פרק 6 - אנזימים Flashcards
מהם שני תנאים בסיסיים חיוניים לקיום חיים?
- האורגניזם חייב להיות מסוגל to self-replicate.
2. חייב להיות מסוגל לזרז ריאקציות כימיות בצורה יעילה וסלקטיבית.
מהי תיאוריית הויטליזם?
התיאוריה לפיה לא ניתן להפריד את הריאקציות הכימיות מהתאים החיים בהם הן מתקיימות. הגישה הזו הופרכה ע”י Buchner שהראה כי תמצית שמרים ללא שמרים חיים עדיין מקיימת ריאקציית תסיסה. עידן הוויטליזם בא לקיצו.
מהם קופקטורים?
יונים אינאורגניים הדרושים לחלק מאהנזימים לצורך פעילותםת דוגמת:
Fe2+, Mg2+, Zn2+.
מהם קואנזימים?
תרכובות אורגניות או מטאלו-אורגניות הדרושות לחלק מהאנזימים לשם פעילותם. הם מתפקדים כנשאים זמניים של קבוצות פונקציונליות מסוימות, רובם נגזרים מויטמינים, נוטריינטים אורגניים ודרושים בכמויות קטנות בדיאטה.
מהי קבוצה פרוסטטית?
קואנזים או קופקטור שקשורים קוולנטית לחלבון או בצורה הדוקה. האנזים השלם מכונה הולואנזים. החלק החלבוני בלבד של אנזים כזה נקרא אפואנזים או אפופרוטאין.
עבור כל מחלקה של אנזימים, צייני איזו ריאקציה הם מזרזים: אוקסירדוקטאז טרנספראז הידורולאז ליאז איזומראז ליגאז
אוקסירדוקטאז - העברת אלקטרונים (יוני הידריד או אטומי מימן).
טרנספראז - העברת קבוצה כימית בין מולקולות, למשל קבוצת אציל.
הידורולאז - ריאקציית הידרוליזה (העברת קבוצה פונקציונלית למים)
ליאז - חיתוך של קשרי C-C, O-C, N-C, או קשרים אחרים ע”י אלימינציה, תוך כדי יצירת קשר כפול במקום או סגירה לטבעת, או הוספה של קבוצות לקשר כפול (ע”י כך מתקבל קשר יחיד).
איזומראז - העברה של קבוצות בתוך אותה מולקולה ליצירת איזומרים.
ליגאז - יצירת קשרים מסוג C-C, S-C, O-C, N-C ע”י ריאקציית דחיסה מצומדת לחיתוך ATP או קופקטור דומה.
האם חיים יכולים להתקיים ללא פעילות אנזימטית?
לא, פעילות אנזימטית היא תנאי הכרחי לחיים והיא חלק מהגדרתם.
מדוע חלק מהריאקציות לא מתקיימות בתנאים פיזיולוגיים?
- תהליכים רבים אינם מועדפים אנרגטית בסביבת התא.
- רוב המולקולות הביולוגיות יציבות מאד בתנאי התא.
- מצבי המעבר אינם יציבים.
- כל התשובות נכונות.
כל התשובות נכונות כמובן.
ריאקציות אנזימטיות מתרחשות בכיס בתוך האנזים המכונה אתר פעיל, מה מאפיין אותו?
פני השטח של האתר הפעיל מרוצפים בשייר ח.א שנקשרות לסובסטרט. לעיתים קרובות, האתר הפעיל עוטף את הסובסטרט ועושה לו סיקווסטרינג מוחלט מהסביבה.
אנזימים מגבירים את _______ של הריאקציה ולא משפיעים על __________ של הריאקציה.
קצב הריאקציה, שיווי המשקל של הריאקציה.
מהו שיווי משקל של ריאקציה?
מצב יציב דינאמי בו ריכוז התוצרים והמגיבים לא משתנה ונשאר יחסית קבוע, משום שקצב היצירה וקצב הפירוק שווים - על כל מולקולה שמתפרקת אחרת נוצרת כך שסך כל הריכוז נותר זהה.
מה מתארת דיאגרמת
Reaction coordinate?
את השינוי באנרגיה במהלך הריאקציה. האנרגיה החופשית של המערכת G מוצגת כפונקציה של התקדמות הריאקציה (ציר X). נקודת ההתחלה של הריאקציה קדימה או אחורה מכונה ground state, התרומה של האנרגיה החופשית של המערכת של מולקולה ממוצעת (S או P) תחת מערך נתון של תנאים.
דלתא G אפס?
השינוי באנרגיה החופשית של המע’ תחת תנאים סטנדרטיים של טמפ’, לחץ ובריכוז של 1 מולר.
דלתא G אפס טאג
השינוי באנרגיה החופשית הסטנדרטיים של המע’ תחת תנאים ביוכימיים סטנדרטיים של טמפ’, לחץ וב- pH=7. הגדרה זו נוצרה משום שאחד מולר זה כמות עצומה עבור תא, שנמצא רחוק מריכוזים אלו.
דלתא G פלוס פלוס
זהו הסימון לאנרגיית האקטיבציה.
ההבדל בין רמות האנרגיה ב-ground state לבין מצב המעבר
מה משקף קצב הריאקציה? ומה משפיע עליו?
קצב הריאקציה משקף את אנרגיית האקטיבציה, אנרגיית אקטיבציה גבוהה יותר מתכתבת עם ריאקציה איטית יותר.
טמפרטורה ולחץ.
העלת טמפ/לחץ תגדיל את מס’ המולקולות בעלות האנרגיה המספיקה לעבור את מצב המעבר.
זרזים משפיעים על?
קצב הריאקציה עי הורדת אנרגיית האקטיבציה.
*הם לא משפיעים על כיוון הריאקציה, ואין להם העדפה קדימה או אחורה.
סוכר נותר יציב למרות שהריאקציה בה מגיב עם חמצן ליצירת פחמן דו חמצני ומים מועדפת אנרגטית. מה הסיבה לכך?
אנרגיית האקטיבציה הגבוהה של הריאקציה.
מהם reaction intermediate?
אלו תוצרים כימיים זמניים שנוצרים ומתפרקים בריאקציה והם בעלי זמן חיים סופי.
ES ו-EP נחשבים תוצרי ביניים.
אל לנו לבלבל אותם עם מצב המעבר!!
מהו ה-Rate limiting step?
הצעד עם אנרגיית האקטיבציה הגבוהה ביותר.
*בתא זה לאו דווקא משהו קבוע משום שזה תלוי בתנאים הספציפיים.
קבועי הקצב קשורים ל_______
שיווי המשקל של הריאקציה קשור ל________
קבוע שיווי המשקל קשור ל_________
אנרגיית האקטיבציה
השינוי באנרגיה החופשית הסטנדרטית
השינוי באנרגיה החופשית הסטנדרטית
קבוע הקצב נקבע עי ______________
מהי משוואת הקצב?
ריכוז המגיבים
משוואת הקצב (של ריאקציה מסדר ראשון):
V=k[S]
מהי ריאקציה מסדר ראשון?
ריאקציה בה מגיב רק סובסטרט אחד.
היחידות של קבוע הקצב יהיו
1/sec
מהי המשוואה של ריאקציה מסדר שני? ומה יהיו היחידות של קבוע הקצב?
V=k[S1][S2}
1/Msec
מהו היחס בין דלתא G פלוס פלוס
לבין קבוע הקצב?
היחס הוא הופכי אקספוננציאלי. ככל שאנרגיית האקטיבציה נמוכה יותר קצב הריאקציה גבוה יותר.
אילו עקרונות עומדים מאחורי היכולת הקטליטית המופלאה של אנזימים?
- קשרים קוולנטיים זמניים עם הסובסטרט.
- אינטראקציות לא קוולנטיות עם הסובסרט
- העברה זמנית של קבוצה פונקציונלית
- יצירת הקומפלקס ES
מהו מקור האנרגיה העיקרי המשמש את האנזים להפחתת אנרגיית האקטיבציה?
אנרגיית הקישור שנובעת מאינטראקציית אנזים-סובסטרט.
*binding energy.
כיצד ישפיע אנזים בעל התאמה קומפלמנטרית לסובסטרט על אנרגיית האקטיבצציה?
יעלה את אנרגיית האקטיבציה במקום להוריד אותה.
מה מאפיין את הקישור של אנזים למצב המעבר?
זוהי האינטראקציה האופטימלית שממקסמת אינטראקציות חלשות בין האנזים למצב המעבר, ולכן יש לה דלתא ג’י שלילי שמפחית את אנרגיית האקטיבציה.
מה מספק את עיקר הכוח האנזימטי?
מקסימום אינטראקציות חלשות שיכולות להיווצר רק במצב המעבר.
מדוע אנזימים הם חלבונים כה גדולים?
משום שהם צריכים לייצר אינטראקציות חלשות רבות עם מצב המעבר של הסובסטרט, ולכן להכיל קבוצות פונקציונליות רבות.
אנרגיית הקישור תורמת ל________
מהי אנרגיית הקישור?
לספציפיות ולקטליזה של הריאקציה.
האנרגיה שנגזרת מאינטראקציית אנזים סובסטרט.
*ספציפיות נגזרת מהיווצרותן של אינטראקציות חלשות רבות בין אנזים לבין הסובסטרט הספציפי שלו. יש דוגמה של סובסטרט שיש לו הידרוקסיל שיוצר קשר מימן עם שייר גלוטמט באנזים, כל מולקולה שלא יהיה לה הידרוקסיל במיקום הספציפי הזה לא תתאים
מהם ארבעת התורמים העיקריים למחסום שמציבה אנרגיית האקטיבציה?
- האנטרופיה – חופש התנועה של המולקולות בתמיסה.
- קשרי מימן עם מים מיצבים את הסובסטרט ולא בא לו להשתנות.
- מבנה הסובסטרט צריך “להתעוות” כדי שהריאקציה תתרחש (כמו המקל העקום)
- ה-induced fit שהאנזים צריך לעשות.
