FUNCȚIILE PROTEINELOR
Enzime
cele mai numeroase proteine
catalizatori
accelerează reacțiile chimice din celule
de regulă, sunt denumite după reacția pe care o catalizează
au sufixul -aza
Ex. hidroliza proteinelor este catalizată de proteaze (trripsina,
chimotripsina, carboxipeptidaze)
hidroliza lactozei este catalizată de lactază
•
http://www.youtube.com/watch?v=Pvgpk75us18feature=related
http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp06/06020
01.html
Proteine reglatoare
interacționează cu alte macromolecule
(receptori, ADN, ARN, etc.)
reglează procese celulare
Ex. hormonul insulina reglează
metabolismul glucozei
este o proteină de dimensiuni mici
(5,7 kDa)
alcătuită din două catene
polipeptidice legate prin punți
disulfurice
Model structural al insulinei
Proteine de depozit
rezerve celulare de azot
N proteic se eliberează prin
degradarea aminoacizilor
pot depozita metale
ionii metalici au sarcini pozitive
interacționează electrostatic cu
grupările ionizate negativ sau foarte
polare din proteine
–Ex. feritina: proteina de depozitare
a Fe la mamifere
Feritina
Proteine de transport
Ex. hemoglobina
în hematii, la mamifere și alte
vertebrate
proteină globulară, formată din 4
catene polipeptidice
fiecare catenă leagă o grupare
hem
în fiecare grupare hem este
coordinat un ion de fier
Gruparea hem
Hemoglobina
transportă CO2 și O2
Ex. transferina
transportă Fe
Conformațiile sterice ale hemoglobinei
în formele oxi- și deoxi-
Alte proteine de transport
proteinele membranare
asigură trecerea dintr-un
compartiment celular în altul a:
nutrienților
metaboliților (glucoză,
vitamine, aminoacizi)
Canale ionice
Ex. proteinele canal
funcționează ca niște pori transmembranari
moleculele/ionii difuzează în sensul
gradientului de concentrație
Alte proteine de transport
• Proteine carrier
• nu traversează membrana
dintr-o parte în alta
• leagă anumite molecule și le
trec prin bistratul lipidic,
eliberându-le de cealaltă
parte a membranei
Proteine contractile și motile
asigură celulelor capacitatea de a efectua mișcări specifice
actina și miozina în fibrele musculare
motoare moleculare: transfomă energia chimică în ATP, asigurând
energia necesară contracției musculare și altor mișcări celulare
tubulina, componentă a microtubulilor
facilitează diviziunea celulară
Actina
Filamentul bipolar de miozină II produce
contracția musculară prin alunecarea
filamentelor de actină în direcții opuse
Proteine structurale
asigură rezistența și
protecția celulelor
sunt de obicei insolubile
-keratinele sunt principalele
proteine din piele, păr și unghii
colagenul este principala
proteină din țesutul conjunctiv
fibroina (o -keratină) este
proteina din mătasea naturală
Colagenul
Proteine de schelet (scaffold)
funcționează ca adaptori și reglatori în căile de
semnalizare celulară
ajută la localizarea componentelor căii de semnalizare
(asociate în complexe) la situsuri celulare specifice
interacționează cu alte proteine, formând o schelă pe care
se construiesc complexe proteice sau complexe ADNproteine
mediază anumite interacțiuni între proteine
Proteine de schelet (scaffold)
Proteine de protecţie
trombina și
fibrinogenul
proteine din cascada de coagulare a
sângelui
împiedică hemoragiile când vasele de
sânge sunt lezate
Model structural al trombinei umane
• Cascada coagulării
sângelui
•
•
•
•
Fibrinogenul (factorul I)
glicoproteină plasmatică solubilă
sintetizată de ficat
este transformată de trombină în fibrină (insolubilă) în timpul
coagulării sângelui
Model structural al unui fragment de fibrină umană
• Trombina (factorul de coagulare II) este o serin- protează din
fluxul sangvin implicată în cascada se coagulare, care
transformă fibrinogenul solubil în catene insolubile de fibrină
• Formarea excesivă de fibrină ( factorul Ia) în timpul activării
cascadei de coagulare conduce la tromboză
• generarea ineficientă sau liza prematură a fibrinei predispune
la hemoragii
Cheag de fibrină
Hematii prinse într-un cheag de fibrină
Alte proteine de protecţie
• Unele toxine (otrăvuri produse de celule sau organisme vii)
• Roluri:
•
•
atac
apărare
• interacționează cu biomolecule (enzime sau receptori celulari) ale
organismului gazdă, perturbându-i major funcțiile
• Mecanisme de acțiune:
•
•
Proteolitic: lizează proteinele structurale
Hematotoxic: acționează asupra inimii și sistemului circulator
–
–
•
Neurotoxic: blochează comunicarea între mușchi și nerv
–
•
fosfolipaza A lizează hematiile
fosfodiesteraza diminuează presiunea sangvină
inhibitorii acetilcolinesterazei conduc la pierderea controlului muscular
Citotoxic: afectează structura celulară
• Toxina botulinică
• produsă de bacteria Clostridium botulinum
• uuna dintre cele mai toxice substanțe naturale: 0,5 g pot ucide un adult
• diminuează activitatea musculară prin blocarea eliberării acetilcolinei
din neuroni
• în cantități foarte mici mici este utilizată:
– pentru tratamentul spasmelor musculare
– în cosmetică, la atenuarea ridurilor
Mecanismul de acțiune al neurotoxinelor
din veninul de șarpe
neurotoxine
nerv
molecule
semnal
receptor
mușchi
•Nervul emite molecule semnal către mușchi
•Acestea se leagă la receptori, permițând internalizarea semnalului în celula musculară
efect: contracția musculară
•Neurotoxinele se leagă la receptori, blocând interacțiunea lor cu moleculele semnal
efect: paralizie
•Toxina este ineficientă asupra speciei care o produce, pentu că receptorii săi au o
structură diferită, cu molecule glucidice (alb) atașate care împiedică interacțiunea.
Alte proteine de protecţie
Proteinele anti-îngheț
produse de unele vertebrate, plante, fungi și bacterii
permit supraviețuirea la temperaturi  0C
se leagă la cristale mici de gheață împiegicând crețterea lor și
recristalizarea gheții
la mamifere , Interacționează cu membranele celulare,
împiedicând deteriorarea lor la frig
• Implicate în aclimatizarea la frig
Proteină anti-freeze
Alte proteine de protecţie
imunoglobulinele sau anticorpii din sistemul imunitar
localizează şi neutralizează moleculelor străine de celula gazdă
•
•
Fiecare anticorp se leagă la un anumit antigen;
interacțiunea este de tip lacăt cheie
Imunoglobulinele (Ig) sunt alcătuite din două catene
polipeptidice grele (roșu; albastru) și două ușoare
(verde, galben)
ENZIME
ENZIMELE SUNT CATALIZATORI
accelerează reacţiile (bio)chimice fără a suferi vreo schimbare
permanentă
aproape fiecare reacţie din organismele vii este catalizată de o
anumită enzimă
în condiții adecvate (t, pH, efectori), enzimele sunt active și în
afara organismelor vii
numeroase utilizări practice în diferite domenii de activitate
numărul enzimelor dintr-o celulă este foarte mare
o celulă bacteriană (ex.E. coli): 3000 de proteine diferite
o celulă eucariotă superioară:  50000
majoritatea proteinelor sunt enzime
Enzimele sunt proteine globulare
• conformaţia lor pliată crează o regiune numită situs activ
• felul şi aranjamentul aminoacizilor din situsul activ determină
specificitatea enzimei pentru un anumit tip de substrat
• primul pas al catalizei enzimatice este legarea substratului la situsul activ
Modele de interacțiune
enzimă-substrat
• Emil Fischer, 1880: modelul ’lacăt-cheie’
• între situsul activ al unei enzime şi substratul său trebuie să existe o
complementaritate sterică de tip lacăt-cheie
• Daniel Koshland jr., 1958: modelul ’adaptării induse’
• apropierea substratului de enzimă induce modificări conformaționale
care favorizează interacțiunea E-S
Proprietăţile catalitice
ale enzimelor
Puterea catalitică
Specificitatea
Reglarea
Puterea catalitică
enzimele pot mări viteza de reacţie cu factori de până la 1014.
în comparație cu reacția necatalizată enzimatic și în condiţii similare de
temperatură, pH :
hexokinaza>1010
fosforilaza>3x1011
alcool dehidrogenaza>2x108
creatin kinaza>104
condiţiile optime pentru cataliza enzimatică sunt:
temperaturi moderate
valori de pH diferite de extreme
Ex. procesul fixării azotului (reducerea N2 la amoniac)
N2 + 8 H+ + 8 e− + 16 ATP → 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi
Nitrogenaza
catalizează reacţia la temperaturi în jur de 300K şi la pH neutru.
Enzima constă din două componente proteice disociabile; una
conţine Fe şi cealaltă Fe și Mo.
Reducerea este cuplată cu hidroliza ATP
Sinteza industrială a amoniacului
din azot şi hidrogen
Temperatura: 700-900K,
Presiunea: 100-900 atm
Catalizator: Fe
Promotori: oxizi ai altor metale.
Specificitatea
substrat
reacție
1. Specificitate de legătură
 enzime care catalizează scindarea unui tip de legătură
Ex. unele peptidaze, fosfataze şi esteraze
pot utiliza o gamă largă de substrate care conţin legătura chimică
potrivită: peptide, esteri fosforici, esteri carboxilat,
de obicei, la enzimele degradative
rol în digestie
specificitatea mai largă este mai economică
foarte rar la enzime biosintetice
• 2. Specificitate de grup
Enzime care catalizează o anumită transformare chimică a unui grup
de substrate cu structrură asemănătoare
Ex. hexokinaza
catalizează fosforilarea mai multor de hexoze, cu condiţia să fie
aldohexoze
• 3. Specificitate absolută
Enzime care catalizează, cu viteză apreciablă, reacţia unui singur
substrat (sau a unei singure perechi de substrate, într-o reacţie
bimoleculară)
ex. ureaza
catalizează doar hidroliza ureei şi a analogilor foarte asemănători dar
cu viteze mult mai mici.
Endonucleazele de restricţie
termenii specificitate de grup sau specificitate absolută pot fi apreciaţi
cu uşurinţă în relaţie cu substratele cu Mr mică
în cazul substratelor macromoleculare, situsul activ al enzimei
interacţionează doar cu o parte foarte mică a macromoleculei
 gradul de specificitate este mai dificil de apreciat în asemenea situații
ex. endonucleazele de restricţie
recunosc o secvenţă palindromică de 4-8 baze azotate din ADN
scindează legăturile fosfodiesterice din ambele catene, dar nu în mod necesar în
poziţii opuse
se cunosc circa 400 de enzime de acest fel, cu specificităţi diferite
fiecare prezintă specificitate absolută pentru regiunea de substrat (secvența de
nucleotide) care este în contact cu situsul activ
acţionează asupra oricărei molecule sau fragment de moleculă de ADN care
conţine secvenţa potrivită
a) EcoRI din Escherichia coli
produce capete coezive ("sticky" ends)
b) SmaI din Serratia marcescens.
produce capete netede ("blunt" ends)
Stereospecificitatea
o caracteristică a multor reacţii catalizate enzimatic
Ex. dehidrogenazele NAD+ şi NADP+-dependente
catalizează transferul hidrogenului de la substrat pe o anumită faţă a
ciclului nicotinamidei; (dehidrogenaze A-side sau B-side)
Prochiralitatea în reacţiile catalizate de enzime
deși reactantul nu are un centru chiral, reacţia are loc în manieră stereospecifică.
Ex. reacţia catalizată de fumarat hidrataza, în care fumaratul este transformat în
malat
dacă reacţia se efectuează cu apă tritiată (3H2O), se poate demonstra că adiţia 3H
are loc stereospecific
alt aspect al specificităţii enzimelor este înalta fidelitate sintezei proteinelor şi
replicării ADN
existenţa unui mecanism de corectare (editare) a erorilor
Ex. ADN polimeraza-enzima care catalizează sinteza ADN (replicarea)
are două activități catalitice
polimerază-formarea legăturilor fosfodiesterice dintre nucleotide
exonuclează- excizia nucleotidelor legate incorect
Mecanismul de editare de tip « suveică » al ADN polimerazelor.
A-reprezentare schematică a funcţiilor enzimei: sinteza (polimerizarea)
şi corectarea (editarea);
B-model molecular al complexului enzimă-ADN
Caracterul semiconservativ crează
premisele fidelității replicării ADN
Fiecare catenă are rol de matriță pentru
sinteza unei catene complementare
Molecule inhibitoare specifice
Model structural al aprotininei
Model structural al HIV-1
complexată cu un inhibitor
Disponibilitatea substratului
Concentraţiile intracelulare ale substratelor multor enzime
sunt semnificativ mai mici decât valorile KM
GAP =3
M;
KM=70
M
GAP  KM, viteza reacţiei enzimatice depinde de concentraţia substratului.
GAP  KM, concentraţiei substratului influențează mai puțin viteza de reacţie.
Model spațial al GAPDH
Roșu-GAP Violet: NAD
Situsul catalitic al GAPDH
Inhibiția prin produs
produsul unei reacţii catalizate enzimatic poate acţiona ca inhibitor al
enzimei
când produsul se acumulează în exces, enzima este inhibată şi viteza
de formare a produsului scade
ex. hexokinaza este inhibată de glucozo-6-fosfat
Hexokinaza din drojdie
a) enzima fără glucoză; b) enzima cu glucoza legată la situsul activ
Modificări covalente ireversibile
ale structurii enzimelor
proteoliza limitată a precursorilor
inactivi
răspuns rapid la un semnal unic
amplificarea semnalului
după exercitarea funcției, enzimele
sunt degradate
Modificări covalente reversibile
ale structurii enzimelor
Fosforilarea/defosforilarea unor resturi Ser sau Thr din structura enzime
ex. glicogen fosforilaza
(glicogen) n + H3PO4
glicogen (glicogen) + glucozo-1-fosfat
n-1
fosforilaza
un segment de 19 aminoacizi de la capătul Nterminal al enzimei este
flexibil la forma b
foarte ordonat la forma a
catena laterală a Ser 14 fosforilată interacţionează
cu catena laterală încărcată pozitiv a Arg 69
Ser 14
CH 2
2-
OPO3
+
NH 2=C Arg 69
NH 2
ENZIME
HOLOPROTEINE
HETEROPROTEINE
Componentă proteică
APOENZIMĂ
Componentă neproteică
COFACTOR ENZIMATIC
moleculă
organică mică
ion metalic
cu afinitate mare pt. apoenzimă
METALOENZIME
GRUPARE PROSTETICĂ
(legată covalent la apoenzimă)
cu afinitate mică pt. apoenzimă
ENZIME METAL-ACTIVATE
COENZIMĂ
(legată necovalent la apoenzimă)
Cofactori metalici ai unor enzime
Metalul
Enzima
Na
K
Mg
Fe
Zn
Sucrozo--D-gluconohidrolaza intestinală
Mo
Cu
Xantin oxidaza, nitrogenaza
Cd
Anhidraza carbonică din Thalassiosira weissflogii (diatomee)
Piruvat kinaza (necesită şi Mg)
Kinazele (hexokinaza, piruvat kinaza), adenozin trifosfataza
Catalaza, peroxidaza
Alcool dehidrogenaza, carboxipeptidaza, anhidraza carbonică
Citocrom c oxidaza, amin oxidaza, ascorbat oxidaza, laccaza
Cofactorul
Legarea la apoenzimă
Tipul de reacţie
catalizat de holoenzimă
Piridoxal fosfat
Ca bază Schiff la un rest
Lys
Transaminare (GOT, GPT)
decarboxilare, racemizare
Biotină
Legătură amidică la un rest
Lys
Carboxilare
(acetil CoA carboxilaza,
piruvat carboxilaza)
Acid lipoic
Legătură amidică la un rest
Lys
Transfer de grupări acil
(sistemele piruvat
dehidrogenaza şi 2-oxoglutarat
dehidrogenaza)
Tiamin pirofosfat
Legare necovalentă
ct. disociere 10-6mol.dm-3
Decarboxilarea 2-oxoacizilor
(sistemele piruvat
dehidrogenaza şi 2-oxoglutarat
dehidrogenaza)
Flavin nucleotide (FMN, FAD)
Legare necovalentă (ex. în
aminoacid oxidaza) sau
covalentă (ex. în succinat
dehidrogenaza)
Reacţii redox:
 Xantin oxidaza (FAD)
 Succinat dehidrogenaza
(FAD)
 NADPH-citocrom reductaza
(FMN)
CLASIFICAREA,
NOMENCLATURA
ŞI
CODIFICAREA ENZIMELOR
Principii şi reguli generale
• Comisia pentru Enzime (Enzyme Comission; 1973) din
cadrul Uniunii Internaţionale pentru Biochimie şi Biologie
Moleculară (IUBMB).
CLASIFICAREA ENZIMELOR
După tipul reacţiei catalizate:
1. reacţii de oxidoreducere  OXIDOREDUCTAZE
2. reacţii de transfer de grup  TRANSFERAZE
3. reacţii de hidroliză  HIDROLAZE
4. reacţii de eliminare (sau scindare a legăturii dintre doi
atomi fără participarea apei) LIAZE (sau SINTAZE, când
reacţia inversă este mai importantă ori a fost singura
evidenţiată)
5. reacţii de izomerizare  IZOMERAZE
6. reacţii în care două molecule sunt legate între ele, cu
consum de energie (ATP)  LIGAZE (SINTETAZE)
NOMENCLATURA ENZIMELOR
denumirea sistematică este formată din două părţi:
prima parte derivă de la numele substratelor, separate prin două
puncte verticale în cazul reacţiilor bimoleculare
a doua parte derivă de la numele reacţiei catalizate, la care se adaugă
sufixul –aza.
uzual, se folosesc denumiri de lucru, recomandate,
de asemenea, de EC
CODIFICAREA ENZIMELOR
• fiecărei enzime îi este atribuit un cod format din
patru cifre, precedate de iniţialele EC:
EC
clasa
(tipul reacţiei catalizate:
1-6 )
subclasa
(1-99)
numărul de ordine al enzimei
în subsubclasa respectivă .
subsubclasa
(1-99)
1. OXIDOREDUCTAZE
Catalizează reacţii de tipul:
Ared + Box
Aox + Bred
Denumire sistematică: donor: acceptor oxidoreductaza
Denumiri acceptate: dehidrogenaza, reductaza; oxidaza, când acceptorul
este O2.
Ex: lactat dehidrogenaza (LDH), implicată în fermentaţia lactică:
CH3 C H COO + NAD +
OH
L-Lactat
CH3 C
.
C OO + NADH, H +
O
piruvat
L-lactat:NAD+ oxidoreductaza
acceptorul: NAD+sau NADP +
EC 1.1.1.27
oxidoreductază
acţionează asupra legăturii CH-OH a donorilor
.
2. TRANSFERAZE
Catalizează reacţii de tipul:
A-X + B A + B-X
Denumire: donor: acceptor transferaza
Ex. hexokinaza –catalizează reacţia de transfer a unei grupări fosfat de le ATP la
gruparea –OH din poziţia 6 a unei aldohexoze:
2-
CH2OH
O
+ ATP
OH
OH
HO
OH
D-glucoza
CH2OPO 3
O
OH
+ ADP + H +
OH
HO
OH
D-glucozo-6-fosfat
.
ATP: D-hexoza-6-fosfotransferaza
transferul are loc la o grupare -OH
EC 2.7.1.1
transferază
gr. transferată conţine P
.
3. HIDROLAZE
Catalizează reacţii de tipul:
A-B + H2O  A-OH + B-H
teoretic, reversibile, dar în cele mai multe cazuri echilibrul este deplasat în
sensul scindării hidrolitice.
reacţiile inverse, de sinteză, au loc prin alte secvenţe metabolice.
unele hidrolaze catalizează nu numai scindarea hidrolitică, ci şi transferul
grupării clivate la un acceptor;
Denumire: substrat; gruparea îndepărtată hidrolaza
Ex. adenozin trifosfataza catalizează îndepărtarea unei grupări fosforil din
ATP, reacţie care are loc cu eliberarea a 7,3 kcal/mol:
ATP + H2O  ADP + Pi
ATP fosfohidrolaza
fosfoanhidridă
EC 3.6.1.3
hidrolază
acţionează asupra unei
grupări anhidridice
.
4. LIAZE
Catalizează scindarea legăturii dintre doi atomi de carbon sau dintre un atom de
carbon şi un heteroatom, fără participarea apei, urmată de rearanjarea
valenţelor rămase libere:
A-B  C + D sau A  B + C
Denumire: substrat: gruparea eliminată liaza
Ex: (fructozo-1,6-bisfosfat) aldolaza catalizează scindarea legăturii C-C din fructozo1,6-bisfosfat, cu formare de dihidroxiaceton fosfat şi gliceraldehid-3-fosfat:
2-
CH2OPO 3
C O
gruparea eliminată
(aldehid-liază)
2-
CH2OPO 3
HO C H
C O
H C OH
CH2OH
H C OH
2-
CH2OPO 3
Fructozo-1,6-bisfosfat
dihidroxiacetonfosfat
EC 4.1.2.13
HC O
+
liază.
H C OH
2-
CH2OPO 3
gliceraldehid-3-fosfat
D-fructozo-1,6-bisfosfat:D-gliceraldehid-3-fosfat liaza
natura legăturii scindate
(C-C liază)
.
5. IZOMERAZE
• Catalizează reacţii în care au loc rearanjări interne în molecula substratului,
conducând la modificări geometrice sau structurale: racemaze, epimeraze,
cis-trans izomeraze, mutaze.
• Denumire: substrat, natura modificării izomeraza
Ex. triozofosfat izomeraza catalizează izomerizarea aldozei D-gliceraldehid-3fosfat la cetoza dihidroxiaceton fosfat:
2-
CH2OPO3
HC O
H C OH
C O
2CH2OPO3
.
CH2OH
gliceraldehid-3-fosfat
dihidroxiacetonfosfat
• D-gliceraldehid-3-fosfat ceto-izomeraza
interconversie aldoză-cetoză
EC 5.3.1.1
izomerază
tipul izomerizării
(oxidoreducere intramoleculară)
.
6. LIGAZE
Catalizează reacţii bimoleculare în care are loc formarea unei legături
covalente între doi atomi de carbon sau un atom de carbon şi un
heteroatom, cuplată cu hidroliza ATP sau a unui triozofosfat similar.
Legăturile formate sunt de multe ori macroergice.
Sunt denumite şi sintetaze.
A + B  A-B
ATP + H2O  ADP + Pi (sau AMP + PPi)
Denumire: substrat1: substrat2 ligaza
Ex. izoleucil ARNt sintetaza, care activează Ile prin legare la ARNt-ul său specific, în procesul
de translaţie):
L-Izoleucina + ARNtIle + ATP  L-izoleucil-ARNtIle + AMP + PPi
L-izoleucina: ARNtIle ligaza (AMP formatoare)
IZOENZIME
Unele enzime pot exista în mai multe forme moleculare care catalizează
aceeaşi reacţie (polimorfism enzimatic).
Acestea se deosebesc prin:
secvenţa de aminoacizi,
modificări covalente ale unor aminoacizi (ex. fosforilarea grupării hidroxil a unui rest
de serină)
structură tridimensională (conformaţie)
Conform recomandării IUBMB, termenul de izoenzime se atribuie doar
formelor moleculare ale unei enzime care sunt rezultatul diferenţelor
determinate genetic între secvenţele de aminoacizi şi nu va fi aplicat celor
derivate din modificări ale aceleiaşi secvenţe de aminoacizi.
EXEMPLE:
Proteine genetic independente
Polimeri hibrizi
Variante genetice
Ex. Lactat dehidrogenaza
(LDH; glicoliză), este tetrameră, formată prin asamblarea posttranslaţională a două tipuri de monomeri, H şi M, codificaţi de două
gene distincte, h (heart) şi m (muscle).
H este specific ţesuturilor cu metabolism aerob M este specific
ţesuturilor cu metabolism anaerob.
Asamblarea monomerilor generează cinci structuri tetramere: H4
H3M H2M2 HM3 M4 , reprezentând 5 forme moleculare distincte:
Izoenzimele pot fi separate electroforetic
Sisteme multienzimatice
Multienzime = prezintă mai mult de o activitate catalitică.
EC: utilizarea termenului de sistem.
au mai mult de un număr EC şi o poziţie în clasificare.
Ex. enzima de deramificare
catalizează îndepărtarea ramificaţiilor 1,6 din glicogen
este formată dintr-o singură catenă polipeptidică,
având două activităţi catalitice:
amilo-1,6-glucozidaza EC 3.2.1.33
4--D-glucanotransferaza EC 2.4.1.25.
Deficiența acestei enzime conduce la o maladie de
stocare a glicogenului de tip III
maladie metabolică autozomală recesivă
o cantitate excesivă de glicogen anormal se depozitează în
ficat, mușchi și inimă
boala Cori (Carl & Gerty Cori, pr. Nobel, 1974)
boala Forbes (limit-dextrinoză)
Transmiterea ereditară a maladiilor
de stocare a glicogenului de tip III
EXPRIMAREA ACTIVITĂŢII ENZIMATICE
EC, 1961
exprimarea vitezei unei reacţii enzimatice:
micromoli de substrat transformat într-un minut
Exprimarea activităţii enzimatice în unităţi internaţionale (UI),
1 UI= cantitatea de enzimă care catalizează transformarea unui mol
de substrat într-un minut, în condiţii standard (condiţii optime de
acţiune a enzimei).
Activitatea enzimatică se poate exprima :
sub formă volumetrică:
AE, moli substrat/1min.1mL soluţie enzimă la t optimă
- ca activitate specifică :
AS, moli substrat/1min.mg enzimă la t optimă
Influența pH-ului
asupra activității enzimelor
variaţiile de pH le pot avea mai multe efecte distincte:
inactivarea enzimei în afara unui anumit domeniu de pH
schimbarea stării de ionizare a substratului
modificarea poziţiei echilibrului chimic, când H+ este implicat în
reacţie
ex. în cazul reacţiei catalizate de creatin kinaza,
creatina + MgATP2-
↔ fosfocreatina +MgADP- + H+
creşterea pH-ului va deplasa echilibrul în favoarea sintezei fosfocreatinei.
Profilurile
pH-activitate
ale unor enzime
Tripsina, o protează intestinală are pH-ul optim slab alcalin
Pepsina, o protează gastrică, activă în mediul puternic acid din stomac, are pH
optim 2
Papaina, o protează din Carica papaya, este relativ insensibilă la pH=4-8
Colinesteraza este sensibilă la valori de pH7 nu și la pH= 7-10
această comportare sugerează că un aminoacid având o
grupare ionizabilă cu pKa6 este esențială pentru cataliză (His?)
pH-ul optim al unor enzime
Enzima
pH-ul optim
Lipaza (pancreas)
8,0
Lipaza (stomac)
4,0-5,0
Pepsina
1,5-1,6
Tripsina
7,8-8,7
Ureaza
7,0
Invertaza
4,5
Maltaza
6,1-6,8
Amilaza (pancreas)
6,7-7,0
Amilaza (malț)
4,6-5,2
Catalaza
7,0
valoarea pH-ului optim al unei enzime
reflectă adesea pH-ul mediului în care
aceasta se găsește în mod normal
valoarea optimă de pH poate însă să
nu coincidă cu pH-ul mediului
Răspunsul activității unei enzime în
funcție de pH poate fi un factor de
reglare intracelulară a activității sale
Influența temperaturii
asupra vitezei reacțiilor enzimatice
ca în majoritatea reacțiilor
chimice, viteza reacțiilor catalizate
de enzime crește, în general, la
creșterea temperaturii
de obicei însă, la temperaturi de
50° - 60°C, enzimele prezintă o
scădere a activității
influența temperaturii se
manifestă prin două efecte opuse:
creșterea caracteristică a vitezei
de reacție cu temperatura
denaturarea termică a structurii
proteice la temperaturi mai mari