseonika)

•ne vezuju se kovalentno za supstrat i posebnim delom se vezuju za enzim

•nikotinamid adenin dinukleotid (NAD+), flavin adenin dinukleotid (FAD)

Koenzimske forme vitamina

• kofaktori imaju, kod nekih enzima i nekataliticku, strukturnu, ulogu povezujuci udaljene delove polipeptidnog lanca u formu tercijalne strukture

Optimalni uslovi za enzimsku reakciju – temperatura i pH

Klasifikacija enzima (Enzyme Commision – E.C.)

• 6 klasa enzima– oksidoredukta

ze– transferaze– hidrolaze– liaze– izomeraze– ligaze

• podela u okviru svake klase

• E.C. 1.1.1.1. (alkohol dehidrogenaza)