ביוכימיה 1 רשף

Question 1

Luciferin

Answer 1

האור המיוצר ע”י גחליליות , מערב את החלבון

Luciferin

ונעזר באנזים בשם

Luciferase

המשתמש באנרגיית “אי-טי-פי” ומזרז ריאקציית אור.

Question 2

קונפומציה בסוכרים

D

קונפורמציה בחומצות אמינו

L

תערובת רצמית- מכילה כמות שווה ח”א מסוג

L and D

Answer 2

כל ח”א ההידרופוביות האות הראשונה מסמלת את השם שלהם

גליצין, אלנין , פרולין , וואלין , ליאוצין , איזו-לאוצין, מתיונין

הכי הידרופובית - איזו-לאוצין

הכי נפוצה בחלבונים- לאוצין

חומצות אמינו ארומתיות

פנילאלנין הכי הידרופובית והכי פחות בולעת , טירוזין , טריפטופן (הכי שמנה-שוקלת הכי הרבה) הכי בולעת אור 280

פנילאלנין אות

F

טירוזין

Y

היחידה מארומתיות שיש לה

Pkr

השווה ל 10.07

טריפטופן

W

פולריות לא טעונות

סרין , טריאונין , ציסטאין , אספרגין , גלוטמין

3 ח”א הכתובות ראשונות האות הראשונה היא הסימון (כאשר מסמנים באות אחת)

אספרגין מסומנת כ-

N

גלוטמין מסומנת כ-

Q

מתוך הפולריות שלא טעונות רק לציסטאין יש

Pkr

השווה ל-8.18

טעונות חיוביות כולם בעלי

Pkr

ליזין , היסטדין , ארגנין (הכי הידרופילית)

ליזין מסומנת ב-

K

היסטדין מסומנת באות הראשונה שלה

H

ארגנין מסומנת כ

R

טעונות שליליות כולם בעלי

Pkr

אספרטט מסומנת ב

D

גלוטמאט מסומנת ב

E

Question 3

חומצת אמינו אליפטיות

Answer 3

חומצת אמינו אליפטיות

Question 4

חומצות אמינו ארומתיות אלו חומצות אמינו בעלות טבעת ארומטית אחת לפחות

Answer 4

לצייר

טירוזין-יכול להפוך לדופמין (עוד 2 ריאקציות) או נוראדרנלין ואדרנלין כל אלו נקראים קטוכולמינים -נוירוטרנסמיטורים ונגזרות של טירוזין.

טריפטופן - יכולה להפוך _לסרטונין (_אחראי לתווך אושר שמחה אהבה). , מלטונין - אחראי על שינה. שניהם נגזרת של טריפטופן.

Question 5

חומצות אמינו פולאריות לצייר

Answer 5

חומצות אמינו פולאריות לצייר

אספרגין וגלוטמין - אינן מתיננות ואין להם

Pkr

Question 6

חומצות אמינו טעונות לצייר

Answer 6

חומצות אמינו טעונות לצייר

ליזין - בשייר “אר” ניתן למצוא קבוצה אמינית נוספת הקשורה לפחמן אפסילון. מסומנת באות

K

ארגינין - חומצת אמינו בעלת 4 חנקנית . שללושה מתוכם בשייר “אר” .

הקבוצה החיובית של ארגנין מכונה גם גואנודיניום.

Question 7

חומצות אמנו מיוחדות שאינן נפוצות

הגדרה צוויטריון- חומצה אמיני עם 2 מטענים מנוגדים. אם יש יותר יוני זה לא צוויטריון.

Answer 7

הידרוקסי-פרולין- הידרוקסילציה של פרולין ,שהיא כבר חלק משרשרת חלבונית .מצריך שימוש בחומצה אסקורבית. חומצה זו נפוצה יחסית בחלבון סיבי שנקרא קולגן.

הידרוקסי-ליזין-הידרוקסילציה של ליזין,שהיא כבר חלק משרשרת חלבונית.

Six-N-Methyl-Lysine

נפוצה בחלבון השריר מיוזין

גמא-קרבוקסי-גלוטמאט

חומצת אמינו מצויה בחלבון קשירת הדם החשוב הקרוי “פרוטרומבין” ובחלבונים נוספים בהם היא משמשת לקשירת סידן.

דזמוזין

נגזרת של ליזין - מצויה בחלבון הסיבי “אלסטין “ המאפשר אלסטיות לריקמות כמו עורקים , עור וריאה

סלנוציסטאין-חומצת אמינית מיוחדת , שיש המחשיבים אותה כחומצה האמינית ה 21 מאחר והיא קיימת בחלבונים כחלק אינטגראלי מתהליך התרגום, כאילו הייתה חומצה אמינית רגילה מתוך ה-20.

חומצת אמינו סלנוציסטאין היא נגזרת של סרין (לא ציסטאין).

GABA

נוירוטרנסמיטור מעקב במוח , פעילות אינהיביטורית

גלוטמאט

הפוף בפעילות מ-גאבה אקסיטטורי במוח . גאבה נגזרת מגלוטמט.

Question 8

חומרים אמפוטריים \ אמפוליטיים

Answer 8

אמפוטריים או אמפוליטיים (חומצות אמינו )- חומרים (לעיתים קרויים אמפוליטיים) - כלומר יש להן קבוצה של חומצה ובסיס.

Question 9

ריאקציה הכימית היוצרת את הקשר הפפטידי נקראת ריאקציית “דחיסה” ובמהלכה יוצאת מולקולת מים כחומר לוואי.

הידרוקסיל מהקרבוקסיל , ומימן מהאמין.

ניתן לומר שריאקציית דחיסה היא סוג של דה-הידרציה (לפי לנינג’ר -לא לפי הכימאים)

החנקן של הקבוצה האמינית משמש כנוקלאופיל בריאקציית הדחיסה ואילו הפחמן של הקבוצה הקרבוקסילית הינו אלקטרופיל בריאקציה.

הגדרה איך להבחין בין פוליפפטיד לחלבון:

חלבונים יהיו במשקל מעל 10000 דלתון

הקרבוניל עם חומצה אמינית “איקס” יוצר קשר עם אמין של חומצה אמינית “איקס+4”

Answer 9

אספרטיים ממתיק מלאכותי המורכב משתי חומצות אמינו (אספרטאט + פניל-אלנין)

אוקסיטוצין- הוא אוליגופפטיד בעל 9 חומצות אמינו המופרש מההיפופיזה האחורית ואחראי לכיווץ הרחם בזמן לידה.

TRH-

זהו טרי-פפטיד המיוצר בהיפותלמוס ואחראי לשפעיל את ההיפופיזה הקדמית במוח ולשחרר תירוטרופין מההיפופיזה

Question 10

פפטידים

Answer 10

חלבונים רבים כגון

Ribonuclease A and Chymotrypsin

מכילים אך ורק חומצות אמינו , ללא שום תוסף כימי אחר. אלו נחשבים חלבונים פשוטים . עם זאת, חלבונים אחרים אחרים מכילים קבוצה כימית שאיננה חלבון או פפטיד או חומצה אמינית , אליהם הם מחוברים באופן קבוע ובלתי הפיך.

חלבונים אלו נקראים

Conjugated proteins

חלבונים מצומדים.

הקבוצה הלא חלבונית מכונה קבוצה פרוסטטית

חלבונים אלה מסווגים לפי הבסיס הכימי של הקבוצה הפרוסטטית שהיא לרוב משמעותית ופעילות החלבון תלוי בה לחלוטין.

Question 11

חלבונים פולימורפיים

Answer 11

חלבונים פולימורפיים- חלבונים שלהם ניתן למצוא מספר וריאנטים הנבדלים ברצף זה מזה קרויים פולימורפיים.

מבנה רבעוני - אם לפחות 2 מהשרשראות הפוליפפטידיות זהות אחת לשניה נאמר על החלבון שהוא אוליגומר

והיחידות הזהות יכונו פרוטומרים.

המוגלובין - מכיל 2 שרשראות מסוג ביתא גלובין ו-2 שרשראות מסוג אלפא גלובין. כל שרשרת אלפא מחוברת בקשרים לא קוולנטים לשרשרת בטא, מכאן שניתן לומר על המוגלובין שהוא טטרמר המורכב מ-4

subunits.

או דימר של הפרוטומרים אלפא-בטא.

לאינסולין אין מבנה רבעוני- מכיוון שהוא מיוצר משרשרת פוליפפטידית אחת למרות קשרי אס-אס.

Question 12

תרמודינמיקה של קיפול חלבונים

Answer 12

חלבון במצב הטבעי הוא בעל מבנה מועדף תרמודינמית , כלומר בעלי דלתא ג’י הנמוך ביותר מבין הקונפורמציות. וזו תיהיה הקונפורמציה בעלת מספר הרב ביותר של אינטראקציות בין מולקולריות חלשות.

אינטראקציות הידרופוביות (החשובות ביותר מבין האינטראקציות החלשות)

אינטראקציות הידרופיליות -קשרי מימן לא תורמים המון ליציבות של מבנה החלבון , בעיקר כי על כל קשר מימן שנוצר יהיה כזה שמתפרק.

קשרי מימן בתוך החלבון נוצרים באופן קאופורטיבי, יצירה של אחד מגדילה את הסיכויי שיווצר עוד אחד . במצב כזה תרומתם של קשרי המימן עולה.

גשרי מלח-גשר מלח נוצר כאשר קבוצות טעונות חשמלית במטען הפוך נמשכות אחת לשניה.

גשרים אלו יכולים להיות בעלי אפקט מייצב ואפקט מערער למבנה התלת מימדי של החלבון.

חוזקם של גשרי מלח עולה כאשר הם נוצרים בסביבה עם קבוע דיאלקטרי נמוך יותר

כך שגשרי מלח שנוצרים בסביבה מימית יהיו חלשים יותר מאשר גשרי מלח שנוצרים בחלק הפנימי של החלבון שם הסביבה הידרופובית והקבוע הדיאלקטרי נמוך יותר.

מסיבה זו ישנה עלייה בקשיחות של גשרי מלח בחלקו הפנימי של החלבון באורגניזמים טרמופיליים.

אינטראקציות יוניות מגבילים את הגמישות ומאלצים את החלבון להישאר במבנה מסוים . אינטראקציות הידרופוביות ובלתי ספציפיות לא מסוגלות לייצב.

לסיכום : הקיפול התלת מימדי של החלבון מושפע בעיקר מעליה באנטרופיה של המערכת המימית בעקבות אינטראקציות הידרופוביות.

Question 13

מבנה שניוני

Answer 13

זווית אומגה- זו היא זווית הנוצרת מהקשר הפפטידי כולו

מבנה שניוני רגיל-מבנה שניוני בו הזווית של פסיי ופי לא משתנה לאורך אותו סגמנט בשרשרת הפוליפפטידית. מבנים אלו יציבים ויוצרים מבנים ברורים ומוגדרים.

מבנה שניוני ,שאינו רגיל-הוא מבנה שניוני בו הזוויות פסיי ופי משתנות במהלך הסגמנט - בעצם נוצר מבנה פחות יציב ופחות מסודר הקרוי

random coiling

תרמודינמיקה קובעת איזה מבנה שניוני יווצר. זוויות הסיבוב של הקשר הפפטידי והקשרים הקוולנטים משפיעים.

Question 14

סליל אלפא

Answer 14

בסליל אלפא

הקרבוניל של חומצת אמינו

X

יוצרת קשר מימן עם האמין של של החומצה

X+4

סלילי אלפא הוא מבנה חוזרני החוזר על עצמו כל 5.4 אנגסטרם.

כל סיבוב מורכב מ 3.6 חומצות אמינו.

שיירי “אר” של סליל אלפא פונים אל חוץ הליקס.

Question 15

חלבונים גלובולאריים

לרוב בעלי תפקיד קטליטי ובקרתי

Answer 15

חלבונים סיביים

בעלי תפקיד הגנטי המעצב את צורת האורגניזם ושומר עליה

כל החלבונים הסיביים אינם מסיסים במים בזכות שכיחות גבוהה של חומצות אמינו הידרופוביות

Question 16

אלפא קרטין

זהו חלבון סיבי המצוי רק ביונקים .

חלבון זה מצוי בשיער , פרווה , צמר , קרניים ובסביבה החיצונית של העור.

המבנה החוזרני באלפא קרטין הוא אלפא הליקס , ולכן מדובר בסליל ימני.

שני סלילים כאלה נארגים אחד על השני כאשר הקצוות שלהם שומרים על כיווניות

קצה אמיני לקצה אמיני , קרבוקסילי לקרבוקסילי (מקבילי)

ההסתלסלות של שני הסיבים אחד על השני היא שמאלית (שימו לב לא להתבלבל , ההליקס הוא כהרגלו ימני , הסיבוב של שני ההליקסים אחד על השני הוא שמאלי).

שיירי ה-“אר” של החומצות האמיניות נארגות אחת על השנייה ומאפשרות אריזה צמודה וחזקה.

שני דימרים כמו אלה שצוינו בסעיף הקודם מתלפפים אחד על השני באופן אנטי מקבלי

כך שבכל קצה יש שני קצוות קרבוקסיליים ושני קצוות אמינים.

בהמשך שני די-דימרים ייצרו אוקטמר וכן הלאה.

מתקבל מבנה רבעוני : קויל-קויל

Answer 16

קולגן

מאוד נפוץ למצוא ב- בעצמות , סחוס , בעור, בקרנית העין ובמפרקים.

יחידה בסיסית : אלפא קולגן

כיוון הסליל שמאלי.

שלוש שרשראות אלפא בעלות מבנה שניוני סלילי ומבנה שלישוני יחסית פשוט , מתלפפות אחת על השניה בליפוף ימני ליצירת מבנה רביעוני של סופר הליקס.

Question 17

חלבון משי

fibroin

Answer 17

חלבון משי (פיברוין)- מיוצר ע”י חרקים ועכבישים ומסתדר במבנה שניוני של גדיל בטא.

חלבון זה עשיר בחומצות אמינו אלנין וגליצין , שהן יחסית קטנות ולכן מאפשר אריזה צמודה של גדילי הבטא.

המבנה הכללי מיוצר ע”י קשרי מימן היוצרים מבנה של סדין בטא אנטי-מקביל (מצב יציב יותר)

וממיצוי מקסימאלי ואופטימאלי של קשרי ואן דר וואלס בין ה

Sheets

אחד לשני.

לא ניתן למתוח חלבון משי בגלל שהוא בקונפורמציה ביתא.

החלבון משי מופרש ע”י חרקים מסוימים כולל עכבישים.

המבנה עצמו יחסית גמיש אבל לא בר מתיחה מאחר ואין קשרי צילוב קוולנטים אלא קשרים בין מולקולריים חלשים יחסית בין סדיני בטא.

Question 18

בנק המידע של חלבונים

באנגלית

Protein Data Bank

או בקיצור

PDB

Answer 18

בנק המידע של חלבונים

בנק של כל המידע הידוע לנו על המבנה התלת מיימדי של מאקרומולקולות : חלבונים , דנ”א ורנ”א ,

לכל חלבון יש נספר זהות הבנוי מ-4 אותיות .

לא כל המבנים ידועים!.

Question 19

מוטיב\דומיין

Answer 19

מוטיבים- קיפול של שניים או יותר מבנים שניוניים המחוברים אחד לשני.

דוגמאות למוטיבים:א. בטא-אלפא-בטא- מוטיב קטן ונפוץ יחסית המשפיע על אזור קטנטן בתוך החבון.

האינטראקציות בין אלפא לביטא הם הידרופוביות המאפשרות בין היתר סילוק של קשרי מימן ומאפשרים התארגנות.

ב. חבית ביטא מוטיב גדול מאוד של גדילי בטא המתארגנים אחד אל מול השני ומארגנים כמעט את כל החלבון למבנה מסוים .

ג. קויל-קויל - אותו מבנה הקיים באלפא קרטין הוא מוטיב אותו אפשר למצוא בחלבונים רבים נוספים.

דומיינים:אזור בתוך החלבון אשר יציב בפני עצמו ולכן ניתן לנתקו מחלבון והוא ישמור על המבנה ול פעילות החלבון.

Question 20

משפחה של חלבונים

Answer 20

משפחה של חלבונים

Question 21

HSP 60

מצב 60

מיטוכונדריה , ציטופלזמה , בקטריה

גירסה איוקריוטית

HSP60

גירסה פרוקריוטית

GroEL

GroES

הוא מחסה החבית

Answer 21

HSP 70

צים

ציטופלזמה , אי-אר , מיטוכונדריה

צפרונים “אצ’-אס-פי 70” מצויים ב-2 מצבים:

מצב קושר “אי-טי-פי”- מצב בעל אפיניות נמוכה לאזורים הלא מקופלים -מצב פתוח

מצב קושר אי-די-פי”- מצב בעל אפיניות גבוה לאזורים הלא מקופלים -מצב סגור.

חלבון עזר נוסף נקרא

NEF=nucleotide Exchange Factor

מעודד שחלוף של “אי-די-פי” ל- “אי-טי-פי” חדש ובעצם אחראי למחזור הצ’פרון.

בחיידקים החלבונים נקראים בשמות אחרים

HSP 70 and HSP 40

נקראים

DNA K and DNA J

HSP70=DNA K

Question 22

induced fit

Answer 22

מנגנון

induced fit
קישור ראשוני של הליגנד לאתר הקישור גוקם לחלבון כולו להתאים את עצמו לליגנד ולהדק את עצמו חזק יותר על הליגנד

Question 23

ממשפחת הגלובינים

נוירוגלובין- מתבטא במוח ותפקידו לשמור על הנוירונים מסכנת היפוקסיה (ירידה בחמצן) או איסכמיה (ירידה באספקת הדם)

ציטוגלובין נמצא ברקמות - תפקידו לא ברור.

Answer 23

ממשפחת הגלובינים:

תפקיד -הובלת חמצן

מיוגלובין -שוקל 16 קילודלתון בעל 152 ח”א אשר 78% מיהם מתארגנות למבנה של אלפא הליקס.

סה”כ ישנם 8 אלפא הליקסים.

קבוצת הם: קבוצה זו בנויה מ-4 חזרות של פרוטופירין ובתוכה מצוי יון ברזל .

קבוצת ברזל יוצרת 4 קשרים בתוך המישור של קבוצת הם עם 4 חנקנים של פרוטופירינים שונים, ו-2 קשרים המאונכים למישור של קבוצת הם.

קשר אחד: קשר קאורדינציה עם שייר “אר” של חומצה אמינית היסטדין

קשר שני: עם החמצן האטמוספרי

Question 24

התקפה נולקאופילית

Answer 24

דאגמא בקשר פפטידי: החנקן (השלילי) המחזיק זוג אלקטרונים לא קושר יתקוף את הפחמן הקרבונילי שהוא חיובי ,כיוון שהחמצנים לקחו ממנו אלקטרונים.

החנקן השלילי -הוא הנוקלאופיל כיוון שהוא נמשך למטען החיובי.

הפחמן החיובי-הוא האלקטרופיל ף כי נמשך לאלקטרונים הלא קושרים של החנקן

נוקלאופילים טובים:

NH2

OH

SH

אלקטרופילים טובים:

C=O

הפחמן הקרבונילי

והפוספט האינאורגני - פוספט הקשור ל-4 מול’ חמצן. כי פוספט לוקחים ממנו את כל האלקטרונים

Question 25

asprtaime

Answer 25

asprtaime

מורכב מפניל אלנין ואספרטט

Question 26

b-turn

Answer 26

b-turn

הקרבוניל של חומצת אמינו הראשונה מהמבנה יוצר קשר מימן עם האמין של החומצה האמינית הרביעית.

סוג 1 : פרולין בעמדה 2

סוג 2: גליצין בעמדה 3

סיבוב גמא :

מורכב מ-3 חןמצות אמינו וקשר מימן בין החומצה האמינית הראשונה לשלישית.

Question 27

מבנה קויל קויל

Answer 27

מבנה קויל קויל

רבים הם החלבונים הסיביים שבנויים במבנה של “קויל-קויל”

לא רק חלבונים סיביים עשויים ממבנה זה . כך גם החלבון דינמין

הקשור להנצת ממברנות הוא דימר הבנוי קויל קויל ואיננו נחשב סיבי.

Question 28

מעכב בלתי הפיך

פנצילין - אנטיביוטיקה הפוגעת בביוסינתזה של פפטידוגליקאן בדופן התא של חיידקים.

הוא בעצם מעכב בלתי הפיך הנקשר קוולנטית לאנזים טראנס פפטידאז

אספירין הוא מעכב בלתי הפיך של האנזים

Cox2

חומר

-diisopropylfluorophosphate=DIFP

נקשר לסרין 195 של כימוטריפסין ומעקב אותו.

(יש תמונה במצגת)

Answer 28

מעכב בלתי הפיך

Suicide inactivators

שם נוסף

mechanism base inactivators

משפחה של מעכבים בלתי הפיכים

מדובר על תרכובות שאינן ריאקטיביות במיוחד עד שנקשרות לאתר הפעיל של אנזים , שם הוא עובר את השלבים הראשונים של הריאקציה המזורזת ע”י האנזים , אך במקום להפוך לתוצר כתוצאה מנהשלבים הללו , הוא הופך לתרכובת פעילה במיוחד ונקשר באופן בלתי הפיך לאנזים .

transition-state analogs

תרכובות שעוצבו ע”י כימאים להיות דומים למבנה המשוער (כי אי אפשר לדעת באמת מה המבנה) של מצב המעבר (שהוא הרי לא ניתן למדידה ופר הגדרה זמני ולא יציב).האנזימים נקשרים הכי חזק דווקא למצב המעבר ואם יש מולקולה יציבה שדומה למבנה הזה האנזים יקשור אותה חזק , אך מאחר והיא יציבה ולא מתפרקת הקישור יהיה חזק עד כדי בלתי הפיך, כך שההתנתקות מהאנלוג הזה תיהיה סופר נדירה.

Question 29

אנזימים אלוסטריים

בקרה

אתר הבקרה והאתר הפעיל מצויים בכלל על יחידות נפרדות.

בקרה קולנטית הפיכה - למשל זרחון ודה זרחון

חלבון רגולטורי המפעיל או מעכב את פעילות האנזים

ביקוע פרוטאליטי -מדובר על בקרה לא הפיכה.

זוהי בקרה חשובה בתהליכים כמו עיכול , קרישת דם , בקרה על פעילות הורמונים מסוימים למשל אינסולין וראייה.

Answer 29

אנזימים אלוסטריים

אלו אנזימים המשנים את הפעילות שלהם (מאיצים או מאיטים) ע”י קישור בלתי קוולנטי של מולקולה/תרכובת המכונה

allosteric effector or allosteric modulator

שהם לרוב מטבוליטים קטנים או קופקטורים.

אנזימים אלוסטריים לרוב בעלי מספר רב של יחידות.

קישור מודולטור מוביל לשינוי מבני באנזים באנזימים אלוסטריים לעומת אנזימי מיכאליס.

Question 30

אנזים אלוסטרי דוגמא

Answer 30

אנזים אלוסטרי דוגמא

Question 31

קולגן

חומצה אסקורבית מסיסה מאוד במים

תשובה מעולה של סטודנטית

בתמונה מהמצגת יש שתי תגובות שבהן האנזים מבצע דה קרבוקסילציה אוקסידטיבית לאלפא קטוגלוטראט. הראשונה - עם צימוד להידרוקסילציה של פרולין. במקרה הזה הכל טוב, האנזים ממשיך לפעול ואין צורך בחומצה אסקורבית. בשניה - ללא צימוד להידרוקסילציה של פרולין. במקרה השני יש בעיה וחמצון של הברזל המצוי על קבוצת ההאם, מה שמנטרל את הפעילות של האנזים. בשביל זה יש צורך בחומצה האסקורבית, לצורך חיזור של הברזל על קבוצת ההאם והחזרה של האנזים לפעילות.

תשובה מעולה של שני

היי, אנסה לעשות סדר. חוץ מהידרוקסילציה, האנזים יודע לעשות דה קרבוקסילציה אוקסידוטיבית. את הדה קרבוקסילציה אוקסידוטיבית הוא יכול לעשות ב2 דרכים:

1. דה קרבוקסילציה אוקסידוטיבית המצומדת להידרוקסילציה=תמונה a.
2. דה קרבוקסילציה אוקסידוטיבית באופן עצמאי שלא צריכה הידרוקסילציה=תמונה b.

בריאקציה b מה שקורה זה שהאנזים הופך להיות לא פעיל ולכן כדי שהוא יחזור להיות פעיל, בריאקציה הזו נדרשת חומצה אסקורבית שמגיבה, ואת זה את רואים באיור.

מה שחשוב לענייננו הוא שהחומצה האסקורבית מחזירה את האנזים לפעילות, וזה קריטי לנו כי אנחנו צריכים את ההידרוקסילציה.

Answer 31

תפקידה של החומצה האסקורבית הוא להחזיר את האנזים לשימוש ע”י חיזור של הברזל על קבוצת

“הם”.

עם צימוד להידרוקסילציה של פרולין - אין צורך בחומצה אסקורבית

בלי הידרוקסילציה של פרולין - מנטרל את האנזים . יש צורך בחומצה אסקורבית

4 פרוליל הידרוקסילאז

אחראי על הידרוקסילציה

בנוי מ-2 תתי יחידות אלפא ו-2 תתי יחידות ביתא

הפעילות הקטליטית מצויה בתת יחידה אלפא, שמכילה ברזל המצוי במצבו הדו ערכי ואינו חלק מקבוצת ההם.

בנוסף יש סובסטראט נוסף , מולקולת אלפא-קטוגלוטראט וכן מולקולה של חמצן אטמוספרי.

מולקולת אלפא קטוגלוטראט עוברת ריאקציה המכונה דיקרבוקסילציה אוקסידטיבית .

כתוצאה מכך משתחררת מולקולת פחמן דו חמצני מאלפא קטוגלוטראט שהופכת להיות סוקסינאט .

הריאקציה הזאת אין צורך בחומצה אסקורבית.

יש כאן צימוד להידרוקסילציה של פרולין.

4 פרוליל הידרוקסילאז

• מבצע דה קרבוקצילציה אקסידטיבית לאלפא-קטוגלוטראט גם ללא צימוד להידרוקסילציה של פרולין*
• ריאקציה כזו גורמת לחמצון של ברזל המצוי על קבוצת הם.*
• ריאקציה זו מנטרלת פעילות אנזים.*
• החומצה אסקורבית מחזירה את האנזים לשימוש ע”י חיזור הברזל.*

Question 32

ציטוכרום

Answer 32

הגדרה ציטוכרום:

חלבון שיש לו קבוצת “הם”

לא כל מי שיש לו קבוצת הם שייך למשפחת הגלובינים

לדוגמא:ציטוכרום “סי” לא שייך למשפחת הגלובינים

Question 33

המוגלובין

Answer 33

בטא גלובין מאוד דומה למיוגלובין . אלפא גלובין פחות דומה למיגלובין מבטא גלובין.

אוריאה - מפרקת אינטראקציות הידרופוביות. כאשר מכניסים אוריאה להמוגלובין נקבל 2 יחידות שכל אחת מיהם מורכב מאלפא ובטא גלובין.

Carbamino

ברגע שהמגלובין קושר פחמן דו חמצני הופך למצב

T

אנמיה חרמשית - קשורה לתת היחידה בטא גלובין.

תתי יחידות בטא מתחילות לעשות אגריגציה.

Question 34

קופקטורים

Answer 34

קופקטורים- זה תמיד מתכות כמו ברזל , מגנזיום שאחראי לבצע את הזירוז של הריאקציה.

הקופקטור יכול להיות קשור הפיך או בלתי הפיך לאנזים.

קבוצה פרוסטית - קבוצה אורגנית או מטלואורגנית שקשורה בקשר בלתי הפיך לאנזים.

קו-אנזימים - מול’ אורגניות או מטאלו -אורגניות הקשורות בקשר חלש לאנזים.

Question 35

אינטראקציות בין האנזים לסובסטראט ממקסמת את האינטראקציות החלשות וזה לא נכון!

Answer 35

אינטראקציה בין אנזים לסובסטראט ממקסמת את האינטרקציות החלשות במצב המעבר

על מנת שהאנזים התחבר לסובסטראט הוא זקוק לקילוף של מולקולות מים מהסובסטט ולהתחבר לסובסטרט עם קשרים חלשים.

מה הפעולות המסיעות לאנזימים לעשות את הקטליזה:

1. הם יודעים להתאים את עצמם בצורה די מושלמת למצב המעבר . ואז מצב המעבר מועדף אנרגתית
2. אנזימים יוצרים קשרים קוולנטיים זמניים ויוצרים תצורות שהם קרובות למצב המעבר.
3. מנגנון חשוב נוסף זה אנרגיית הקישור (ביידינג אנרג’י באנגלית) ברגע שאנזים ממצא כמה שיותר קשרים עם הסובסטרט האנרגיה הזאת דוחפת את הקומפלקס אנזים סובסטרט להגיע למצב המעבר.
4. הנזים מקרב נגיד 2 סובסטראטים ככה שהריאקציה תתרחש המושג נקרא

alignment

ככל שהמולקולות יותר מיושרות ומוגבלות מבחינת האנזים ככה הריאקציה תתרחש מהם יותר.

Question 36

מנגנוני פעולה אנזימטיים

כימוטריפסין - הוא סרין פרוטאז, כי סרין היא זאת שעושה התקפה נוקלאופילית.

Answer 36

מנגנוני פעולה אנזימטיים:

מנגנון חומצה בסיס:הרעיון הוא :שבתוך האתר הפעיל של האנזים יש לי קבוצות שיכולות למסור או לקבל פרוטון.

קשרים קוולנטיים : האנזים יוצר קשרים קוולנטיים זמניים עם סובסטרט או עם כמה סובסטרטים לאחר מכן הקשר הזה מתפרק ואני מחבר את הסובסטרטים.

מנגנון השלישי: קטליזה מתכתית - כאשר יש יון מתכת המסיע לריאקציה להתרחש . כי הוא מייצר קשרי קורדינציה ומיצב קבוצות עוזבות מסוימות .

https://www.youtube.com/watch?v=HXAopmDHeqk

Question 37

התגברות על המחסום האנרגטי

Answer 37

התגברות על המחסום האנרגטי:

4 פרמטרים להתגבר על המחסום האנרגטי:

האנטרופיה של המולקלה בתמיסה - ככל שהאנטרופיה גבוה קשה יותר ל-2 מולקולות לפגוש אחת את השניה על מנת להגיב וליצור ריאקציה. כיוון שמול’ צריכות להיות באוריינטציה נכונה ומיושרות אחת לשניה ,כאשר האנטרופיה גבוה הסיכוי שזה יקרה לא גבוה. האנזים , תפקידו לעשות

Entropy Reduction

שתי המולקולות צריכות להיות קרובות ומיושרות אחת לשניה. זהו התפקיד של האנזים לעשות כך.

ע”י יישור המולקולות קצב הריאקציה יגדל.

מעטפת הממס שכוללת קשרי מימן בין המים לבין המומס.

אנזימים מבצעים

Desolvation

בעצם מפשיטים או מקלפים את המים ממולקולות הסובסטראט ובעצם יוצרים אינטראקציות אלטרנטיביות .

כך בעצם מרבית קשרי המימן בין המים לסובסטראט מוחלפים באינטראקציות חלשות של הסובסטראט עם האנזים.

העיוות של הסובסטראט

הוא צריך להתרחש בלא מעט מהריאקציות הביוכימיות . העיוות הזה עולה באנרגיה ( כמו לעקם מקל) אשר מפוצה ע”י ריבוי קשרים ,או אפילו נכון יותר לומר אופטימיזציה של הקשרים , עם הגעה למצב מעבר .

אנזים עובר התאמה מושרית ושינוי קונפורמציה לאחר קישור הסובסטראט

Question 38

מנגנוני פעולה אנזימתיים

Answer 38

קטליזה קוולנטית- נוצר קשר זמני בלבד בין האנזים והסובסטראט שלאחר מכן מפורק

הקשר הקוולנטי הנוצר מהתקפה נוקלאופילית , הוא קשר זמני ותמיד יצטרך להישבר על מנת לשחרר אנזים חופשי לתמיסה.

בקטליזת יון מתכת -היון יכול להיות קשור בדרך קבע לאנזים או כזה שהאנזים לוקח מהתמיסה בכל פעם

קטליזת חומצה בסיס ספציפית - זוני קטליזה המערבת פרוטון /יון הידרוניום או הידרוקסיד המצויים במים.

בקטליזה חומצה בסיס כללית - לעיתים אין כלל צורך באנזים , מקרים רבים מים בסביבה אינם מספיקים ויש צורך בתורם או מקבל פרוטון אחר. עבור ריאקציות שאינן מזורזות אנזימטית אך מצויות בסביבה מימית הוספה של חומצה חלשה או בסיס חלש לריאקציה תעיץ את קצב הריאקציה רק אם תוצר הביניים מתפרק מהר יותר מקצב העברת פרוטונים אל המים .

Question 39

מנגנוני פעולה אנזימתיים

Answer 39

מנגנוני פעולה אנזימתיים:

כימוטריפסין זהו אנזים ממשפחת הסרין -פרוטאות , כלומר החומצה האמינית החשובה ביותר באתר הפעיל , ח”א אמינית סרין מבצעת את ההתקפה הנוקלאופילית.

זהו מנגנון המורכב של האנזים המכונה טראידה קטליטית , הטריאדה הקלטיטית של כימוטריפסין מכונה כך כי באתר הפעיל יש 3 חומצות אמינו : סרין , אספרטאט (די) והיסטדין (איצ’)

SDH-Serine , aspartate, Histedine

Question 40

טריאדה קטליטית

Answer 40

טריאדה קטליטית:

בטריאדה קטליטית ניתן למצוא תמיד שלוש חומצות אמינו . אחת מהן חייבת להיות נוקלאופיל.

במקרה של כימוטריפסין, השייכת למשפחת הסרין פרוטאזות ,תפקיד הסרין באתר הפעיל הוא לשמש כנוקלאופיל. בנוסף גם קיימת באתר הפעיל גם חומצה אמינית היסטדין ,שתפקידה לשמש כבסיס ולבצע דה פרוטונציה לשייר ההידרוקסיל של הסרין , ובכך להפוך את הסרין לנוקלאופיל טוב יותר.

לאחר התקפה נוקלאופילית של שייר הסרין על הפחמן הקרבונילי של הקשר הפפטידי אותו האנזים מבקע ,קיים תוצר ביניים שבו האנזים קשור קוולנטית לפחמן הקרבונילי. כלומר קיים שלב ביניים בו האנזים קשור קוולנטית לסובסטראט.

בלשלב הבא, ע”י ריאקציה חומצה בסיס תמסור היסטדין את הפרוטון שלה לשייר האמיני

(שקודם היה חלק מהקשר הפפטידי אותו ביקענו) וכעת ישתחרר תוצר אחד מהאנזים בעוד החלק הפחמן הקרבונילי של חומצה אמינית הארומתית עוד קשור לסרין.

בשלב האחרון תיכנס מולקולת מים לאתר הפעיל ובה החמצן ישמש כנוקלאופיל על הפחמן הקרבונילי ובעצם יתחבר אליו וינתק את הקשר עם הסרין.

ראוי לציין שבמקרה של כימוטריפסין הכיס הקטליטי חייב להכיל תכונות הידרופוביות ולקשור את החומצות האמיניות הארומתיות אותן כימוטריפסין יודע לזהות.

ניתן שבאתר הפעיל יהיו נוקלאופילים אחרים . למשל תראונין משמשת כנוקלאופיל באתר הקטליטי של הפרוטאוזום וציסטאין כנוקלאופי באתר הפעיל של קספאזות.

https://www.youtube.com/watch?v=HXAopmDHeqk