Διάλεξη για τα ένζυμα για την κλινική βιοχημεία. Τμήμα Βιοχημείας

Υπόστρωμα (S) - μια ουσία της οποίας οι χημικοί μετασχηματισμοί σε προϊόν (P) καταλύονται από ένα ένζυμο (Ε).

S + E --> P, το ένζυμο μειώνει την ενέργεια ενεργοποίησης. αυτό επιταχύνει την αντίδραση.

Η ενεργή θέση ενός ενζύμου είναι ένα τμήμα της επιφάνειας ενός μορίου ενζύμου που αλληλεπιδρά άμεσα με το μόριο του υποστρώματος. Σχηματίζεται από υπολείμματα αμινοξέων που αποτελούν μέρος διαφορετικών τμημάτων της πολυπεπτιδικής αλυσίδας ή διαφορετικών πολυπεπτιδικών αλυσίδων που είναι χωρικά κοντινές. Εμφανίζεται στο επίπεδο της τριτοταγούς δομής της πρωτεΐνης-ενζύμου.

Μέσα σε αυτό διακρίνονται τρεις τομείς:

1) καταλυτικό κέντρο - η περιοχή (ζώνη) του ενεργού κέντρου του ενζύμου, που εμπλέκεται άμεσα στους χημικούς μετασχηματισμούς του υποστρώματος. Σχηματίζεται λόγω ριζών 2-3 αμινοξέων που βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία της πολυπεπτιδικής αλυσίδας του ενζύμου, αλλά χωρικά κοντά το ένα στο άλλο λόγω των στροφών αυτής της αλυσίδας. Εάν το ένζυμο είναι μια σύνθετη πρωτεΐνη, τότε η προσθετική ομάδα του μορίου του ενζύμου, το συνένζυμο, εμπλέκεται συχνά στο σχηματισμό του καταλυτικού κέντρου (για παράδειγμα, όλες οι υδατοδιαλυτές βιταμίνες και η λιποδιαλυτή βιταμίνη Κ).

2) κέντρο προσρόφησης - ένα τμήμα του ενεργού κέντρου του μορίου του ενζύμου, στο οποίο λαμβάνει χώρα η προσρόφηση (δέσμευση) του μορίου του υποστρώματος. Σχηματίζεται από 1, 2, συχνότερα 3 ρίζες αμινοξέων που βρίσκονται κοντά στο καταλυτικό κέντρο. Η κύρια λειτουργία είναι να δεσμεύει το μόριο του υποστρώματος και να μεταφέρει αυτό το μόριο στο καταλυτικό κέντρο στην πιο βολική θέση (για το καταλυτικό κέντρο). Η ρόφηση συμβαίνει μόνο λόγω αδύναμων τύπων δεσμών και επομένως είναι αναστρέψιμη. Καθώς σχηματίζονται αυτοί οι δεσμοί, εμφανίζεται μια διαμορφωτική αναδιάταξη του κέντρου προσρόφησης, η οποία οδηγεί σε μια πιο στενή προσέγγιση του υποστρώματος και της ενεργού θέσης του ενζύμου, μια πιο ακριβή αντιστοιχία μεταξύ των χωρικών τους διαμορφώσεων. Είναι η δομή του κέντρου προσρόφησης που καθορίζει την εξειδίκευση του υποστρώματος του ενζύμου.

3) αλλοστερικά κέντρα - τέτοια τμήματα του μορίου του ενζύμου έξω από το ενεργό κέντρο του που είναι σε θέση να συνδέονται με ασθενείς τύπους δεσμών (που σημαίνει αναστρέψιμα) με τη μία ή την άλλη ουσία (συνδέτης). Αυτή η δέσμευση οδηγεί σε μια τέτοια διαμορφωτική αναδιάταξη του μορίου του ενζύμου, η οποία επεκτείνεται επίσης στο ενεργό κέντρο, διευκολύνοντας ή παρεμποδίζοντας (επιβραδύνοντας) τη δουλειά του. Κατά συνέπεια, τέτοιες ουσίες ονομάζονται αλλοστερικοί ενεργοποιητές ή αλλοστερικοί αναστολείς αυτού του ενζύμου. Τα αλλοστερικά κέντρα δεν βρίσκονται σε όλα τα ένζυμα.

• 
  Δομή ένζυμα ένζυμο(ΜΙ).


• 
  Δομή ένζυμα. Υπόστρωμα (S) - μια ουσία της οποίας οι χημικοί μετασχηματισμοί σε προϊόν (P) καταλύονται από ένζυμο. (Ένζυμαως βιολογικοί καταλύτες.


• 
  Ειδικότητα υποστρώματος - ικανότητα ένζυμοκαταλύουν τον μετασχηματισμό μόνο ενός συγκεκριμένου υποστρώματος ή μιας ομάδας παρόμοιων δομήυποστρώματα.


• 
  Ας τα χωρίσουμε δομήστο παράδειγμα του μορίου IgG.
  Ταξινόμηση πρωτεϊνών- ένζυμαπλάσμα αίματος: 1) ένζυμαπλάσμα - εκτελούν συγκεκριμένες μεταβολικές λειτουργίες στο πλάσμα.


• 
  Δομήμόρια πρωτεΐνης. τα μακρομόρια πρωτεΐνης μοιάζουν με μπάλες (σφαιρίδια). στον καθένα
  Ονοματολογία και ταξινόμηση ένζυμαΕπί του παρόντος, είναι γνωστά περισσότερα από 2400 ένζυμα.


• 
  Δομήπυρήνας: Ο πυρήνας αποτελείται από μια πυρηνική μεμβράνη (νουκλεόπλασμα) που περιέχει χρωματίνη και πυρήνες.
  Το νουκλεόπλασμα περιέχει πρωτεΐνες ένζυμα, νουκλεοτίδια, ιόντα κ.λπ. Λειτουργίες πυρήνα...


• 
  Χρησιμοποιώντας τη γνώση για Κτίριοκαι λειτουργίες του πεπτικού συστήματος, αποκαλύπτουν το ρόλο ένζυμαστην πέψη, ονομάστε την πρόληψη τροφικής δηλητηρίασης, εντερικές λοιμώξεις.

εγκρίνω

Κεφάλι καφενείο καθ., δ.μ.σ.

Meshchaninov V.N.

______''_____________2005

Διάλεξη Νο 1 Θέμα: Εισαγωγή στη βιοχημεία. Ένζυμα: δομή, ιδιότητες, εντοπισμός, ονοματολογία και ταξινόμηση.

Σχολές: ιατρική και προληπτική, ιατρική και προληπτική, παιδιατρική.

Βιοχημεία - μια επιστήμη που μελετά τις ουσίες που αποτελούν τους ζωντανούς οργανισμούς, τους μετασχηματισμούς τους, καθώς και τη σχέση αυτών των μετασχηματισμών με τη δραστηριότητα των οργάνων και των ιστών. Βιοχημεία - η επιστήμη των χημικών θεμελίων των διεργασιών της ζωής.

Η βιοχημεία εμφανίστηκε ως ανεξάρτητη επιστήμη στα τέλη του 19ου αιώνα. Στη διασταύρωση της βιολογίας και της χημείας, αν και οι απαρχές της χρονολογούνται από το μακρινό παρελθόν. Από το 1ο μισό του 16ου αι. Γιατροί χημικοί, όπως ο Γερμανός γιατρός και φυσιοδίφης F. Paracelsus, και οι Ολλανδοί επιστήμονες J. B. van Helmont και F. Sylvius, και άλλοι, που μελέτησαν τους πεπτικούς χυμούς, τη χολή και τις διαδικασίες ζύμωσης, συνέβαλαν στην ανάπτυξη της χημείας και της ιατρικής.

Η βιοχημεία χωρίζεται σε: 1) στατική (αναλύει τη χημική σύνθεση των οργανισμών). 2) δυναμική (μελετάει τον μεταβολισμό και την ενέργεια στο σώμα). 3) λειτουργικό (διερευνά τη μοριακή βάση διαφόρων εκδηλώσεων ζωτικής δραστηριότητας).

Σύμφωνα με τα αντικείμενα μελέτης, η βιοχημεία χωρίζεται σε: 1) βιοχημεία ανθρώπου και ζώων. 2) βιοχημεία φυτών? 3) βιοχημεία μικροοργανισμών.

Θα ασχοληθούμε με την ιατρική βιοχημεία, μια από τις ενότητες της βιοχημείας του ανθρώπου και των ζώων. Θέμα η ιατρική βιοχημεία είναι ο άνθρωπος.

σκοπός σειρά μαθημάτων Η ιατρική βιοχημεία είναι η μελέτη: 1) της μοριακής βάσης των ανθρώπινων φυσιολογικών λειτουργιών. 2) μοριακοί μηχανισμοί παθογένεσης ασθενειών. 3) βιοχημικά θεμέλια για την πρόληψη και τη θεραπεία ασθενειών. 4) βιοχημικές μέθοδοι για τη διάγνωση ασθενειών και την παρακολούθηση της αποτελεσματικότητας της θεραπείας.

Στόχοι του μαθήματος ιατρική βιοχημεία: 1) να μελετήσει θεωρητικό υλικό. 2) αποκτήστε πρακτικές δεξιότητες στη βιοχημική έρευνα. 3) μάθουν να ερμηνεύουν τα αποτελέσματα των βιοχημικών μελετών.

Χημική φύση, φυσικοχημικές ιδιότητες και βιολογικός ρόλος των ενζύμων.

Η βάση της ζωής κάθε οργανισμού είναι οι χημικές διεργασίες. Σχεδόν όλες οι αντιδράσεις σε έναν ζωντανό οργανισμό προχωρούν με τη συμμετοχή φυσικών βιοκαταλυτών που ονομάζονται ένζυμα ή ένζυμα.

Ένζυμα - είναι πρωτεΐνες (που ιδρύθηκαν το 1922) που δρουν ως καταλύτες σε βιολογικά συστήματα.

Όντας ουσίες πρωτεϊνικής φύσης, τα ένζυμα έχουν όλες τις ιδιότητες των πρωτεϊνών:

υδρολύεται σε αμινοξέα.

δίνουν θετικές χρωματικές αντιδράσεις σε πρωτεΐνες (διουρή, ξαντοπρωτεΐνη).

Όπως οι πρωτεΐνες, διαλύονται στο νερό για να σχηματίσουν κολλοειδή διαλύματα.

είναι αμφοτερικές ενώσεις.

επιρρεπείς σε μετουσίωση υπό την επίδραση των ίδιων παραγόντων: θερμοκρασία, αλλαγές pH, δράση αλάτων βαρέων μετάλλων, δράση φυσικών παραγόντων (υπερηχογράφημα, ιονίζουσα ακτινοβολία κ.λπ.).

έχουν πολλά επίπεδα οργάνωσης μακρομορίων, κάτι που επιβεβαιώνεται από τα δεδομένα της ανάλυσης περίθλασης ακτίνων Χ, NMR, EPR.

Ο βιολογικός ρόλος των ενζύμων είναι ότι παρέχουν μια ελεγχόμενη ροή όλων των μεταβολικών διεργασιών στο σώμα.

Ένζυμα και βιταμίνες

Ο ρόλος των βιολογικών μορίων που απαρτίζουν το σώμα.

Διάλεξη Νο 7

(2 ώρες)

Γενικά χαρακτηριστικά των ενζύμων

Η δομή των ενζύμων

Κύρια βήματα ενζυματικής κατάλυσης

Ιδιότητες ενζύμων

Ονοματολογία και ταξινόμηση ενζύμων

Ενζυμικοί αναστολείς και ενεργοποιητές

Ταξινόμηση βιταμινών

Λιποδιαλυτές βιταμίνες

Υδατοδιαλυτές βιταμίνες

βιταμίνες Β

Γενικά σημάδια ενζύμωνκαι καταλύτες ανόργανης φύσης:

Καταλύει μόνο ενεργειακά πιθανές αντιδράσεις

Μην αλλάζετε την κατεύθυνση της αντίδρασης

Δεν καταναλώνεται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης

Δεν συμμετέχουν στο σχηματισμό προϊόντων αντίδρασης.

Διαφορές ενζύμωναπό μη βιολογικούς καταλύτες:

Δομή πρωτεΐνης;

Υψηλή ευαισθησία σε φυσικούς και χημικούς παράγοντες του περιβάλλοντος, εργασία σε πιο ήπιες συνθήκες (P ατμοσφαιρική, 30-40 o C, pH κοντά στο ουδέτερο).

Υψηλή ευαισθησία σε χημικά αντιδραστήρια.

Υψηλή απόδοση δράσης (μπορούν να επιταχύνουν την αντίδραση κατά 10 8 -10 12 φορές, ένα μόριο F μπορεί να καταλύσει 1000-1000000 μόρια υποστρώματος σε 1 λεπτό).

Υψηλή επιλεκτικότητα του F σε υποστρώματα (ειδικότητα υποστρώματος) και στον τύπο της καταλυόμενης αντίδρασης (ειδικότητα δράσης).

Η δραστηριότητα του F ρυθμίζεται από ειδικούς μηχανισμούς.

Σύμφωνα με τη δομή τους, τα ένζυμα χωρίζονται σε απλός(μονο συστατικό) και συγκρότημα(δύο συστατικών). Το απλό αποτελείται μόνο από το πρωτεϊνικό μέρος, σύνθετο ( ολοένζυμο) - από τα πρωτεϊνικά και μη πρωτεϊνικά μέρη. Μέρος πρωτεΐνης - αποένζυμο, χωρίς πρωτεΐνη - συνένζυμο(βιταμίνες B 1, B 2, B 5, B 6, H, Q κ.λπ.). Ξεχωριστά, το αποένζυμο και το συνένζυμο δεν έχουν καταλυτική δράση. Η θέση στην επιφάνεια ενός μορίου ενζύμου που αλληλεπιδρά με ένα μόριο υποστρώματος - ενεργό κέντρο.

ενεργό κέντροπου σχηματίζεται από υπολείμματα αμινοξέων που αποτελούν μέρος διαφόρων τμημάτων της πολυπεπτιδικής αλυσίδας ή διαφόρων συνεχόμενων πολυπεπτιδικών αλυσίδων. Σχηματίζεται στο επίπεδο της τριτοταγούς δομής της πρωτεΐνης-ενζύμου. Μέσα στα όριά του διακρίνεται ένα κέντρο υποστρώματος (προσρόφησης) και ένα καταλυτικό κέντρο. Εκτός από το ενεργό κέντρο, υπάρχουν ειδικές λειτουργικές θέσεις - αλλοστερικά (ρυθμιστικά) κέντρα.

καταλυτικό κέντρο- αυτή είναι η περιοχή του ενεργού κέντρου του ενζύμου, το οποίο εμπλέκεται άμεσα στους χημικούς μετασχηματισμούς του υποστρώματος. Το CC απλών ενζύμων είναι ένας συνδυασμός πολλών υπολειμμάτων αμινοξέων που βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία της πολυπεπτιδικής αλυσίδας του ενζύμου, αλλά χωρικά κοντά το ένα στο άλλο λόγω των στροφών αυτής της αλυσίδας (σερίνη, κυστεΐνη, τυροσίνη, ιστιδίνη, αργινίνη, asp. και οξέα). Η CC μιας σύνθετης πρωτεΐνης είναι πιο περίπλοκη, γιατί εμπλέκεται η προσθετική ομάδα του ενζύμου - συνένζυμο (υδατοδιαλυτές βιταμίνες και λιποδιαλυτή βιταμίνη Κ).

Υπόστρωμα (προσρόφηση) cent p είναι η θέση του ενεργού κέντρου του ενζύμου, στο οποίο λαμβάνει χώρα η προσρόφηση (δέσμευση) του μορίου του υποστρώματος. Το SC σχηματίζεται από μία, δύο, συχνότερα τρεις ρίζες αμινοξέων, οι οποίες συνήθως βρίσκονται κοντά στο καταλυτικό κέντρο. Η κύρια λειτουργία του SC είναι η σύνδεση του μορίου του υποστρώματος και η μεταφορά του στο καταλυτικό κέντρο στην πιο βολική θέση για αυτό.

Αλλοστερικό κέντρο("έχοντας διαφορετική χωρική δομή") - ένα τμήμα του μορίου του ενζύμου έξω από το ενεργό κέντρο του, το οποίο συνδέεται αναστρέψιμα με οποιαδήποτε ουσία. Μια τέτοια σύνδεση οδηγεί σε αλλαγή στη διαμόρφωση του μορίου του ενζύμου και στη δραστηριότητά του. Το ενεργό κέντρο είτε αρχίζει να λειτουργεί πιο γρήγορα ή πιο αργά. Κατά συνέπεια, τέτοιες ουσίες ονομάζονται αλλοστερικοί ενεργοποιητές ή αλλοστερικοί αναστολείς.

Αλλοστερικά κέντραδεν βρίσκεται σε όλα τα ένζυμα. Βρίσκονται σε ένζυμα, το έργο των οποίων αλλάζει υπό την επίδραση ορμονών, μεσολαβητών και άλλων βιολογικά δραστικών ουσιών.

Ένζυμα.

Ένζυμα -οργανικές ουσίες πρωτεϊνικής φύσης που είναι βιολογικοί καταλύτες.

Από χημική φύση - οι σφαιρικές πρωτεΐνες επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις χιλιάδες φορές

Άνοιξε ο Konstantin Kirchhoff, 1814 (μετέτρεψε το άμυλο σε ζάχαρη υπό τη δράση της αμυλάσης) Ορισμένα ένζυμα αποτελούνται μόνο από πρωτεΐνες, αλλά τα περισσότερα, εκτός από το πρωτεϊνικό μέρος (αποένζυμο), έχουν επίσης ένα μη πρωτεϊνικό συστατικό (συμπαράγοντα). Ο συμπαράγοντας μπορεί να είναι ανόργανα ιόντα ή οργανικές ενώσεις. Εάν το πρωτεϊνικό μέρος του ενζύμου είναι ασθενώς συνδεδεμένο με τον συμπαράγοντα και το ένζυμο ενεργοποιείται μόνο όταν αυτό το τμήμα είναι προσκολλημένο, τότε ο συμπαράγοντας ονομάζεται συνένζυμο. Τα νουκλεοτίδια και οι βιταμίνες είναι συχνά συνένζυμα, τα μόρια όλων των ενζύμων έχουν 1 ή περισσότερα ενεργά κέντρα. Το ενεργό κέντρο προσκολλάται στο υπόστρωμα, το υπόλοιπο ένζυμο χρησιμεύει για τη διατήρηση της δομής του ενεργού κέντρου. Η ενεργή περιοχή περιέχει συμπαράγοντες και συνένζυμα.

Η δράση του ενζύμου στο κύτταρο είναι πάντα αυστηρά συντονισμένη και λαμβάνει χώρα με μια συγκεκριμένη σειρά σύμφωνα με την αρχή «κλειδί και κλειδαριά».

1 Ταξινόμηση ενζύμων.

1 Οξειδορεδουκτάσες - καταλύουν αντιδράσεις οξειδοαναγωγής (οξειδάσες, αφυδρογονάσες, πυροξειδάσες)

2 Τρανσφεράσες - καταλύουν τη μεταφορά ατομικών ομάδων από το ένα μόριο στο άλλο (αμινοτρανσφεράσες - μεταφορά ομάδων NH2 κατά την τρανσαμίνωση αμινοξέων).

3 Υδρολάσες - επιταχύνουν την υδρόλυση (αμυλάσες, λιπάσες).

4 λυάσες - επιταχύνουν τη μη υδρολυτική αποσύνθεση κατά μήκος των δεσμών C-C, C-O (η αποκαρβοξυλάση διασπά το CO2 από το PVC με το σχηματισμό ακεταλδεΰδης).

5 ισομεράσες - επιταχύνουν τη μετατροπή των ισομερών.

6 λιγάσες (συνθετάσες).

Οι κλάσεις υποδιαιρούνται σε υποκατηγορίες και υποκατηγορίες. Κάθε εξαγόμενο ένζυμο έχει τη δική του κρυπτογράφηση που περιέχει 4 αριθμούς. Το πρώτο ψηφίο δείχνει την κλάση, το δεύτερο την υποκατηγορία, το τρίτο την υποκατηγορία και το τέταρτο τον αριθμό εντός της υποκατηγορίας.

Παράδειγμα: cipher 3.5.3.1.

3 υποκατηγορία υδρολασών. 5 που λειτουργούν σε επικοινωνίες C-N. 3 χωρίζοντας αυτούς τους δεσμούς σε γραμμικές και όχι σε κυκλικές ενώσεις.

2 μηχανισμοί κατάλυσης. Κινητική και ρύθμιση ενζυματικών αντιδράσεων.

Ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων:

Ένζυμο + Υπόστρωμα---Σύμπλοκο υποστρώματος---Ένζυμο + Προϊόν αντίδρασης

Ο μηχανισμός βασίζεται στον σχηματισμό ενός ενδιάμεσου συμπλόκου ενζύμου-υποστρώματος, στο οποίο η ουσία συνδέεται με την ενεργό θέση του ενζύμου κατά τον σχηματισμό του συμπλόκου, το μόριο του υποστρώματος υφίσταται παραμόρφωση και το ηλεκτρικό πεδίο του ενζύμου αλλάζει την χωρική διαμόρφωση του υποστρώματος. Υπάρχει ανακατανομή της πολικότητας, της πυκνότητας των ηλεκτρονίων, οι δεσμοί του υποστρώματος χαλαρώνουν, η αντοχή μειώνεται. Το σύμπλοκο του υποστρώματος του ενζύμου γίνεται ασταθές μετατρέποντας σε ένα σύμπλεγμα ενζύμων - ένα προϊόν στο οποίο το προϊόν δεν αντιστοιχεί πλέον στο ενεργό κέντρο και το σύμπλοκο αποσυντίθεται σε ένζυμα και προϊόντα αντίδρασης.

3 Ενέργεια ενεργοποίησης.

Η ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που πρέπει να έχει ένα σωματίδιο για να συμβεί μια χημική αντίδραση ονομάζεται ενέργεια ενεργοποίησης.Όσο μεγαλύτερη είναι αυτή η ενέργεια, τόσο πιο αργός είναι ο ρυθμός αντίδρασης. Η ενεργοποίηση συμβαίνει όταν θερμαίνεται, η απορρόφηση της ακτινοβολούμενης ενέργειας σύγκρουσης με διεγερμένα σωματίδια, η αύξηση της πυκνότητας στους ζωντανούς οργανισμούς, οι μεγάλες διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και την πυκνότητα είναι αδύνατες, επομένως, τα ένζυμα μειώνουν το ενεργειακό φράγμα, μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης, αυξάνουν τον ρυθμό αντίδρασης έως και 1012 φορές.

4 Μονάδες μέτρησης της ενζυμικής δραστηριότητας.

Η επιτάχυνση της αντίδρασης με τη συμμετοχή ενζύμων είναι πολύ μεγάλη, μετρούμενη από τον αριθμό των στροφών - τον αριθμό των mol του υποστρώματος που μετατρέπει 1 mol ενζύμων σε 1 λεπτό.

Για την αξιολόγηση της δραστηριότητας των ενζυμικών παρασκευασμάτων, χρησιμοποιείται η έννοια Μόριο ενεργοποίησης- ο αριθμός των μορίων του υποστρώματος που μετατρέπονται σε 1 λεπτό από 1 μόριο ενζύμου. Η τυπική μονάδα για οποιοδήποτε ένζυμο είναι η ποσότητα των ενζύμων που καταλύει τη μετατροπή 1 μικρογραμμομορίου του υποστρώματος σε 1 λεπτό υπό βέλτιστες συνθήκες (συνήθως 30 0C, βέλτιστο PH, βέλτιστη συγκέντρωση υποστρώματος)

5 Εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τη θερμοκρασία και το μέσο αντίδρασης.

1 στη θερμοκρασία.

Η επίδραση της θερμοκρασίας μπορεί να εκφραστεί ως ο συντελεστής θερμοκρασίας Q10

Q10 \u003d ρυθμός αντίδρασης σε (x + 10) 0C / ταχύτητα αντίδρασης σε x OS

Στους διαδρόμους του διαστήματος από 0-25-35 OS Q10 = 2-3. με περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας, ο ρυθμός αυξάνεται και μετά την επίτευξη του ορίου θερμοκρασίας, που είναι διαφορετικός για κάθε ένζυμο, ο ρυθμός αρχίζει να μειώνεται γρήγορα. Πέρα από αυτό το όριο, η ταχύτητα μειώνεται παρά την αύξηση της συχνότητας των μοριακών συγκρούσεων. Ο λόγος είναι η καταστροφή της δομής του πρωτεϊνικού μέρους των ενζύμων (μετουσίωσης).

Η ευαισθησία ενός ενζύμου σε υψηλή θερμοκρασία ονομάζεται Θερμοθερμικότητα. Η μείωση της θερμοκρασίας προκαλεί σταδιακή αδρανοποίηση του ενζύμου χωρίς μετουσίωση του.

2 μέτρια αντίδραση.

Στη βέλτιστη θερμοκρασία, οποιοδήποτε ένζυμο λειτουργεί πιο αποτελεσματικά σε ένα στενό εύρος pH. Τα περισσότερα ένζυμα είναι πιο ενεργά σε PH=7, δηλαδή σε ουδέτερο περιβάλλον. Ακόμη και μια μικρή μετατόπιση στο PH αλλάζει το φορτίο των ιονισμένων όξινων και βασικών ομάδων, τόσο του ίδιου του ενζύμου όσο και του υποστρώματος.

Από απότομες αλλαγές στο PH, το ένζυμο μπορεί να μετουσιωθεί.

Το ενδοκυτταρικό PH είναι πάντα βέλτιστο για το ένζυμο, επομένως, αλλάζοντας τα κύτταρα, είναι δυνατό να ρυθμιστεί η δραστηριότητα των ενζύμων.

6 Εξάρτηση του ρυθμού ενζυματικής αντίδρασης από τη συγκέντρωση του ενζύμου και του υποστρώματος.

1 συγκέντρωση ενζύμου.

Με την αύξηση του αριθμού των ενζύμων, ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται στο όριο, το οποίο χαρακτηρίζεται από την ποσότητα του υποστρώματος που είναι διαθέσιμο για τη δράση των ενζύμων. Υπό βέλτιστες συνθήκες, ο ρυθμός αντίδρασης είναι ανάλογος με τη συγκέντρωση των ενζύμων. Πολλά ένζυμα μπορεί να μην εμφανίζουν τη μέγιστη δραστηριότητά τους στα κύτταρα μόνο λόγω της έλλειψης κατάλληλου υποστρώματος.

2 συγκέντρωση υποστρώματος.

Σε σταθερή συγκέντρωση του ενζύμου, η ποσότητα του υποστρώματος αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί αρχικά σε ταχεία και στη συνέχεια βραδύτερη αύξηση του ρυθμού αντίδρασης μέχρι να επιτευχθεί ο μέγιστος ρυθμός, ο οποίος παραμένει σχεδόν αμετάβλητος με περαιτέρω αύξηση της συγκέντρωσης του υποστρώματος.

Ο ρυθμός δεν αλλάζει αφού οι ενεργές θέσεις του ενζύμου είναι κορεσμένες με το υπόστρωμα ανά πάσα στιγμή. Αυτή η εξάρτηση περιγράφεται από την εξίσωση Michaelis-Menten.

E+S---ES---E+P

V είναι ο ρυθμός αντίδρασης.

Vmax είναι ο μέγιστος ρυθμός αντίδρασης σε απείρως υψηλή συγκέντρωση υποστρώματος.

S—συγκέντρωση υποστρώματος, mol/l;

Km είναι η σταθερά Michaelis-Menten που αντιστοιχεί στη συγκέντρωση του υποστρώματος στην οποία ο ρυθμός αντίδρασης είναι το μισό του μέγιστου.

Το Km είναι η σταθερά διάστασης του συμπλόκου ενζύμου + υποστρώματος: όσο μικρότερη είναι η διάσταση του συμπλόκου ενζυμικού υποστρώματος, τόσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός αντίδρασης.

7 Αναστολείς ενζυματικών αντιδράσεων.

Αναστολείς -Ουσίες που αναστέλλουν τη δράση των ενζύμων.

Χωρίζονται σε 2 τάξεις:

1 κοινοί αναστολείς (άλατα βαρέων μετάλλων, μόλυβδος, υδράργυρος, βολφράμιο και άργυρος, τριχλωροξικό οξύ) αυτές οι ενώσεις προκαλούν μετουσίωση πρωτεΐνης, αναστέλλουν τη δράση όλων των ενζύμων.

2 ειδικές - δρουν σε μια ομάδα ενζυματικών αντιδράσεων ή σε μια ομάδα σχετικών αντιδράσεων. Η δράση βασίζεται σε μια ειδική σύνδεση με ορισμένες χημικές ομάδες στο ενεργό κέντρο του ενζύμου. Όλοι τους χωρίζονται σε ανταγωνιστικούς και μη ανταγωνιστικούς αναστολείς.

ανταγωνιστική αναστολή.

Εμφανίζεται όταν ο αναστολέας είναι κοντά σε δομή με το φυσιολογικό υπόστρωμα του ενζύμου. Ο ίδιος ο αναστολέας δεν μπορεί να αντιδράσει, ωστόσο, η κατάληψη του ενεργού κέντρου εμποδίζει την πρόσβαση του πραγματικού υποστρώματος σε αυτό.

Στον κύκλο του Krebs, το ένζυμο αφυδρογονάση succinam καταλύει την οξείδωση του ηλεκτρικού οξέος σε φουμαρικό οξύ. Ωστόσο, εάν το μηλονικό οξύ εισέλθει στο μέσο, ​​ο ρυθμός οξείδωσης μειώνεται απότομα. Ο λόγος είναι η ομοιότητα στη δομή αυτών των οξέων να οξειδώνονται.

Το ένζυμο δεν μπορεί να το μηλονικό οξύ και αυτό το σύμπλεγμα υπάρχει για κάποιο χρονικό διάστημα, δηλαδή υπάρχει ένας ανταγωνισμός οξέων για το ενεργό κέντρο του ενζύμου, όταν μια μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικού οξέος εισάγεται στο μέσο, ​​η πιθανότητα να εισέλθει στο ενεργό κέντρο του ένα πραγματικό υπόστρωμα, και όχι ένας αναστολέας, αυξάνεται.

Μη ανταγωνιστική αναστολή.

Κατά κανόνα, μια τέτοια αναστολή δεν είναι αναστρέψιμη. Οι αναστολείς αυτού του είδους είναι δομικά άσχετοι με το υπόστρωμα και στο σχηματισμό συμπλόκου με το ένζυμο δεν καταλαμβάνουν το ενεργό κέντρο, αλλά ένα άλλο μέρος του μορίου του ενζύμου. Σε αυτή την περίπτωση, η σφαιρική δομή του ενζύμου αλλάζει, η πολικότητα αλλάζει και παρόλο που το υπόστρωμα είναι προσαρτημένο στο ενεργό κέντρο, η αντίδραση δεν λαμβάνει χώρα. Παράδειγμα: το κυάνιο δρα στα αναπνευστικά ένζυμα (κυτοχρωμική οξειδάση) δεσμεύοντας στα ιόντα χαλκού που το αποτελούν, η αντίδραση καταστέλλεται, η αναπνοή σταματά, τα κύτταρα πεθαίνουν πολύ γρήγορα.

8 Ενεργοποιητές ενζυματικών αντιδράσεων. Ενεργοποίηση και αναστολή από την αρχή της ανάδρασης.

Οι ενεργοποιητές είναι συχνά ιόντα και ενώσεις (Κ+, Ca2+, CO2+ κ.λπ.). Για υπεροξειδάση και καταλάση - Fe, για λιπάση - Ca, για αμυλάση - CL. Πολλά ένζυμα παράγονται από τα κύτταρα σε μια ανενεργή μορφή που ονομάζονται προένζυμα. Η μετάβαση των προενζύμων σε ενεργές μορφές συμβαίνει υπό τη δράση ενεργοποιητών, ο μηχανισμός δράσης είναι διαφορετικός, σε ορισμένες περιπτώσεις ο ενεργοποιητής απελευθερώνει τα ενεργά κέντρα των ενζύμων από τον αναστολέα, σε άλλες, ενώνοντας την πρωτεΐνη, αλλάζει τη δομή της, η οποία ενεργοποιεί το ενεργό κέντρο. Τρίτον, διευκολύνει το σχηματισμό ενός συμπλόκου ενζύμου-υποστρώματος, όταν το τελικό προϊόν αρχίσει να συσσωρεύεται, μπορεί να ασκήσει καταλυτικά αποτελέσματα. Έτσι μια μικρή ποσότητα πεψινών μπορεί να γίνει καταλύτης για τη μετατροπή του πεψινογόνου σε πεψίνη.

Αυτός ο τύπος ενεργοποίησης ονομάζεται ενεργός με την αρχή της ανάδρασης ή της αυτόματης ενεργοποίησης.

Τα προϊόντα αντίδρασης όχι μόνο μπορούν να ενεργοποιήσουν, αλλά και να αναστείλουν την ενζυματική διαδικασία, αυτό το φαινόμενο ονομάζεται Με αναστολήστην αρχή της αρνητικής ανάδρασης.

Έτσι το ένζυμο φωσφοφρουκτοκενάση εμπλέκεται στις αντιδράσεις της γλυκόλυσης, αναστέλλεται εάν η συγκέντρωση του ATP είναι υψηλή. Εάν ο μεταβολικός ρυθμός είναι υψηλός και η ποιότητα του ATP μειωθεί, τότε η δραστηριότητα του ενζύμου αποκαθίσταται.

9 Ρύθμιση του μεταβολισμού. Πολυενζυμικά σύμπλοκα.

Υπάρχουν περισσότερα από 500 ένζυμα σε ένα τυπικό κύτταρο και η δραστηριότητα και η συγκέντρωσή τους αλλάζουν συνεχώς. Η ρύθμιση και η συνέπεια της μεταβολικής διαδικασίας οφείλεται στην ειδική δράση του μεταβολισμού, στη χωρική τους οργάνωση και στη λειτουργικότητα της αλληλεπίδρασης με τα κυτταρικά συστατικά.

Τα αναφερόμενα χαρακτηριστικά εντοπίζουν σαφώς τους 2 τύπους μεταβολικών οδών που υπάρχουν στα κύτταρα:

1 γραμμικό - ορισμένα ένζυμα δρουν με οργανωμένο τρόπο συνδυαζόμενα μεταξύ τους σε πολυενζυμικά σύμπλοκα, συνήθως αυτά τα σύμπλοκα συνδέονται με μια μεμβράνη. Οι γραμμικές διατάξεις δημιουργούν τη δυνατότητα αυτορρύθμισης με αναστολή σύμφωνα με την αρχή της αρνητικής ανάδρασης, δηλαδή ο ρυθμός αντίδρασης εξαρτάται από τη συγκέντρωση του τελικού προϊόντος.

Αυτή η στενή σχέση ελαχιστοποιεί τον αντίκτυπο άλλων αντιδράσεων. Κάθε ένζυμο συνδέεται με γειτονικά και το προϊόν ενός από αυτά γίνεται υπόστρωμα για το επόμενο.

2 διακλαδισμένη μεταβολική οδό.

Μια τέτοια διαδρομή μπορεί να οδηγήσει σε διαφορετικά τελικά προϊόντα και ποιο από αυτά σχηματίζεται εξαρτάται από τις συνθήκες που υπάρχουν στο κύτταρο αυτή τη στιγμή. Η ρύθμιση του σχηματισμού του τελικού προϊόντος πραγματοποιείται με αναστολή σύμφωνα με την αρχή της ανάδρασης. Συστήματα πολλαπλών ενζύμων λειτουργούν επίσης εδώ, αλλά τα ένζυμα βρίσκονται σε διάλυμα και δεν σχετίζονται στενά μεταξύ τους.

Ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να βρεθεί στη μιτοχονδριακή μήτρα, όπου λαμβάνουν χώρα οι αντιδράσεις του κύκλου του Krebs. Τα προϊόντα ορισμένων αντιδράσεων μπορούν να αποσυρθούν από γ. Krebs.

ΔΙΑΛΕΞΗ #2

GBOU VPO USMU του Υπουργείου Υγείας της Ρωσικής Ομοσπονδίας
Τμήμα Βιοχημείας
Πειθαρχία: Βιοχημεία
ΔΙΑΛΕΞΗ #2
Ένζυμα 2.
Λέκτορας: Gavrilov I.V.
Σχολή: ιατρική και προληπτική,
Μάθημα: 2
Αικατερινούπολη, 2015

Σχέδιο διάλεξης

1.
2.
3.
Κινητική ενζυματικών αντιδράσεων.
Ρύθμιση του ρυθμού των ενζυματικών αντιδράσεων.
Σηματοδότηση κυψέλης

Η ενζυμολογία είναι επιστήμη,
μελετώντας τα ένζυμα

1. Κινητική
ενζυματικές αντιδράσεις
Η κινητική των ενζυμικών αντιδράσεων είναι κλάδος της ενζυμολογίας που μελετά
επίδραση των αντιδρώντων ουσιών (υποστρώματα,
προϊόντα, αναστολείς, ενεργοποιητές κ.λπ.) και
συνθήκες (pH, t°, πίεση) στην ταχύτητα
ενζυματική αντίδραση.

Θεωρίες για τους μηχανισμούς δράσης των ενζύμων

Θεωρίες για την ιδιαιτερότητα
ενζυμική δράση
1. Μοντέλο "κλειδί - κλειδαριά"
Να εξηγήσει την υψηλή εξειδίκευση των ενζύμων για
σε σχέση με τα υποστρώματα, ο Emil Fischer το 1894 πρότεινε
υπόθεση για την αυστηρή αντιστοιχία του γεωμετρικού σχήματος
υπόστρωμα και ενεργή θέση του ενζύμου.
+
E+S
ES
μι
P1
+
R2

2. Η θεωρία της «επαγόμενης αλληλογραφίας»
μικρό
ΕΝΑ
σι
μι
ΕΝΑ
σι
ντο
ντο
Δεν υπάρχει μόνο
γεωμετρικά, αλλά
ηλεκτροστατική
συμμόρφωση
ES
Η θεωρία της επαγόμενης (αναγκαστικής) αλληλογραφίας
Daniel Koshland (1959): πλήρης συμμόρφωση του ενζύμου
και το υπόστρωμα εμφανίζεται μόνο στη διαδικασία της αλληλεπίδρασής τους:
Το υπόστρωμα προκαλεί την απαραίτητη διαμόρφωση
ενζυμικές αλλαγές, μετά τις οποίες συνδυάζονται.
Η θεωρία βασίζεται σε δεδομένα από κινητική ανάλυση,
μελέτη συμπλοκών ενζύμου-υποστρώματος με μεθόδους
Δομική ανάλυση ακτίνων Χ, φασματογραφία και
κρυσταλλογραφία κ.λπ.

3. Η θεωρία της «επαγόμενης αλληλογραφίας»
(μοντέρνες ιδέες)
μικρό
ΕΝΑ
σι
ΕΝΑ
ντο
σι
ντο
μι
ES
Όταν ένα ένζυμο αλληλεπιδρά με ένα υπόστρωμα, και τα δύο
τροποποιούνται και προσαρμόζονται μεταξύ τους
φίλος. Οι αλλαγές που συμβαίνουν στο υπόστρωμα συμβάλλουν
μετατρέποντάς το σε προϊόν.

Θεωρία μεταβατικών καταστάσεων
(ενδιάμεσα)
Π
μικρό
μι
ES
ES*
EP*
μι
όταν το ένζυμο Ε αλληλεπιδρά με το υπόστρωμα S, σχηματίζεται
Σύμπλεγμα ES*, στο οποίο η αντιδραστικότητα
το υπόστρωμα είναι υψηλότερο από ό,τι στη φυσική κατάσταση. Σε όλη τη σειρά
οι ενδιάμεσες ενώσεις μετατρέπονται
υπόστρωμα στο προϊόν αντίδρασης P

Μηχανισμοί ενζυματικών αντιδράσεων

Κατά τη διάρκεια της ενζυματικής κατάλυσης, αυτά
τους ίδιους μηχανισμούς που είναι δυνατοί χωρίς τη συμμετοχή
ένζυμα:
1.
2.
3.
4.
Αντιδράσεις οξέος-βάσης - στην ενεργό θέση
ένζυμο υπάρχουν ομάδες -COO- και -NH3+, οι οποίες
ικανός να προσαρτήσει και να δώσει Ν.
Αντιδράσεις προσθήκης (διάσπαση, υποκατάσταση)
ηλεκτρόφιλο, πυρηνόφιλο - στο ενεργό κέντρο
ένζυμο είναι ετεροάτομα που εκτοπίζουν
πυκνότητα ηλεκτρονίων.
Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής - σε
Η ενεργή θέση ενός ενζύμου είναι το άτομο
έχουν διαφορετική ηλεκτραρνητικότητα
ριζικές αντιδράσεις.

Ενέργεια ενζυματικών αντιδράσεων

Τα ένζυμα μειώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης
Ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης εξαρτάται από
συγκεντρώσεις αντιδρώντων
Σε σύμπλοκο με ένζυμα, υποστρώματα
γίνει πιο βιώσιμο
ενδιάμεσες ενώσεις, λόγω των οποίων αυτές
η συγκέντρωση αυξάνεται απότομα
βοηθά στην επιτάχυνση της αντίδρασης

Μη ενζυματική αντίδραση
μικρό
ΜΙΚΡΟ*
Π*
Π
μικρό
μι
ES
ES*
ενζυματική αντίδραση
EP*
μι

ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ -
την ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται
μόριο για να εισέλθει σε μια χημική ουσία
αντίδραση.
ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ - ποσότητα ενέργειας,
που πρέπει να κοινοποιηθεί στο μόριο
να ξεπεράσει την ενέργεια
εμπόδιο.

Ελεύθερη ενέργεια του συστήματος
ΜΙΚΡΟ*
Ενέργεια ενεργοποίησης
μη καταλυμένη αντίδραση
μικρό
ES*
Ενέργεια ενεργοποίησης
καταλυόμενη αντίδραση
Αρχικός
κατάσταση
Π
Τελική κατάσταση
Πρόοδος αντίδρασης

2Η2Ο + Ο2
2.
3.
Ενέργεια
δραστηριοποίηση
1) 2H2O2
Ελεύθερη ενέργεια του συστήματος
Καταλάση
1.
Πρόοδος αντίδρασης
Ενέργεια ενεργοποίησης:
1. Σε μια αυθόρμητη αντίδραση - 18 kcal / mol
2. Όταν χρησιμοποιείτε τον καταλύτη Fe2+ - 12 kcal/mol
3. Παρουσία του ενζύμου καταλάση - 5 kcal / mol

Εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τη συγκέντρωση του υποστρώματος

Κινητική
ενζυματικές αντιδράσεις
Εξάρτηση από το ρυθμό αντίδρασης
από τη συγκέντρωση υποστρώματος
Vmax
Συγκέντρωση
σταθερά ενζύμου
[ΜΙΚΡΟ]

Εξάρτηση από το ρυθμό αντίδρασης
στη συγκέντρωση του ενζύμου
V
Συγκέντρωση
υπόστρωμα -
συνεχής
συγκέντρωση
ένζυμο

Η επίδραση της θερμοκρασίας στον ρυθμό της ενζυματικής αντίδρασης

Αύξηση θερμοκρασίας κατά 10
μοίρες αυξάνει την ταχύτητα
χημική αντίδραση 2-4 φορές.
Όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει, το ένζυμο
υφίσταται μετουσίωση και χάνει
τη δραστηριότητά σας.

Ταχύτητα
ενζυματική
αντιδράσεις
V
Ποσότητα
ενεργός
ένζυμο
0
10
20
Ταχύτητα
αντιδράσεις του ενεργού
ένζυμο
30
40
50
60
Τ

Η επίδραση του pH στον ρυθμό μιας ενζυμικής αντίδρασης

Μια αλλαγή στη συγκέντρωση του H + αλλάζει
τη χημική σύνθεση του ενζύμου
δομή και καταλυτική δραστηριότητα.
Μια αλλαγή στη συγκέντρωση του H + αλλάζει
χημική σύνθεση του υποστρώματος
δομή και ικανότητα εισόδου
ενζυματική αντίδραση.
Μετουσίωσης ενζύμου σε πολύ
υψηλό ή πολύ χαμηλό pH.

Εξάρτηση του ρυθμού ενζυματικής αντίδρασης από το pH

V
0
4
5
6
7
8
9
pH

σταθερά Michaelis-Menton

Km είναι η συγκέντρωση υποστρώματος [S] στην οποία
ο ρυθμός ενζυματικής αντίδρασης V είναι ίσος με
το ήμισυ του μέγιστου
Vmax
Vmax
2
χλμ
[ΜΙΚΡΟ]

Εξίσωση ταχύτητας ενζυματικής αντίδρασης

Vmax [S]
V = -----Km + [S]
V - ταχύτητα αντίδρασης
Vmax - μέγιστος ρυθμός αντίδρασης
Km είναι η σταθερά Michaelis
[S] – συγκέντρωση υποστρώματος

Επίδραση ενεργοποιητών και αναστολέων στον ρυθμό των ενζυματικών αντιδράσεων

Αντιδράσεις αναστολής της ενζυματικής
διαδικασίες
ΕΙΔΗ ΑΝΑΣΤΟΛΗΣ ΕΝΖΥΜΟΥ
Ι. Αναστρέψιμο
II. μη αναστρεψιμο
Ανταγωνιστικός
Μη ανταγωνιστικός
Μη ανταγωνιστικό
μικτού τύπου
Για να προσδιοριστεί η αναστρεψιμότητα της αναστολής, πραγματοποιείται αιμοκάθαρση
περιβάλλοντα όπου υπάρχει ένα ένζυμο και ένας αναστολέας.
Εάν η ενζυμική δραστηριότητα αποκατασταθεί μετά την αιμοκάθαρση, τότε
αναστρέψιμη αναστολή

Επιλογές αλληλεπίδρασης
αναστολέας με ένζυμο
1. Αποκλείστε την ενεργό θέση του ενζύμου
2. Αλλάξτε την τεταρτοταγή δομή του ενζύμου
3. Συνδέστε με συνένζυμο, ενεργοποιητή
4. Μπλοκάρετε το τμήμα του ενζύμου που συνδέεται με
συνένζυμο
5. Παραβίαση της αλληλεπίδρασης του ενζύμου με
υπόστρωμα
6. Προκαλούν μετουσίωση του ενζύμου
(μη ειδικοί αναστολείς)
7. Δέστε στο αλλοστερικό κέντρο

Ανταγωνιστικός τύπος αναστολής
Εκτελείται από μια ουσία που είναι χημικά παρόμοια
κτίριο σε υπόστρωμα
V
Vmax
V max / 2
χλμ
Kmi
[ΜΙΚΡΟ]

Μη ανταγωνιστικός τύπος αναστολής
Ο αναστολέας αντιδρά με το ένζυμο με διαφορετικό τρόπο από αυτόν
υπόστρωμα, επομένως η αύξηση της συγκέντρωσης του υποστρώματος δεν είναι
μπορεί να εκτοπίσει τον αναστολέα και να αποκαταστήσει τη δραστηριότητα
ένζυμο
V
Vmax
Vmax
Vmax
Vmax
κ
Μ
[ΜΙΚΡΟ]

2. Ρύθμιση του ρυθμού των ενζυματικών αντιδράσεων στον οργανισμό

Η πιο σημαντική ιδιότητα των ζωντανών οργανισμών είναι η ικανότητα διατήρησης της ομοιόστασης. Η ομοιόσταση στον οργανισμό διατηρείται με ρύθμιση

Η πιο σημαντική ιδιότητα των ζωντανών οργανισμών είναι
ικανότητα διατήρησης της ομοιόστασης.
Η ομοιόσταση στο σώμα διατηρείται από
ρύθμιση του ρυθμού των ενζυματικών αντιδράσεων, που
γίνεται αλλάζοντας:
ΕΓΩ). Διαθεσιμότητα υποστρώματος και μορίων συνενζύμου.
II). Καταλυτική δράση μορίων ενζύμου;
III). Ο αριθμός των μορίων του ενζύμου.
ΜΙ*
μικρό
μικρό
συνένζυμο
Βιταμίνη
Κύτταρο
Π
Π

I. Διαθεσιμότητα υποστρώματος και μορίων συνενζύμου

Μεταφορά ουσιών μέσω της μεμβράνης
ATP
ADP + Fn
antiport
Διάχυση Ελαφρύ
Διάχυση
Κύτταρο
πρωτεύον ενεργό
μεταφορά
δευτερεύουσα ενεργή
μεταφορά

Ινσουλίνη
Γλυκόζη
GLUT-4
GLUT-4
λιποκύτταρα,
μυοκύτταρα
Ε1, Ε2, Ε3…
Γλυκόζη
PVC
Συνένζυμα
Ηπατοκύτταρο
βιταμίνες
Ένζυμα
Συνένζυμα

II. Ρύθμιση της ενζυμικής καταλυτικής δραστηριότητας

Η ρύθμιση της καταλυτικής δραστηριότητας των ενζύμων είναι:
ένας). Μη συγκεκριμένο. Καταλυτική δράση όλων των ενζύμων
εξαρτάται από τη θερμοκρασία, το pH και την πίεση.
V
πεψίνη
V
0
50
100
t
0
αργινάση
7
14
pH
2). ειδικός. Υπό τη δράση συγκεκριμένων ενεργοποιητών και
οι αναστολείς αλλάζουν τη δραστηριότητα των ρυθμιστικών ενζύμων,
που ελέγχουν τον ρυθμό των μεταβολικών διεργασιών σε
σώμα.

Μηχανισμοί ειδικής ρύθμισης
καταλυτική δράση των ενζύμων:
ένας). Αλλοστερική ρύθμιση;
2). Ρύθμιση από πρωτεΐνη-πρωτεΐνη
αλληλεπιδράσεις?
3). Ρύθμιση μέσω ομοιοπολικής τροποποίησης.
ένα). Κανονισμός από
φωσφορυλίωση/αποφωσφορυλίωση
ένζυμο;
σι). Ρύθμιση με μερική πρωτεόλυση.

1. Αλλοστερική ρύθμιση

Τα αλλοστερικά ένζυμα είναι ένζυμα των οποίων η δραστηριότητα
ρυθμίζεται με αναστρέψιμη μη ομοιοπολική προσκόλληση
διαμορφωτή (ενεργοποιητής και αναστολέας) στο αλλοστερικό κέντρο.
Ε1
μικρό
Ε2
ΕΝΑ
Ε3
σι
Ε4
ντο
Π
Η ενεργοποίηση γίνεται με την αρχή του άμεσου θετικού
επικοινωνία και αναστολή - σύμφωνα με την αρχή της αρνητικής ανάδρασης
συνδέσεις.
Η δραστηριότητα των αλλοστερικών ενζύμων ποικίλλει πολύ
γρήγορα

2. Ρύθμιση της καταλυτικής δραστηριότητας των ενζύμων χρησιμοποιώντας αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης

ένα). Ενεργοποίηση ενζύμων ως αποτέλεσμα της προσθήκης ρυθμιστικών πρωτεϊνών.
ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ
σολ
σολ
ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ
ATP cAMP
σι). Ρύθμιση της καταλυτικής δραστηριότητας των ενζύμων
συσχέτιση/διάσπαση πρωτομερών
κατασκήνωση
κατασκήνωση
R
R
ντο
R
ντο
PC Α
κατασκήνωση
μικρό
ντο
Π
R
κατασκήνωση
μικρό
ντο
Π

3). Ρύθμιση της καταλυτικής δραστηριότητας των ενζύμων με την ομοιοπολική τροποποίησή τους

Η ενζυμική δραστηριότητα ρυθμίζεται από
ομοιοπολική προσκόλληση ή διάσπαση ενός θραύσματος από αυτό.
Υπάρχουν 2 τύποι:
ένα). με φωσφορυλίωση και αποφωσφορυλίωση των ενζύμων. .
ATP
ADP
Η/Υ
ΕΝΖΥΜΟ
H3PO4
FPF
*
ΕΝΖΥΜΟ-F
υπόστρωμα
προϊόν
H2O
σι). με μερική πρωτεόλυση ενζύμων (εξωκυτταρική)
υπόστρωμα
Τρυψινογόνο
Προϊόν
τρυψίνη

III. Μηχανισμοί ρύθμισης του αριθμού των ενζύμων
Επαγωγείς
Καταστολείς
υδρόλυση
βιοσύνθεση
Αμινοξέα
Ενζυμο
Αμινοξέα
Οι επαγωγείς είναι ουσίες που ενεργοποιούν τη σύνθεση ενζύμων.
Η διαδικασία έναρξης της σύνθεσης των ενζύμων ονομάζεται επαγωγή.
Ένζυμα, η συγκέντρωση των οποίων εξαρτάται από την προσθήκη
Οι επαγωγείς ονομάζονται επαγώγιμα ένζυμα
Ένζυμα των οποίων η συγκέντρωση είναι σταθερή και δεν ρυθμίζεται
οι επαγωγείς ονομάζονται συστατικά ένζυμα
Η βασική γραμμή είναι η συγκέντρωση του επαγώγιμου ενζύμου
ελλείψει επαγωγέα.

Οι καταστολείς (ακριβέστερα, οι συνθλιπτικοί) είναι ουσίες που
που σταματούν τη σύνθεση των ενζύμων.
Η διαδικασία διακοπής της σύνθεσης των ενζύμων ονομάζεται
καταστολή.
Αποκατάθλιψη είναι το όνομα της διαδικασίας
επανέναρξη της σύνθεσης του ενζύμου μετά την αφαίρεση
από το περιβάλλον του καταστολέα
λειτουργούν ως επαγωγείς και καταστολείς
ορισμένους μεταβολίτες, ορμόνες και βιολογικά
δραστικές ουσίες.

3. Σηματοδότηση κυψέλης

Σε πολυκύτταρους οργανισμούς, διατηρώντας
Η ομοιόσταση παρέχεται από 3 συστήματα:
ένας). νευρικός
2). χιουμοριστικό
3). απρόσβλητος
Τα ρυθμιστικά συστήματα λειτουργούν με τη συμμετοχή
μόρια σήματος.
Τα μόρια του σήματος είναι οργανικά
ουσίες που μεταφέρουν πληροφορίες.
Για μετάδοση σήματος:
ΑΛΛΑ). Το ΚΝΣ χρησιμοποιεί νευροδιαβιβαστές
ΣΙ). Το χυμικό σύστημα χρησιμοποιεί ορμόνες
ΣΤΟ). Το ανοσοποιητικό σύστημα χρησιμοποιεί κυτοκίνες.

Οι ορμόνες είναι μόρια σηματοδότησης ασύρματης συστημικής δράσης
Αληθινές ορμόνες, σε αντίθεση με άλλα μόρια σηματοδότησης:
1. συντίθενται σε εξειδικευμένα ενδοκρινικά κύτταρα,
2. μεταφέρονται με αίμα
3. ενεργούν εξ αποστάσεως στον ιστό στόχο.
Οι ορμόνες ταξινομούνται ανάλογα με τη δομή τους:
1. πρωτεΐνη (ορμόνες του υποθαλάμου, της υπόφυσης),
2. παράγωγα αμινοξέων (θυρεοειδής, κατεχολαμίνες)
3. στεροειδές (σεξ, κορτικοειδή).
Οι πεπτιδικές ορμόνες και οι κατεχολαμίνες είναι υδατοδιαλυτές,
ρυθμίζουν την καταλυτική
ενζυμική δραστηριότητα.
Οι στεροειδείς και οι θυρεοειδικές ορμόνες είναι αδιάλυτες στο νερό,
ρυθμίζουν το ποσό
ένζυμα.

Cascade συστήματα
Οι ορμόνες ρυθμίζουν την ποσότητα και καταλυτικά
ενζυμική δραστηριότητα όχι άμεσα, αλλά
έμμεσα μέσω συστημάτων καταρράκτη
ορμόνες
Cascade συστήματα
Ένζυμα
x 1000000
Συστήματα Cascade:
1. Αυξήστε επανειλημμένα το σήμα της ορμόνης (αυξήστε την ποσότητα ή
καταλυτική δραστηριότητα του ενζύμου) έτσι ώστε 1 μόριο της ορμόνης
ικανό να προκαλέσει αλλαγές στον κυτταρικό μεταβολισμό
2. Παρέχετε διείσδυση σήματος στην κυψέλη (υδατοδιαλυτή
οι ορμόνες δεν εισέρχονται στο κύτταρο από μόνες τους

Τα συστήματα καταρράκτη αποτελούνται από:
1. υποδοχείς.
2. ρυθμιστικές πρωτεΐνες (G-proteins, IRS, Shc, STAT κ.λπ.).
3. δευτερεύοντες μεσάζοντες (αγγελιοφόρος - αγγελιοφόρος)
(Ca2+, cAMP, cGMP, DAG, ITP);
4. ένζυμα (αδενυλική κυκλάση, φωσφολιπάση C,
φωσφοδιεστεράση, πρωτεϊνικές κινάσες A, C, G,
φωσφοπρωτεϊνική φωσφατάση);
Τύποι συστημάτων καταρράκτη:
1. αδενυλική κυκλάση,
2. γουανυλική κυκλάση,
3. τριφωσφορική ινοσιτόλη,
4. RAS, κ.λπ.),

Υποδοχείς

Οι υποδοχείς είναι πρωτεΐνες ενσωματωμένες στην κυτταρική μεμβράνη ή
που βρίσκεται μέσα στο κύτταρο, το οποίο, αλληλεπιδρώντας με
μόρια σήματος, αλλάζουν τη δραστηριότητα των ρυθμιστικών πρωτεϊνών.
Σύμφωνα με τον εντοπισμό, οι υποδοχείς χωρίζονται σε:
1) κυτταροπλασματικό;
2) πυρηνική?
3) μεμβράνη.
Κατά συνέπεια, οι υποδοχείς χωρίζονται σε:
ενεργοποιητής (ενεργοποίηση συστημάτων καταρράκτη)
ανασταλτικά (συστήματα καταρράκτη μπλοκ).
Σύμφωνα με τον μηχανισμό μετάδοσης σήματος, οι υποδοχείς χωρίζονται σε 4 τύπους:
ένας). Υποδοχείς που σχετίζονται με κανάλια ιόντων
2). Υποδοχείς με ενζυματική δραστηριότητα.
Υπάρχουν 3 τύποι:
ένα). Υποδοχείς με δραστηριότητα κινάσης τυροσίνης (τυροσίνη
πρωτεϊνικές κινάσες).
σι). Υποδοχείς με δράση φωσφατάσης (τυροσίνη
πρωτεϊνική φωσφατάση) (για παράδειγμα, FPP).
σε). Υποδοχείς με δραστικότητα γουανυλικής κυκλάσης (GC).
3). Υποδοχείς συζευγμένοι με G-πρωτεΐνες ανάλογα με τη δομή τους
που ονομάζονται σερπεντίνες.
τέσσερα). Πυρηνικοί και κυτταροπλασματικοί υποδοχείς.

Υποδοχέας συζευγμένος με κανάλι ιόντων

Λειτουργία υποδοχέα συζευγμένου με πρωτεΐνη G (σερπεντίνη)

Υποδοχέας με ενζυματική δραστηριότητα (κινάση τυροσίνης)
ινσουλίνη
ένα
ένα
ινσουλίνη
ινσουλίνη
ένα
ένα
ένα
σι
σι
σι
σι
σκοπευτήριο
σκοπευτήριο
σκοπευτήριο
σκοπευτήριο
ATP
ADP
σι
ένα
σι
tir-F* tir-F*
IRS-1
IRS-1-F*
ATP ADP
FPF
FPF*

Σύστημα αδενυλικής κυκλάσης
Ορμόνες:
Γλυκαγόνη, Βαζοπρεσίνη, Κατεχολαμίνες (μέσω β2-αδρενεργικών υποδοχέων)
Ορμόνες της υπόφυσης (ACTH, LDH, FSH, LT, MSH, TSH), παραθορμόνη, αυξητικός παράγοντας
νεύρα
PGE1
σολ
R
κυτταροπλασματική μεμβράνη
σολ
ΕΝΑ
ντο
κυτόπλασμα
ATP cAMP
PC Α
Ένζυμο ανενεργό
Η/Υ Α*
ATP
ADP
Ενζυμική δράση
υπόστρωμα
φά
προϊόν
Διαθέσιμος
αi
β-αδρενεργικό
υποδοχείς
μεμβράνες των ηπατικών κυττάρων, των μυών και του λιπώδους ιστού.
σε
πλασματικός

Σύστημα γουανυλικής κυκλάσης
Μόρια σήματος:
PNF (χαλάρωση του αγγειακού τόνου),
Κατεχολαμίνες (μέσω α-αδρενεργικών υποδοχέων)
Βακτηριακή ενδοτοξίνη (μπλοκάρει την απορρόφηση νερού που προκαλεί διάρροια)
ΟΧΙ, προϊόντα LPO (κυτταροπλασματικό HC)
σολ
HZ
κυτταροπλασματική μεμβράνη
κυτόπλασμα
GTP cGMP
PC G
Ένζυμο ανενεργό
PC G*
ATP
ADP
Ενζυμική δράση
υπόστρωμα
φά
προϊόν
Το σύστημα γουανυλικής κυκλάσης λειτουργεί στους πνεύμονες, τα νεφρά, το ενδοθήλιο
έντερα, καρδιά, επινεφρίδια, αμφιβληστροειδή κ.λπ. Συμμετέχει στη ρύθμιση
μεταβολισμό νερού-αλατιού και αγγειακό τόνο, προκαλεί χαλάρωση κ.λπ.

Σύστημα τριφωσφορικής ινοσιτόλης
Ορμόνες:
γοναδολιβερίνη, θυρολιβερίνη, ντοπαμίνη, θρομβοξάνες Α2, ενδοϋπεροξείδια,
λευκοτριένια, αγνοτενσίνη II, ενδοθηλίνη, παραθυρεοειδική ορμόνη, νευροπεπτίδιο Υ,
αδρενεργικές κατεχολαμίνες (μέσω υποδοχέων α1), ακετυλοχολίνη,
βραδυκινίνη, βαζοπρεσίνη (μέσω υποδοχέων V1).
σολ
R
σολ
FL S
κυτταροπλασματική μεμβράνη
FIFA2
ΓΔ
2+
ITF Ca
υπόστρωμα
Καλμοδουλίνη -4Са2+
PC C
κυτόπλασμα
προϊόν
Ένζυμο ανενεργό
Ca2+
Καλμοδουλίνη -4Са2+
Καλμοδουλίνη
Ενζυμική δράση
υπόστρωμα
προϊόν

Διαμεμβρανική μεταφορά πληροφοριών που περιλαμβάνει
κυτταροπλασματικοί υποδοχείς
πρωτεΐνη
σολ
συνοδός
κυτταροπλασματική
μεμβράνη
CPR
πρωτεΐνη
σολ
συνοδός
Ορμόνες:
κορτικοειδή,
σεξουαλικός,
θυροειδής
σολ
ΠΥΡΗΝΑΣ
CPR
σολ
CPR
DNA
κυτόπλασμα
υπόστρωμα
προϊόν
Μεταγραφή
mRNA
Αναμετάδοση
mRNA
Ενζυμο
ριβόσωμα