Enzimologija/Metabolisms

1
Enzimologija/Metabolisms 1. Lekcijas
saturs Biokatalizes mehanismi. Kinetikas
elementi. Molekularas biologijas
(biokimijas)katedra 2009/2010. akad.gads
2

• Biokatalizes mehanismi
• Skabju-bazu katalize (Acid-base catalysis)
• Kovalenta katalize , tas nukleofilas un
  elektrofilas fazes (Covalent catalysis)
• Metala jonu katalize (Metal ion catalysis)
• Elektrostatiska katalize ( Eletrostatic
  catalysis)
• Katalize caur tuvinašanos un orientaciju
  (Catalysis through proximity and orientation)
• Katalize caur priekšrocibam parejas stavokli
  (Preferential binding of the transition state
  complex )

3

• Biokatalizes mehanismi
• Skabju-bazu katalize (acid-base catalysis) -
  ribonukleaze

4
(No Transcript)
5
Biokatalizes mehanismi
2.Kovalenta katalize , tas nukleofilas un
elektrofilas fazes (covalent catalysis)
6
(No Transcript)
7
(No Transcript)
8
Biokatalizes mehanismi 3.
Metala jonu katalize (metal ion catalysis)
kaboksipeptidaze. Elektrofilais Zn2
polarize karbonilgrupas skabekli un peptidsaite
atslabst
9
Biokatalizes mehanismi 4.
Elektrostatiska katalize ( eletrostatic
catalysis) superoksiddismutaze 2O2.- 2 H H
2O 2 O2

-
10
Biokatalizes mehanismi
5. Heksokinazes piemera labi redzama katalize
caur tuvinašanos un orientaciju
11
Kinetikas elementi
Petot reakcijas (sakuma) atruma atkaribu no
substrata koncentracijas iegust raksturigu likni,
kura svarigi tris momenti 1.no sakuma
paaugstinot substrata koncentraciju reakcijas
atrums pieaug, bet velak iestajas piesatinajums
un reakcija iet ar maksimalo atrumu V
max 2.substrata koncentracija, pie kuras šis
piesatinajums iestajas ir atškirigs reakcijas
raksturojas ar dažadiem V max 3.dažadas
enzimatiskas reakcijas liknes stavums ir
atškirigs. Tas atkarajas no enzima un substrata
dabas to tieksmes saistities enzima substrata
kompleksa Liknes raksturu var izteikt
matematiski , ieviešot noteiktas konstantes
12
Konstanšu un vienadojumu izvedumiem izmanto
klasisko enzimatiskas reakcijas vienadojumu
E
S ? ES ? E P
1. Tatad, šeit var notikt cetras
reakcijas , kuru atrumi ir v 1 k1 x
E x S - tas ir enzima substrata kompleksa
veidošanas atrums, kurš atkarigs no reagejošo
vielu t.i. E un S koncentracijas un reakcijas
atruma konstantes. v -1 k-1 x ES -
enzima substrata kompleksa disociacijas atrums
atpakal par enzimu un substratu. v2 k2
x ES enzima substrata kompleksa disociacijas
atrums par enzimu un produktu. v -2 k-2 x
E x P enzima un produkta atkal asociacijas
atrums par enzima substrata kompleksu. Izradas,
ka ši reakcija praktiski nenotiek, tadel to
talakos aprekinos ignore. Lidzsvara stavokli,
kad reakcija iet ar maksimalo atrumu
v 1 v1
v2
2. izmantojot reakciju
atruma vienadojumu labas puses , iegust
izteiksmi k1
x E x S k-1 x ES k2 x ES,
3.
k1 / k-1 k2 ES / E x S
no tas var izvest enzima substrata veidošanas,
asociacijas konstanti
k1 / k-1 k2 Keq
4.
Apgrieztais lielums asociacijas konstantei ir 1/
Keq , un to sauc par Mihaelisa konstanti, ta ir
enzima substrata kompleksa disociacijas
konstante. Ta atspogulo enzima un substrata dabu,
to tieksmi saistities kompleksa. Mazi konstantes
lielumi atspogulo augstu saistišanas tieksmi un
otradi. Tatad, Mihaelisa konstantes matematiska
(ne skaitliska !) izteiksme ir
Km k-1 k2 /k1

5.
13
Tatad, Mihaelisa konstantes izteiksme ir
k-1 k2

E . S Km
, bet no vienadojuma 3. ari Km
6.
k1


ES Zinot šo konstanti , kas atspogulo enzima
substrata dabu , respektivi enzimatiskas
reakcijas attelotas liknes stavumu, var izvest
matematisko sakaribu starp substrata
koncentraciju un enzimatiskas reakcijas atrumu


Vmax . S
V
7.

Km S Šis ir Mihaelisa-Mentenas
vienadojums Briggsa Holdeina parveidojuma un tas
ir svarigakais enzimu kinetikas vienadojums, kurš
lauj raksturot enzima un substrata dabu, enzimu
specifiskumu, petit inhibitoru un aktivatoru
ietekmi, noteikt maksimalo reakcijas atrumu,
substrata koncentracijas ietekmi uz reakcijas
sakuma atrumu.
14
Matematiska sakariba starp substrata
koncentraciju un enzimatiskas reakcijas atrumu
(Izvedums pec D.Meclera)
Uzdevums noskaidrot sakaribu V ?
S
K1
K2 Risinajums pec vienadojuma E S ? ES ?
E P
1.
K-1
maksimalais reakcijas atrums Vmax k2 . ES ir
tad , ja viss enzims
saistijies enzima substrata kompleksa resp. ES
Etotalais (Et)
No ta izriet, ka V/V max ES/Et
(svarigakais sledziens 8.

talakiem
parveidojumiem)
Savukart, Et E
ES , jeb E Et ES un
ievietojot izteiksmi E Et ES vienadojuma
6. iegustam Et
ES. S Km
ES , kuru atrisina, lai
izteiktu ES/Et attiecibu
Et.S ES.S Km
Km .ESEt.S ES.S
Km.ESES.SEt.S
ES ES.(Km S) Et.S ES/Et
S/Km S , kuru ievietojot 8. izteiksme
iegustam
Vmax . S V/Vmax
S/Km S, resp. V

7.
Km S
15
1 Km 1
V Vmax x S
Vmax
Lainvivera-Berka vienadojums un ta
grafiskais attels
16

• Mihaelisa konstante
• Uzlukojama ka enzima substrata disociacijas
  konstante
• Atspogulo enzima un substrata dabu, to tieksmi
  saistities
• enzima substrata kompleksa, pie kam zemi
  konstantes
• lielumi atspogulo augstu saistišanas
  tieksmi un otradi
• Skaitliski Mihaelisa konstante ir vienada ar
  substrata
• koncentraciju, pie kuras reakcijas atrums
  ir puse no maksimala
• 4. Mihaelisa konstantes izteiksmes forma
  (mervieniba) ir moli/litra