U svakoj zivoj ćeliji desava se PROMET MATERIJE I ENERGIJE

Promet materije i energije = METABOLIZAM

Stvaranje materije = ANABOLIZAM

Razgradnja materije = KATABOLIZAMMETABOLIZAM = ANABOLIZAM + KATABOLIZAM

Metaboličke reakcije su HEMIJSKE REAKCIJE u živom svetubakterija, biljaka i životinja

H O2 CO2voda ugljen dioksid

H O2 CO

2H CO

2

3

voda ugljen dioksid

ugljena kiselina

aktivatori2H CO3

ugljena kiselina

spor proces

brz proces

= katalizatoriaktivatori procesa

aktivatori bioloških procesa = biokatalizatori = enzimi

H

H

H

HOC O

O

O

OC O

HHO

HHO

OC

OC O

O

voda

Ugljen-dioksid

Ugljena kiselina

aktivacija

aktivacija

voda Ugljen-dioksid

Hidroksini jon Vodonikov jon

HHO O

C

Aktivisan molekul vode

H

HOC O

O

Ugljena kiselina

O

Aktivisan molekulugljen-dioksida

NEENZIMSKI KATALIZATORI

H C CH( Al2O3)

CH CO

H

3 2OH

3

etanol

H 2

+

acetaldehid

300 C0

H C CH3 2OHetanol

( Cu )

300 C0

H C CH2 2etilen

+

H

2

O

1

Na S O H O2 2

2

2 3 2

+

Na S O22 3 H O 22+( J )

( Mo )Na-tiosulfat

Na-tiosulfat

Tetrationat-Na

Na-sulfat

2

H 2

2

2OSO ( Pt )

2

+

( Pt )

H 2 O

22 3

+ 2O2SO

3

Neenzimski katal. EnzimiHemijska priroda neorganski organski

Stabilnost (pH, t, p)

stabilni nestabilni

Veličina u odnosu na reaktante

Mali, često mnogo manji

Veliki, često mnogo veći

Specifičnost prema reaktantima

Niska ili nikakva Visoka, ponekad apsolutna

Razlike izmedju neenzimskih katalizatora i enzima

Sličost neenzimskih katalizatora i enzima: omogućavaju ubrzano odvijanje termodinamičkimogućih reakcija

Ribonukleaza 15 000Pepsin 27 000Amilaza 45 000Enolaza 66 000ALT 82 000LDH 117 000Piruvat-dekarboksilaza 141 000Katalaza 148 000Aminopeptidaza 276 000Fosforilaza 340 000Ureaza 483 000Glutamat DH 1 000 000

Primeri Mr nekih enzima

Enzimi su:1. Proteini sa specijalnom ulogom2. Biološki katalizatori3. Termolabilna jedinjenja4. Izgradjeni od istih aminokiselina kao i obični proteini

Enzimi UBRZAVAJU katalizovanu reakciju

Enzimi NE MENJAJU SMER katalizovane reakcije

Jedinjenje (jedinjenja) sa kojim enzim reaguje na početku biološke trasformacije naziva se SUPSTRAT

Enzimi hemijski reaguju sa jedinjenjima u čijoj transformaciji učestvuju

Sjedinjavanje enzima sa supstratom je reverzibilnoEnzim + Supstrat Enzim-Supstrat

Enzim-supstratnikompleks

Enzim Supstrati

Kd 1

Kd 2

Enzim-supstratni kompleks je jedinjenje PROLAZNOG TIPA,intermedijerno jedinjenje, sa veoma kratkim poluživotom

Jedinjenje enzima sa supstratom / supstratima naziva seENZIM-SUPSTRATNI KOMPLEKS

Enzim-supstratni kompleks se razlaže na enzim i proizvod(e) reakcije

Enzim-supstratnikompleks

Kd 3

Kd 4

Enzim Proizvod

Reakcija razlaganja enzim-supstratnog kompleksa je povratnog (reverzibilnog) tipa

Iz hemijske reakcije koju je katalizovaoENZIM IZLAZI NEPROMENJEN

U stvaranju enzim-supstratnog kompleksa troši se energija ( )

Za razlaganje enzim-supstratnog kompleksa takodje se troši energija ( )

2

2Zbir utrošene enrgije ( ) u enzimom katalizovanoj reakcijije uvek daleko manji od iste takve reakcije koju katalizuju neenzi-mski katalizatori, zbog čega je enzimska reakcija brza

1

1+

+

+

1

E S E

S E SE

+

+

2 P

Uticaj intermedijernog jedinjenja na energiju aktivacije sistema

02468

10121416

T 0 T 1 T 2

vreme odvijanja reakcije

Ener

gija

akt

ivac

ije

sist

ema

A

B

2H O2H O2 2 ½ O

75.35 KJ/mol

46.05 KJ/molPt

23.02 KJ/molKatalaza

spontano

+

2H O2H O2 2 ½ O+

2H O2H O2 2 ½ O+

Energija aktivacije raspada vodonik peroksida

Enzimom katalizovanareakcija

Neenzimska reakcija

E+S’

E-S’ P

S

S’

E-SE+S

+

Enzim

Supstrati

E-S kompleks

E-S kompleks EnzimProizvod

Mehanizam dejstva enzima

H O2

CO2

2H CO3

Intermedijerno jedinjenje

E-S kompleks

Intermedijerno jedinjenje

EE

E E E

E

max

Peroksidaza u rastvoru bez supstrata

654 nm, 583 nm548 nm, 498 nm

Preoksidaza + peroksid (supstrat) +proizvod

561 nm i 531 nm

Peroksidaza u rastvoru nakon uklanjanja proizvoda

654 nm, 583 nm548 nm, 498 nm

Dokaz postojanja intermedijernog kompleksa na primeru peroksidaze

H O2 +AH PeroksidazaH O2 2 + AHO

Enzimi su GLOBULARNE BELANCEVINE

Tercijerna struktura enzima je GLOBULARNA

U sekundarnoj strukturi se kod enzimanalaze: -heliks, -nabrana struktura istruktura tipa nasumicnog izuvijanja

Tercijerna struktura

Sekundarna struktura

-helikoidalna struktura

-nabrana struktura

nasumično izuvijana struktura

Tercijerna struktura Sekundarna struktura

AK1

AK2 AK3 AK4 AK5 AK6 AK7

Primarnu strukturu proteina čine aminokiseline:vrsta ugradjene aminokiseline, redosled povezivanja upolipeptidnom lancu i način njihovog povezivanja

Primarna struktura enzima (proteina)

Enzimi se od drugih proteina razlikuju po tome što katalizuju hemijske reakcije u metaboličkim procesima

Svoje katalizatorsko dejstvo enzimi izvršavaju zahvaljujući sposobnosti da vežu i aktivišu supstrat

AK23 AK24

AK117

AK75

AK98

Deo enzimske molekule koja veze supstrat naziva se AKTIVNI ( KATALITIČKI ) CENTAR ENZIMA

Aktivni centar enzima

U stvaranju aktivnog centra enzima učestvuje mali brojaminokiselina koje su u primarnoj strukturi polipeptidnoglanca često veoma udaljene jedna od druge

Lizozim (neuraminidaza) Mr= 15 0001 aktivni centar sa 6 subcentara Glu 35 i Asp 52

Ribonukleaza Mr= 15 0001 aktivni centar His 12 i His 119

Acetilholin esteraza Mr= 230 000,premda gradi agregate do 1 000 000;20-100 aktivnih centara/ molekulu

Anjonsko mesto - SerEstarsko mesto - His

Papain Mr= 21 0001 aktivni centar Asp 174 –His 158 –Cys 25

NN HOC

O H S

Asp174 His158 Cys25

Verovatni poredak aminokiselina u aktivnom centru papaina

Primeri aktivnih centara nekih enzima

H C3 CO

CH

H C CH3

3 2CH2

CH 3CH 3

N O CO

CH

H C CH3

3 2CH2

CH 3

N OHOH

+ Holinesteraza

+

H 2 O

acetilholin

holin Sircetna kiselina

Enzimska hidroliza acetilholina

CH

H C CH3

3 2CH2

CH 3 CH 3

N O C O

GH

+

GH +

“anjonski” polozaj

“estarski” polozaj

Aktivni centar holinesterazeAnjonski polozaj -------- specifičnost prema supstratu

Estarski polozaj ---------- hidrolitički proces

Kompleks aktivnog centra holinesterazei acetilholina

a) Elektrostatske sileb) Van der Waals-ove silec) Kovalentna veza

20-100 aktivnih centara/ molekulu acetilholin esteraze

Ser His

SE

E-Skompleks

E S

E

Rigidan (Fiserov) model aktivnog centra enzima

1. Aktivni centar enzima i pre priblizavanja supstrata do najtananijih pojedinosti odgovara reaktivnim grupama supstrata2. U takvu formu aktivni centar enzima se dovodi odmah nakon sinteze i posttranslacione obrade

Aktivni centar enzima i reaktivne grupe supstrata odgovaraju jedni drugimakao ključ i ključaonica (samo pravi “ključ” otvara “bravu” reakcije)

Kohlaudov model indukovanog prilagodjavanja

E E

1.

Reaktivne grupe aktivnog centraenzima u početku ne odgovarajuu potpunosti supstratu

Pribižavanje supstrata enzimuindukuje konformacionu promenukatalitičkog centra

E-Skompleks

E

E E

E-Skompleks

E

2.

Supstrat se vezuje za nedovoljnoprilagodjene grupe aktivnog centraenzima labavim vezama

Takvo vezivanje indukujepostavljanje reaktivnih grupaaktivnog centra u pravilan položaj

3. Oba navedena procesa teku ISTOVREMENO

ili

ili

S S

S

S

SS

ES

S

E

E

E

E

P

++

+

+

E

EP1

P2

P2

P2

P2

Alosterijski centar enzima

E-S kompleks

Kompleks E-P2

alosterijski centar

promena aktivnogcentra enzima

Alosterijskiefektor

Speifičnost dejstva enzima

Specifišnost dejstva enzima je sposobnost enzima da od više različitih mogućihreakcija na supstratu (spečificno) ubrzava samo jednu.

R C NHH CO2

NHH O

2

2 3oksidaza +

R C COOHNH

H

2+

-ketoglutarna kiselina

-amino kiselina

R C COOHO

2amin

-keto kiselina

R C COOHO

+

dekarboksilaza

-keto kiselinaglutaminska kiselina

transaminaza

Tipovi specifičnosti dejstva enzima1. Optička (stereohemijska) specifičnost2. Niska specifičnost3. Visoka specifičnost4. Apsolutna specifičnost

1. Optička (stereohemijska) specifičnost

Svi enzimi izuzev epimeraza (racemaza) pokazuju ovaj tip specifičnosti

D-maltoza L-maltozaH O maltazamaltaza

2 D-glukoza2

nema proizvoda

Maltaza deluje samo na D-stereoizomer maltoze!!!

2. Enzimi niske specifičnosti prema supstratu

Enzimi sa niskom specifičnošću prema supstratu prepoznaju samo karakter hemijske veze ostvarene u molekulu supstrata. Primer za to su digestivni enzimikoji prepoznaju estarsku, glukozidnu ili peptidnu vezu (lipaza, amilaza, tripsin)

3. Enzimi grupne specifičnosti prema supstratu

Enzimi ovog tipa specifičnosti prepoznaju hemijsku vezu kao i jedan od molekulakoji ucestvuju u formiranju te veze. Enzimi donjih partija digestivnog trakta iskazujuovaj tip specifičnosti.

Npr. -glukozidaze deluju na maltozu, saharozu, -metil glukozidei druge -derivate glukoze

Ovi enzimi prepoznaju glikozidnu vezu i -D-glukozu u toj vezi.-glukozidaze ne deluju na -galaktozide i -ksilozide iako ova jedinjenja imaju glikozidnu vezu ali u stvaranju te veze ne učestvuje molekul glukoze.

4. Enzimi apsolutne specifičnosti prema supstratu

Aktivni centar ovakvih enzima prepoznaje samo jedan jedini supstrat, dokna jedinjenja koja su hemijski slična supstratu ne deluju.

urea

ureaza

arginin

ornitin + urea

arginaza

C=O

H O2

3CH

NH 2

C=O

NH

NH2

2

ureaureaza

2 NH CO 23 +

acet amid

ureaza

2 NH CO 23 +

H O2

nema proizvoda

Iako su urea i acetamid hemijski srodna jedinjenja ureaza ispoljavaapsolutnu specifičnost prema urei

Faktori koji deluju na brzinu enzimom katalizovane reakcije

1. Količina enzima2. Količina supstrata3. Temperatura4. pH sredine5. Prisustvo akceleratora i aktivatora6. Prisustvo inhibitora7. Faktor vreme

1. Uticaj kolicine enzima

01234567

1 2 3 4 5

koncentracija (kolicina) enzima

brzi

na re

akci

je (

v)

Ako je supstrat prisutan u znatnom suvišku, brzina reakcije je linearno proporcionalna koncentraciji enzima (važi za enzim koji nemaalosterijsku regulaciju; u suprotnom kriva izgleda malo komplikovanije)

1. Niska konc. supstrata

2. Uticaj koncentracije supstrata

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 55 60 70 80

koncentracija supstrata

brzi

na e

nzim

ske

reak

cije

1.

3.

2.

v max

v = d Cd t

12

v max

v max

sporo stvaranje proizvoda

2. Brzo stvaranje E-S kompleksa brzo stvaranje proizvoda

3. Saturacija enzima supstratom brzina stvaranja proizvodase ne povećava u prisustvuvećih količina supstrata

Uticaj temperature na brzinu enzimske reakcije

020406080

100120

temperatura reakcione smese

% a

ktiv

nost

i enz

ima

Brzina enzimom katalizovane reakcije sledi Van’t Hoff-ovopravilo do postizanja temperaturnog optimuma

Dalje zagrevanje reakcione smeše van temperaturnog optimumadovodi do denaturacije enzima i zaustavlja reakciju

1.

2.

3.

Temperaturni optimum

3.

1.

2.

380C

Temp. optimum100% v max

Brzina enzimom katalizovane reakcije u zavisnosti od pH

020406080

100120

0

1,5 3

4,5 6

7,5 9

10,5 12

13,5

pH reakcione smese

% m

aksi

mal

ne

brzi

ne

pH optimum; 100% v max

Primer promene aktivnosti enzima na različitim pH sredine za enzim koji ima pH optimum 5-6

pH opt.

Amilaza 6,9 – 7,0

Lipaza pankreasa 7,0 – 8,5

Kisela fosfataza 3,0 – 5,5

Alkalna fosfataza 8,5 – 10,5

Pepsin 1,5 – 2,5

pH optimumi različitih enzimasu medjusobno različiti

5

Prisustvo aktivatora i akceleratora

1. Aktivatori demaskiraju aktivni centar enzima

pepsinogen HCl; pepsin

Nonapeptid (9)

pepsin

2. Aktivatori vrse dezinhibiciju enzima

Enzim inhibisan oksidacionim sredstvom; npr. CK

SH-jedinjenjaNpr. glutation, cistein

Aktivni enzim

3. Aktivacija jonima metala (formiranje ternarnog kompleksa)

enzim aktivator inhibitorAldehid DH K NH RbPiruvat kinaza

Glutamin sintet.

+++4+ ++

Mg

K Rb2+2+ Mn

Cs

++

Mg2+Cs

+

Na

+

Na

Li

+

Li

2+Ca

Uticaj inhibitora na brzinu enzimske reakcijeInhibitor je supstanca koja svojim prisustvom smanjuje sposobnost enzima da katalizuje svoju specifičnu reakciju ili u cijem se prisustvu reakcija ne odvijaiako su svi napred navedeni uslovi dejstva enzima optimalno zadovoljeni

Sa kvalitativnog aspekta, inhibicija može biti: 1. Reverzibilna2. Ireverzibilna

Sa aspekta mehanizma delovanja inhibitora, inhibicija može biti:1. Kompetitivna2. Nekompetitivna3. Akompetitivna

U prisustvu inhibitora dolazi do stvaranja jedinjenja enzima i inhibitora:

E + Inh E-InhZbog stvaranja kompleksa E-Inh smanjuje se broj raspolozivih molekulaenzima za reakciju sa supstratom

Posto je manji broj enzima na raspolaganju supstratu za stvaranje E-S kompleksa,stvaranje proizvoda reakcije je smanjeno

E + S + I

E + S

E-S + S + E-I

E + PE-S kompleks

E + E-I + S + P

legenda-enzim

-supstrat

-inhibitor

-proizvod -E-S kompleks -E-I kompleks

E+S

E+I

E-S

E-I

E+S E-S

Reverzibilni inhibitor se za enzim vezuje nekovalentnim silama u E-I kompleks. Zbog vezivanja ovog tipa inhibitora za enzim menja se konformaciona struktura enzimskog molekula usled čega enzim ne moze da veže supstrat, ili se supstrat vezujeali se stvara E-S-I kompleks. Ovako deluju nekompetitivni reverzibilni inhibitori

Reverzibilni inhibitor se može vezati i za aktivni centar enzima stvarajući neproduktivni E-I kompleks ( E-I kompleks ne disosuje na E + P vec na E + I ).Ovako deluju najčešće kompetitivni reverzibilni inhibitori

Uticaj koji pojačava disocijaciju E-I kompleksa onemogućava ili zaustavlja ovaj tip inhibicije pa enzim opet normalno reaguje sa supstratom i gradi proizvod

Reverzibilna inhibicija

Reverzibilni kompetitivni inhibitori su po pravilu strukturno slični supstratu

CHCOOH

CHCOOH

NAD NADH+H++

Sukcinat DH

COOH2CH

COOH

=

2CHCOOH

2CHCOOH

ćilibarna kis. fumarna kis.

malonska kis.

Kompetitivni reverzibilniinhibitor reakcije koju katalizujesukcinat DH

Tip inhibicijeDodavanje

supstrata u viškuEfekat na brzinu

reakcije

Kompetitivnasprečava dejstvo

inhibitora ista kao kod neinhibisane

Nekompetitivnane sprečava vezivanje inhibitora

smanjena u odnosu na

neinhib. reakciju

Akompetitivnane sprečava vezivanje inhibitora

smanjena u odnosu na

neinhib. reakciju

U slučaju akompetitivne inhibicije inhibitor se vezuje samo za već stvoreniE-S kompleks. Nagradjeni E-S-I kompleks ne može da disosuje i ne stvara seproizvod reakcije.

Efekat dodavanja velike količine supstrata u prisustvu različitih tipova inhibitora

Retrogradna (feedback) inhibicija

To je tip alosterijske inhibicije pomoću koje se moduliše aktivnost regulatornih enzima nekog metaboličkog puta.Retrogradni inhibitor je jedinjenje koje se stvara u reakciji metaboličkog puta čijubrzinu dotični inhibitor regulise.Retrogradni inhibitor deluje kao negativan alosterijski efektor na regulatorne enzime koji se nalaze nekoliko sekvenci ispred reakcije u kojoj se ovaj tip inhibitora stvara.

GlukozaATP

ADP Heksokinaza

Glukozo-6-fosfat

alosterijski feedback inhibitor

Acetil~CoA

SintezaholesterolaFarnezil-PP

Skvalensintetaza

+ Farnezil-PPSkvalen Holesterol

Sintezaholesterola

alosterijski feedback inhibitor

Koenzimi i prostetične grupe

C

C

C

C

CH

COH

OH

HO

O~POH2

O

H

HH

H

H

C

C

C

C

CH

COH

HO

OHOH2

O

H

HH

H

H

OH

Adenozin-P~P~P(ATP)

Adenozin-P~P(ADP)

HeksokinazaGlukoza

Glukozo-6-fosfat

1. Hemijske reakcije na koenzimu su obrnute onima koje se dešavaju na supstratu

H C CO

COOH3

H C CH

OHCOOH3

NAD

+

+

NADH+H

laktat

piruvat

Laktatdehidrogenaza

b)Koenzim se defosforilišea supstrat se fosforiliše

a)Koenzim se reukuje a supstrat se oksiduje

H C3

H C CO

COOH

3

piruvat

2

N

HO CH 2 POO 32-

H C3 N

HO CH 2

O

PO

C

O 32-

H

CH

NHCOOH

2

H C3

NHCH

2

HNHCH

COOH

(CH )22

COOH

COOH

C(CH )22

COOHO

alanin Piridoksal-fosfat

Piridoksamin-fosfat

Glutamat

-ketoglutarat

Alanin aminotransferaza ( ALT )

c)

Koenzimi u reakciji učestvuju u stehiometrijskom odnosu i obavezno se prikazuju u reakcionoj shemi

Supstrat (alanin) se deaminišea koenzim se aminiše

Supstrat (alfa-ketoglutarat) se aminišea koenzim se deaminišeSPREGNUTE REAKCIJE

Koenzimi

a) Vitaminske prirode b) Nevitaminske prirode1. NAD i NADP, derivati Vit PP2. FMN i FAD, derivati Vit B3. TPP, derivat Vit B4. PLP, derivat Vit B5. CoA, derivat pantotenske kis.6. Biotin, Vit H7. Liponska kiselina8. H F, derivat folne kiseline9. Kobalamidni koenzimi (metil-kobalamid i dezoksiadenozin-kobalamid, derivati Vit B10. Vitamin C

61

2

4

12

1. Hem2. Koenzim Q3. ATP4. GTP5. UTP6. CTP7. S-adenozil metionin8. P-adenozil-P-sulfat (PAPS)

Dakle, enzimi su belančevine sagrađene od aminokiselinakoje se povezuju u polipeptidni lanac. Ovaj lanac se izuvija, pojedini delovi se preklapaju pa nastaju sekundarna, tercijerna i ostale više konformacione strukture u trodimenzionalnom prostoru

Ako molekul enzima ima samo aminokiseline u svom sastavutada enzim pripada prostim proteinima

Enzimi često uz aminokiseline sadrže i druge vrste molekula.U tom slučaju enzim spada u proteide – složene belančevine

Protein – enzim

Proteid – enzim = HOLOENZIM

Enz.

Enz.

Apoenzim Koenzim Holoenzim+ =

HOLOENZIMI su aktivni samo u prisustvu koenzima

Uloga koenzima

+EE

S

S

ES

+S

E +

K K

S

Bez koenzima aktivni centar enzima neodgovara reaktivnim grupama supstrata

Nema stvaranja E-S kompleksa(reakcija se ne odvija)

Koenzim omogućava formiranje pravilnog izgleda aktivnog centra enzima Stvara se E-S kompleks

(reakcija se odvija)

NN

N

NH

N

2

NH2

riboza riboza P- O- PN

C

O

+

adeninniacinamid

NAD+N

NH2

C

+

O

R

N

NH2

C

O

+

R

H+H

H+ 2 +

Oksidovano i redukovano stanje nikotinamida u NAD(P) koenzimima

NAD i NADP su koenzimi oksidoreduktaza

NIACINAMID JE AKTIVNIPRINCIP U NAD I NADP KOENZIMIMA

H

N

OHC3

CH O2

H

N

OHC3

CH2

CH OH2

H

N

OHC3

CO

H

=

CH OH2

P

NH2

CH OH2

H

N

OHC3

CO

H

=

CH O2 P

H

N

OHC3

CO

H

=

CH O2 P

piridoksin piridoksal piridoksal fosfat

ApoenzimApoenzim

transaminacija

Vitamin B6 ( Piridoksin)

H C3

CO

2

N

HO CH 2 POO 32-

H C3 N

HO CH 2

O

PO

C

O 32-

H

CH

NHCOOH

2

NHCH

2

HNHCH

COOH

COOH

CCOOH

O

Piridoksal-fosfat

Piridoksamin-fosfat

R1

R2

R1

R2

Aminokis. 2Aminokis. 1

Keto kis. 1Keto kis. 2

Uloga PLP-a u procesima transaminacije

Aminotransfraza ( transaminaza)

Derivat Vit B6 je aktivni princip u reakcijama transaminacije

COOCH _

COO_

2CH2

C

__ _N

C

O

H

CH2

CH2O =

H

P

OH

+

A S T

CH2

__ _N

C OHCH2O

=

H

P

OH

+

A S T

NH2

COOCH _COO

_

2C

=COO

CH _

COO

2

3H N+ CH

CH2COO

CH _COO

23H N+ CH

O=

asparaginskakiselina (aspartat)

Oksalsirćetna kiselina (oksalacetat)

glutaminskakiselina (glutamat)

-ketoglutarna kiselina( -ketoglutarat )

Reakcija transaminacije aspartat aminotransferazom

NN

N

NH2

riboza P- O- PN

adenin

NN

N

NH2

riboza riboza P- O- PN

adeninniacinamid

NAD+N

NH2

C

+

O

O

CCH

H COH O

23

CH 2

CH 3

CC CH

O

NH

CH 2 CH 2NH

CH 2HS

pantotenska kiselina

tioetanolaminKoenzim A (CoA)

Strukturna sličnost NAD-a i CoA

CoA je prenosilac acil-grupaostatak masne kis. se vezuje na tioetanolamin i stvara seAcil~CoA

Liponska kiselina ( 6,8-ditio oktanska kiselina )

CH

SH

CH COOH2 (CH )2CH 2 4

SH

Liponska kiselina (Lipoat)

CHCH COOH2 (CH )2CH 2 4

SS

CHCH COOH2 (CH )2CH 2 4SHSH

H +

2H+oksidovani lipoat redukovani lipoat

akceptor u procesuoksidativne dekarboksilacije

2H+

Biotin ( kokarboksilaza )

C

O

N

C

CC

N

C

S

H

H

H

HN

H

HH 2CH2 ( )4

C

O

lizin proteinN-biotinil enzim

Biotin je koenzim karboksilaza.Učestvuje u ugradnji CO2

C

O

N

C

C

N

C

S

H

H

H

HH 2CH2 ( )4

C

biotinil enzim

R

CO HCO

ATP ADP2 3

COO

CO OO

P

Karbamoil fosfat sintetaza

karbamoil-fosfat

C

O

N

C

C

N

C

S

H

H

H

H

HH 2CH2 ( )4

C

R

CO OO

Pkarbamoil-fosfat

+

karboksibiotinil enzim

Uloga biotina u procesu karboksilacije

Pi

U vodenoj sredini, što znači i u ćeliji, ugljen dioksid je u rastvoru kao bikarbonatni anjon. Radi se hemijski inertnom jonu koji se pre ugradnje u biotin a zatim i u organska jedinjenjaaktiviše tako što se formira pirofosfatna veza. Ovu reakciju katalizuje karbamoilfosfat sintetazaa aktivni oblik bikarbonata (ugljen dioksida) je karbamoil fosfat.

Aktivisani ugljen dioksid (karbamoil fosfat) se zatim posredstvom odgovarajuće karbokslazevezuje sa biotinom u karboksi-biotinil enzim i kao takav učestvuje u reakcijama karboksilacije:

CHOHC

H

CC

O

OHOH

C

__ _

_ __

_

_

_H

H

HH

2

N

CH

CH

N N

NH

O

O

==3

3

CHOHC

H

CC

O

OHOH

C

__ _

_ __

_

__

HH

HH

2 P

P_ _

N

NN

N

NH2

OOH

OH

CH 2O

N

CH

CH

N N

NH

O

O

==3

3

CHOHC

H

CC

OH

OHOH

C

__ _

_ __

_

__

HH

HH

2

N

CH

CH

N N

NH

O

O

=

=3

3

_ PRiboflavin Flavin-mononukleotid (FMN)

Flavin-adenin-dinukleotid ( FAD )

Vitamin B1 kao koenzim

NN

N

NH2

Nadenin

O

HOOH

CH 2 O~PO

OO ~P

O

OOH~P

O

OO

Adenozin trifosfat ( ATP )

ribozaATP je koenzim kinaza

Koenzimi nevitaminske prirode1. Derivati nukleinskih baza

2. Derivati porfirina

Fe2+

N NN

NFe3+

eFe2+

e

Derivati porfirina su hem-koenzimi koji svoje uloge u OKSIDOREDUKCIJAMA ostvaruju na računjona gvožđa, katjona koji ima promenljivu valencu i lako prelazi iz niže valentnog u više valentnostanje, i obratno.

Karakter metalnog katjona u enzimu1. Metal je sastavni deo prostetične grupe enzima i ne disosuje (metalo-enzimi) Metal je sastavni deo hema kod peroksidaze, citohroma, katalaze

2. Metal je sam prostetična grupa i ne disosuje (metalo-enzimi) jer je čvrsto vezan za proteinski deo enzima npr karboanhidraza~Zn

3. Metal nije deo apoenzima niti prosteticne grupe, vec je asosovan na enzim; Bez asosovanog metala enzim ne deluje jer: a) Metal stabilizuje strukturu enzima ulazeći u aktivni centar ili b) Gradi prolaznu vezu između enzima i supstrata

U slucaju asosovanog metala (Me), enzim, metal i supstrat formiraju tzv. ternarne (trostruke) komplekse u stehiometrijskom odnosu E:Me:S = 1:1:1

Varijante ternarnog kompleksa sa metalom

1. Ternarni kompleks sa supstratnim mostom E-S-Me2. Ternarni kompleks sa metalnim mostom E-Me-S3. Ternarni kompleks sa enzimskim mostom Me-E-S

E-S-Me Metal se vezuje sa supstratom a zatim supstrat i enzim grade E-S kompleks

1. Ternarni kompleks sa supstratnim mostom

Ternarni kompleksi sa supstratnim mostom prisutni su kod mnogih kinaza(ATP : fosfotransferaza):

Me2+

rastvorenu vodi

ATP4-

H O3 22-

Me(H O)32

2+Me(H O)62

ATP

2-Me(H O)32ATP

E

E

Zamena vode iz koordinacione sfere hidrata metala ATP-om

hidrat metala

Metalni joni kod fosfotransferaza aktiviraju ostatke fosforne kiseline u ATP-ui formiraju aktivne kvartenerne komplekse

E-S-Me

2. Ternarni kompleks sa metalnim mostom

Metal se veže za ostatak histidina u aktivnom centru enzima. Ovo vezivanjemetala dovodi aktivni centar u pravilan konformacioni položaj za vezivanje supstrata. Ovaj slučaj postoji kod karboksipeptidaze A, citohroma c…

E

brza reakcija

Me(H O)6- n2

H O2n n = 1,…6

E + Me(H O)62

E Me(H O)6- n2

*sporo Konformaciono preuređenje enzima

u aktivnu formu

S

E-Me-S ili EMe

S

E-Me-S ili EMe

S

Kompartmentalizacija glavnih metabolickih procesa

citosol mitohondrije Glatki EPR jedro Goldzijev aparat

GlikolizaSinteza masnih kis. de novoSinteza holesterola