Encimi

Robert Pal

ENCIMIproteinski katalizatorji kemijskih reakcij

VPLIV ENCIMA:

1. Hitrost kemijskih reakcij• 106 do 1012 hitrejše kot

nekatalizirane• 103 hitrejše kot mineralno

katalizirane

2. Mili reakcijski pogojifiziološka temperatura,

atmosferski tlak, pH 7

3. Specifičnost• stereospecifično prepoznavanje

substrata• stereospecifično produkti

4. Sposobnost regulacije• koncentracije (dostopnost)

reaktantov: E, S• alosterična regulacija• kovalentna modifikacija• regulacija ekspresije (izražanja)

genov

SUBSTRATNA SPECIFIČNOST ENCIMOV

E + S ES E + P

1. Vezi encim - substrat• van der Waalsove• elektrostatske• vodikove• hidrofobne2. teorija vezave encima in

substrata• teorija indukcije aktivnega

mesta• teorija ključa in ključavnice

3. Stereospecifičnost• veže eno samo optično izomero• stereospecifični produkti4. Geometrijska specifičnost• geometrija funkcionalnih

skupin

VEZAVNO MESTO ZA SUBSTRAT

• vezavno mesto za substrat =

= aktivno mesto (3D, majhno)

=katalitsko mesto• površina geometrijsko

komplementarna substratu

• a.k. v aktivnem mestu pritegnejo substrat s številnimi nekovalentnimi interakcijami

KOENCIMIneproteinski deli encimov

KOFAKTORJI:

majhne molekule, ki sodelujejo z encimi:

kovinski ioni: Zn 2+, Fe 3+, Fe 2+. Cu 2+, Mg 2+, K+, Se 2-

KOENCIMI:

• večje organske molekule, ki sodelujejo pri prenosu elektronov in funkcionalnih skupin:

NAD+, FAD, FMN, HEM

• prehodno vezan na encim: kosubstrat

• trajno vezan na encim: prostetična skupina

HOLOENCIM =APOENCIM+KOENCIM

encimsko neaktiven

KOENCIMIBiocitinKobamid (B12)Koencim AFAD, FMNLipoinska kislinaNAD+

PiridoksalfosfatTetrahidrofolatTiaminpirofosfat

karboksilacijealkiliranjeprenos acilne sk.redoks reakcijeprenos acilne sk.redoks reakcijeprenos aminske sk.prenos ogljikaprenos aldehidne sk.

VITAMINI: deli kofaktorjev in koencimov,

ki jih organizmi sami ne sintetizirajoSo topni v vodi

VITAMINI KOT PREKURZORJI KOENCIMOV

VITAMIN KOENCIMBiotin BiocitinKobalamin (B 12) Kobamid (B12)Pantotenska k. Koencim ARiboflavin(B2) FAD, FMNLipoinska kislina Lipoinska kislinaNiacin NAD+

Piridoksin (B6) PiridoksalfosfatFolna kislina TetrahidrofolatTiamin (B1) Tiaminpirofosfat

REGULACIJA ENCIMSKE AKTIVNOSTI

(koordinacija , odziv na okolje)

Kontrola dostopnosti encima• hitrost sinteze - razgradnje• kontrola izražanja genov

kontrola na nivoju posamezne celice

Kontrola encimske aktivnosti kontrola afinitete encima za

substrat

• sprememba konformacije encimaalosterična regulacija

• sprememba strukture encimakovalentna modifikacija

[ ] [ ]v ES S∝ ∝

ALOSTERIČNI ENCIMI

• katalitsko mesto A• alosterično mesto B

A = B• modulator

– homotropen M = S– heterotropen M = S– pozitiven/negativen

ALOSTERIČNI ENCIMI

Primer: aspartat-transkarbamoilaza (ATC)

C6R6 = 2x C3 + 3x R2

karbamoil fosfat + aspartat

⇔ N-karbamoilaspartat– karbamoil fosfat, aspartat

(+, homotropna)

– CTP (-, heterotropna)

– ATP (+, heterotropna)

PRIMER ZGRADBE ENCIMA

PRIMER ZGRADBE ENCIMA

Ravnotežje obeh oblik; ob odsotnosti ligandov 200:1

ALOSTERIČNI ENCIMI aspartat-transkarbamoilaza (ATC)

ALOSTERIČNI ENCIMI aspartat-transkarbamoilaza (ATC)

T stanje R stanje

bisubstratni analog PALA:

N-(fosfoacetil)-L-aspartat

REGULATORNI ENCIMI(PACEMAKERS)

• ena reakcija v zaporedju odloča o hitrosti cele kaskade

• encim, ki jo katalizira je regulatorni encim (pacemaker)

multiencimski sistemi

INHIBICIJA ENCIMSKE AKTIVNOSTI

Ireverzibilni inhibitorji (inaktivatorji)• DFP (diizopropil-fluorofosfat-acetilholin

esteraza), živčni bojni plini (serinske proteinaze)• malation (insekticid) (serinske proteinaze)• J-acetamid (cisteinske proteinaze)

INHIBICIJA ENCIMSKE AKTIVNOSTI

Reverzibilni inhibitorji (substratni analogi)• kompetitivni• nekompetitivni• akompetitivni