R1-32 Enzymy - regulacja aktywności. Wpływ czynników fizykochemicznych

 

1. Czynniki wpływające na szybkość reakcji enzymatycznych

• Stężenie substratu
• Temperatura
• pH i stężenie soli
• Działanie aktywatorów i inhibitorów (cząsteczek regulatorowych)

2. Stężenie substratu

Im więcej substratu tym szybszy przebieg reakcji, do osiągnięcia maksymalnej wartości.

Maksymalna wartość to moment wysycenia enzymu substratem (wypełnienie centrum aktywnego).

Stała Michaelisa (K_M)

To stężenie substratu, przy którym szybkość reakcji enzymatycznej osiąga połowę swojej szybkości maksymalnej. 

Stała Michaelisa pozwala określić powinowactwo enzymu do substratu.

mniejsza wartość K_M

=

mniejsze stężenie substratu jest potrzebne do szybkiego zachodzenia reakcji

=

jest większe powinowactwo enzymu do substratu

=

enzym efektywniej działa

LINK do przykładowej krzywej Michaelisa-Menten

3. Temperatura

Wzrost temperatury powoduje przyspieszenie reakcji do pewnego momentu. Od pewnej temperatury dochodzi do denaturacji białek enzymatycznych. Zniszczenie enzymów prowadzi do nagłego zatrzymania przeprowadzania reakcji.

4. Stężenie jonów

Stężenie jonów H+ i OH- 

Warunkuje pH. Jest kluczowe, gdyż niektóre enzymy, są aktywne tylko w środowisku kwasowym, obojętnym lub zasadowym. W zależności od pH białka enzymatyczne mogą ulegać denaturacji.

Stężenie jonów soli 

W zależności od ilości jonów mogą one aktywować lub ihibitować ten sam enzym.

5. Aktywatory i inhibitory

Aktywatory

• substancje aktywujące enzymy
• zmieniają strukturę przestrzenną centrum aktywnego
• ułatwiają wiązanie się substratu do centrum aktywnego

Inhibitory

• substancje hamujące
• hamują przebieg reakcji enzymatycznej, czyli wywołują jej inhibicję

6. Rodzaje inhibicji

Inhibicja nieodwracalna

trwałe połączenie inhibitora z centrum aktywnym enzymu, przy użyciu wiązań kowalencyjnych

 

Inhibicja odwracalna

• kompetycyjna
• nietrwałe połączenie inhibitora z centrum aktywnym enzymu
• substrat konkuruje z inhibitorem o centrum aktywne
• inhibitor kompetycyjny
• niekompetycyjna
• nietrwałe połączenie inhibitora z enzymem w innym miejscu niż centrum aktywne
• zmiana struktury przestrzennej enzymu = zmiana kształtu centrum aktywnego
• zmienione centrum aktywne jest niekompatybilne z substratem
• substrat nie konkuruje z inhibitorem o centrum aktywne
• inhibitor niekompetycyjny

7. Szlaki i cykle metaboliczne

To ciągi następujących po sobie w określonej kolejności reakcji katalizowanych przez określone enzymy, w których produkt jednej reakcji jest substratem kolejnej reakcji.

Szlak metaboliczny (szlak liniowy) - reakcje przebiegają tylko w jednym kierunku

Cykl metaboliczny (szlak cykliczny) - reakcje prowadzą do odtworzenie jednego ze związków chemicznych z początku cyklu.

8. Regulacja przebiegu szlaków metabolicznych

• Regulacja aktywności enzymów
• Ujemne sprzężenie zwrotne
• samoregulacja
• produkt szlaku jest inhibitorem enzymu na jego szlaku metabolicznym
• produkt reakcji hamuje swoją produkcję
• Przyłączanie aktywatorów / inhibitorów
• Dodawanie grup funkcyjnych
• fosforylacja/defosforylacja
• przyłączenie reszty fosforanowej (fosforylacja) zmienia aktywność enzymów
• Aktywacja proenzymów (zymogenów)
• enzym wytwarzany w organizmie w postaci nieaktywnej
• nieaktywny pepsynogen -> aktywna pepsynę
• nieaktywny fibrynogen -> aktywna fibryna
• Regulacja liczby enzymów
• Ubikwitynozależna degradacja białek
• ubikwityna
• niewielkie białko
• przyłączane do zbędnych białek
• proteasom
• ogromny kompleks białkowy
• zawiera enzymy proteolityczne
• trawi białka oznaczone ubikwityną