2. Az enzimhatás termodinamikai alapjai, (fehérjék szerkezete), kötő hely, aktív hely, átmeneti komplexek

Question 1

Enzim

Answer 1

Sejtekben lejátszódó biokémiai folyamatokat katalítikusan gyorsító fehérje

Csak a termodinamikailag lehetséges reakciók aktiválási energiáját csökkenti!

Question 2

Eyring-féle elmélet

Answer 2

A és B reakciójához aktiválási energiát kell közölni a rendszerrel, így magasabb energiaszintre kerül átmenetileg –> lejátszódik a reakció

A+B <> AB* –> P

Question 3

Eyring-elmélet egyenletei

Answer 3

A+B <> AB* –> P

1. Egyensúlyi állandó: K*
2. Termékképződés sebessége: dP/dt
3. Szabadentalpia változás: delta r G* = -RTln K* = delta r H* - T*delta r S*

delta H: entalpia változás

delta S: entrópia változás

–> kr = konstans * e ^(-delta E*/ RT)

Arrhenius egyenlet alapján az E aktiválásitól exponenciálisan függ kr

Question 4

Enzimes reakciók, egyenlet és enzim részei

Answer 4

E + S <> [ES] –> E + P

szubsztrát, termék

1. kötő hely: ahova a szubsztrát kötődik –> Van der Waals, ionos, hidrogén-híd (másodlagos), kovalens kötés

–> lehet akár inhibitor-, koszubsztrátkötő- és aktivátor hely is

2. aktív hely (Katalítikus hely/Koenzim): az a régió/kötések, amik az átalakítást végzik

–> Haloenzim az egész, Apoenzim a kötő hely és aktív hely nélkül az enzim

Question 5

Az enzimkatalízis általános esetei

Answer 5

1. Sav-bázis
2. Kovalens katalízis
3. fém-ion katalízis

Question 6

E-S kötődés modelljei

Answer 6

1. Kulcs-zár elmélet: S pontosan illeszkedik az E kötőhelyére
2. Indukált illeszkedés: S bekötődése során E a bekötődésnek megfelelően változik

feltételek:

• kellő közelség (proximitás)
• több kötés alakul ki –> csak a megfelelő orientációjú izomer kapcsolódhat
• pozícionálás –> sztereospecifitás
• pl.: hexokináz: rácsukódik
  3. Fluktuációs modell: E több konformáció között véletlenszerűen változik, egyes pillanatokban be tud kötődni S

Question 7

Fő pontok

Answer 7

1. Enzim definíció
2. Eyring-féle elmélet és egyenletei
3. Enzim felépítése (aktív- és kötő hely) és egyenlet
4. Enzimkatalízis általános esetei (fém-ion, sav-bázis, kovalens)
5. E-S kötődési típusok (kulcs-zár, indukált, fluktuásiós)

Question 8

Inhibitor

Answer 8

enzimhez kötödő, reakciósebességet csökkentő ligandum

Question 9

Aktivátor

Answer 9

Enzimhez kötődő, reakciósebességet növelő ligandum

Question 10

Koszubsztrát

Answer 10

Nem kovalensen kötődő “koenzim”, második szubsztrát, ami kell az enzim működéséhez

(koenzim az lehet prosztetikus csoport, ami kovalensen kötődik)

Question 11

Aktív felület - aminosav oldalláncok

Answer 11

Savas: -COOH – Asp, Glu

Bázikus: -NH2 – Lys, Arg, His

Savamid: -CO-NH2 – Asn, Gln

His: imidazol Arg: Guanidin

Poláris: -OH – Ser, Thr -SH – Cys -S-CH3 – Met

Question 12

Hexokináz példája

Answer 12

hexokináz enzim + ATP + glükóz ternér komplex

–> random bi-bi mechanizmussal foszforilezi a glükózt => azaz véletlenszerű a bimolekulás szubsztrát enzimhez kapcsolódása és a termékek leválása is

Folyamat:

Aktív centrumban H-híddal giliszta (Glu, Lys, Thr, Asn) rögzítik a glükózt

Asp COO- H+-t von el a glükóz C6 OH csoportjáról, így az O- nukleofil támadja az ATP P-ját

–> koleszterin túl nagy, víz túl kicsi, hogy foszforileződjön, Xilóz megfelelő méretű, de nincs OH csoportja –> vizet köt meg, ez foszforileződik

Question 13

Kimotripszin példája

Answer 13

Pankreász (hasnyálmirigy) eredetű kimotripszin enzim Ser oldallánca – -CH2-OH

His imidazolja meggyengíti az OH kovalens kötést, és elvonja a H-t, így az O nukleofil támadást indít a peptid karbonilcsoportjának C-jén. (az enzim acileződik a szubsztrát által)

víz beépülésével (tetraéder forma kialakulás) a Ser-ről leválik az acilcsoport

Question 14

Proximitási effektus

Orientációs effektus

Answer 14

proximitás: a molekulák közelsége

orientáció: megfelelő pozíció