Ένζυμα - Κινητική Ενζύμων (6,7,8)

Question 1

Πού οφείλεται η εξειδίκευση ενός ενζύμου;

Answer 1

Οφείλεται στην ακριβή αλληλεπίδραση του υποστρώματος και του ενζύμου. Η ακρίβεια αυτή είναι αποτέλεσμα της πολύπλοκης τρισδιάστατης δομής της ενζυμικής πρωτεΐνης.

Question 2

Ποια θερμοδυναμική ιδιότητα της αντίδρασης επηρεάζουν τα ένζυμα;

Answer 2

Τα ένζυμα επηρεάζουν την ενέργεια που απαιτείται για να αρχίσει η μετατροπή των αντιδρώντων σε προϊόντα. Με άλλα λόγια, επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης.

Question 3

Επηρεάζουν τα ένζυμα την θέση ισορροπίας;

Answer 3

Τα ένζυμα επιταχύνουν την επίτευξη της ισορροπίας, αλλά δεν μεταβάλλουν την θέση της. Η θέση ισορροπίας είναι συνάρτηση μόνο της διαφοράς της ελεύθερης ενέργειας μεταξύ των αντιδρώντων και των προϊόντων.

Question 4

Πώς καταφέρνουν τα ένζυμα να επιταχύνουν την αντίδραση;

Answer 4

Μειώνοντας την ενέργεια της μεταβατικής κατάστασης, δημιουργώντας δηλαδή έναν ενεργειακά ευνοϊκότερο μονοπάτι μέσω του οποίου θα πραγματοποιηθεί η αντίδραση.

Question 5

Από τι εξαρτάται η αρχική ταχύτητα της αντίδρασης;

Answer 5

Από την συγκέντρωση του υποστρώματος (S)

Question 6

Ποιο χαρακτηριστικό της δράσης των ενζύμων αποτελεί τη βάση της προσέγγισης Michaelis - Menten;

Answer 6

Το γεγονός ότι ένα ενδιάμεσο σύμπλοκο ES είναι το αναγκαίο ενδιάμεσο στην κατάλυση.

Question 7

Με τι ασχολείται η κινητική;

Answer 7

1) Μελετά την ταχύτητα της χημικής αντίδρασης
2) Δίνει πληροφορίες για την εξέλιξή της
3) Μελετά τον μηχανισμό της

Question 8

Τι είναι η Ks;

Answer 8

Είναι θερμοδυναμική σταθερά ασταθείας που περιγράφει την σχέση συγγένειας του υποστρώματος για το ένζυμο. Μετράται σε Molarity(M)

Question 9

Ποια από τις δύο σταθερές Ks και Km είναι ευρύτερης χρήσης;

Answer 9

Η Km αφού για να χρησιομοποιηθεί η Ks το σύστημα θα πρέπει να βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας, όπου k3

Question 10

Τι σημαίνει ο όρος συνθήκες κορεσμού και τι ταχύτητα έχουμε στις συνθήκες αυτές;

Answer 10

Σημαίνει πως όλα τα ενεργά κέντρα του ενζύμου είναι κατειλημμένα από υπόστρωμα. Σε συνθήκες κορεσμού, η ταχύτητα της αντίδρασης είναι η μέγιστη.

Question 11

Από ποια σχέση δίνεται το κλάσμα κορεσμού;

Answer 11

ES/Eo = S/Km + S (προκύπτει από την εξίσωση Michaelis - Menten)

Question 12

Τι είναι η Km και τι εκφράζει;

Answer 12

Είναι κινητική σταθερά. Συνιστά μέτρο συγκέντρωσης του υποστρώματος, αφού ορίζεται ως η συγκέντρωση του υποστρώματος για την οποία η αρχική ταχύτητα ισούται με το μισό της μέγιστης. Συνεπώς, έχει μονάδες συγκέντρωσης (Molarity). Εκφράζει την πιθανότητα του υποτρώματος να αποσυνδεθεί από το ένζυμο (αυτό συμβαίνει μόνο όταν έχουμε φτάσει σε ισορροπία).
Αντίθετα, εκφράζει το επίπεδο κορεσμού του ενζύμου από το υπόστρωμα.
Δεν έχει φυσική σημασία.

Question 13

Εξαρτάται η Κm από την συγκέντρωση του ενζύμου;

Answer 13

ΟΧΙ

Question 14

Τι σχέση έχει η μέγιστη ταχύτητα με την ολική συγκέντρωση του ενζύμου;

Answer 14

Η Vmax είναι μέτρο της ολικής συγκέντρωσης του ενζύμου. Για την ακρίβεια είναι ανάλογη αυτής. Η τιμή της δίνεται από τον τύπο:
Vmax = k2(E)

Question 15

Τι είδους είναι η καμπύλη που περιγράφεται από την εξίσωση Michaelis - Menten;

Answer 15

ΟΡΘΟΓΩΝΙΑ ΥΠΕΡΒΟΛΗ

Question 16

Για ποια συγκέντρωση υποστρώματος έχουμε

a) συνθήκες κορεσμού;
b) v = Vmax/2

Answer 16

a) Για S = 10Km

b) Για S = Km

Question 17

Η ταχύτητα μιας αντίδρασης Michaelis - Menten μπορεί να περιγραφεί από 3 φάσεις

Answer 17

1) Σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις υποστρώματος, κοντά στην αρχή, δηλαδή, των αξόνων, η ταχύτητα μεταβάλλεται ανάλογα του (S). Άρα 1ης τάξης
2) Μεικτή φάση, όταν η συγκέντρωση του υποστρώματος έχει μία μέση τιμή.
3) Μηδενική φάση, όταν πλέον έχουμε φτάσει σε συνθήκες κορεσμού (μέγιστη ταχύτητα) και η ταχύτητα πλέον είναι ανεξάρτητη του υποστρώματος

Question 18

Τι μέτρο είναι ο λόγος Kcat/Km;

Answer 18

Είναι μέτρο της καταλυτικής αποτελεσματικότητας του ενζύμου. Αυτό συμβαίνει επειδή λαμβάνει υπ΄ όψην τόσο την ταχύτητα της κατάλυσης (kcat=k3), όσο και την δύναμη αλληλεπίδρασης ενζύμου υποστρώματος (Km)

Question 19

Από ποιον τύπο δίνεται η σταθερά διάσπασης του συμπλόκου ES; Ποια η σχέση της σταθεράς διάσπασης του εν λόγω συμπλόκου με της Κm;

Answer 19

Κes= [E][S]/[ES]= K2/K1.
Όπως φαίνεται και παραπάνω, η Κm είναι ίση με την σταθερά διάσπασης αν η k3 είναι πολύ μικρότερη από την k2. Όταν ισχύει η παραπάνω συνθήκη, η Κm παρέχει ένα μέτρο της δύναμης του [ES]. Η υψηλή τιμή της δείχνει ασθενή πρόσδεση, ενώ η χαμηλή της ισχυρή.

Question 20

Τι εκφράζει η Vmax;

Answer 20

Αποκαλύπτει τον ρυθμό μετατροπής ενός ενζύμου, ο οποίος είναι ο αριθμός των μορίων του υποστρώματος που μετατρέπονται σε προϊόν ανά μονάδα χρόνου από ένα μόριο ενζύμου, όταν το ένζυμο είναι πλήρως κορεσμένο με υπόστρωμα.

Question 21

Υπακούουν τα αλλοστερικά ένζυμα στην κινητική Michaelis- Menten;

Answer 21

Όχι. Αυτά αποτελούνται από πολλαπλές υπομονάδες και πολλαπλά ενεργά κέντρα. Η πρόσδεση ενός υποστώματος γίνεται συνεργειακά, αφού οι επιμέρους ενζυμικές υπομονάδες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω ρυθμιστών, επηρεάζοντας η μία την ενεργότητα της άλλης

Question 22

Σε ποιες κατηγορίες χωρίζεται η αντιστρεπτή αναστολή;

Answer 22

Στην συναγωνιστική και την μη συναγωνιστική

Question 23

Ποια τα χαρακτηριστικά της συναγωνιστικής αναστολής;

Answer 23

Ένας συναγωνιστικός αναστολέας προσδένεται στο ενεργό ΄κέντρο του ενζύμου, εμποδίζοντας το υπόστρωμα να συνδεθεί σε αυτό. Με αυτό τον τρόπο, ελαττώνοντας δηλαδή την αναλογία μορίων του ενζύμου που είναι προσδεδεμένα σε υπόστρωμα, μειώνει την ταχύτητα της αντίδρασης.

Question 24

Ποια τα χαρακτηριστικά της μη συναγωνιστικής αναστολής;

Answer 24

Στη μη συναγωνιστική αναστολή, ο αναστολέας και το υπόστρωμα μπορούν να προσδένονται ταυτόχρονα σε ένα μόριο ενζύμου σε διαφορετικές περιοχές πρόσδεσης. Ο μη συναγωνιστικός αναστολέας δεν ελαττώνει την αναλογία μορίων ενζύμου που είναι προσδεδεμένα στο υπόστρωμα (συναγωνιστική), αλλά τον αριθμό μετατροπής υποστρώματος σε προϊόν. Με άλλη λόγια, μειώνει την Vmax, ενώ η Κm παραμένει αμετάβλητη (δεν άλλαξε σχέση ενζύμου- υποστρώματος)

Question 25

Με ποιον τρόπο μπορεί να υπερνικηθεί η συναγωνιστική αναστολή και πώς επιδρά στην Κm;

Answer 25

Για να επιτευχθεί μία συγκεκριμένη ταχύτητα, πρέπει να αυξηθεί η συγκέντρωση του υποστρώματος. Με άλλα λόγια, η μέγιστη ταχύτητα παραμένει αμετάβλητη.
Αυξάνει την φαινομενική τιμή της Κm (Kapperent).

Question 26

Ποιες στρατηγικές κατάλυσης χρησιμοποιούν τα ένζυμα;

Answer 26

1) Ομοιοπολική κατάλυση (πχ χυμοθρυψίνη): Πολλά ένζυμα περιέχουν ενεργά κέντρα με καταλύτικές υπομονάδες που μπορούν να σχηματίζουν παροδικούς ομοιοπολικούς δεσμούς με το μόριο του υποστρώματος. Στο τέλος, αυτός σπάζει για να αναγεννηθεί το ένζυμο
2) Γενική οξεοβασική κατάλυση (χυμοθρυψίνη και πάλι χυμοδρυψίνη): Τα ενεργά κέντρα μπορούν να περιέχουν υπομονάδες όπως ιστιδίνη που συμμετέχουν στην μεταφορά πρωτονίων. Μεταφέροντας πρωτόνια, τα ενεργά κέντρα μπορεί για παράδειγμα να ενεργοποιήσουν πυρηνόφιλα που είναι απαραίτητα για την κατάλυση (πχ σερίνη 195)
3) Κατάλυση με προσέγγιση: Φέρνουν τα αντιδρώντα στο ενεργό κέντρο με κατάλληλο προσανατολισμό ώστε να αντιδράσουν μεταξύ τους
4) Κατάλυση μέσω ιόντος μετάλλου

Question 27

Σε ποιες κατηγορίες χωρίζονται τα ένζυμα με βάση την αντίδραση που καταλύουν;

Answer 27

1) Οξειδοαναγωγάσες
2) Τρανσφεράσες
3) Λιγάσες
4) Υδρολάσες
5) Ισομεράσες
6) Λυάσες

Question 28

Πώς αλλιώς είναι γνωστή η k3 και τι εκφράζει;

Answer 28

Είναι γνωστή και ως kcat και εκφράζει τον μέγιστο αριθμό μορίων υποστρώματος που ένα μοναδικό ενεργό ενζυμικό κέντρο μπορεί να μετατρέψει σε προϊόντα σε μια δεδομένη χρονική περίοδο

Question 29

Ποιος ο ρόλος των συμπαραγόντων και σε ποιες κατηγορίες αυτοί ταξινομούνται;

Answer 29

Είναι ενώσεις που συνδέονται με το ένζυμο, προάγοντας την καταλυτική του δραστηριότητα. Αποένζυμο + συμπαράγοντας = ολοένζυμο
Υποδιαιρούνται στις εξής κατηγορίες:
1)Μέταλλα
2)Μικρά οργανικά μόρια(γνωστά και ως συνένζυμα)

Question 30

Τι είδους ενζύμου είναι η χυμοθρυψίνη;

Answer 30

Είναι πρωτεολυτικό ένζυμο του πεπτικού συστήματος, το οποίο διασπά επιλεκτικά πεπτιδικούς δεσμούς στης καρβοξυλική πλευρά ενός μεγάλου υδρόφοβου αμινοξέως

Question 31

Ποια στρατηγική κατάλυσης αξιοποιεί η χυμοθρυψίνη;

Answer 31

Την ομοιοπολική κατάλυση. Χρησιμοποιεί ένα ισχυρό πυρηνόφιλο για να επιτεθεί σε μία μη δραστική καρβονυλική ομάδα του υποστρώματος. Το πυρηνόφιλο αυτό (ser 195) προσκολλάται ομοιοπολικά στο υπόστρωμα για μικρό χρονικό διάστημα κατά τη διάρκεια της κατάλυσης

Question 32

Ποια η δομή του ενεργού κέντρου της χυμοθρυψίνης;

Answer 32

1) asp 102
2) his 57
3) ser 195

Question 33

Από τι εξαρτάται η ταχύτητα της κατάλυσης στα κύτταρά μας. Από ποια εξίσωση περιγράφεται;

Answer 33

Δίνεται από: Vo= (kcat/km) Eολ S
Εξαρτάται από:
1)την ολική συγκέντρωση του ενζύμου
2)την συγκέντρωση του υποστρώματος
3)το μέτρο καταλυτικής αποτελεσματικότητας kcat/Km

Question 34

Ποιοι είναι οι 5 βασικοί μηχανισμοί ενζυμικής ρύθμισης;

Answer 34

1) Αλλοστερικός έλεγχος
2) Πρωτεόλυση
3) Αντιστρεπτή ομοιοπολική τροποποίηση
4) Σύγκέντρωση ενζύμου
5) Ισοένζυμα

Question 35

Ποια τα χαρακτηριστικά της αλλοστερικής ρύθμισης;

Answer 35

1) Πολλά ένζυμα περιέχουν δομές (πέραν των ενεργών τους κέντρων) που χρησιμοποιούνται για ρυθμιστικούς σκοπούς
2) Ειδικά ρυθμιστικά μόρια συνδέονται στα αλλοστερικά κέντρα επηρεάζοντας την ενεργότητα του ενζύμου
3) Τα αλλοστερικά ένζυμα επιδεικνύουν συνεργατικότητα. Δηλαδή η πρόσδεση σε ένα ενεργό κέντρο επηρεάζει την συγγένεια των άλλων πχ αιμοσφαιρίνη

Question 36

Πώς ενεργοποιούνται και πώς απενεργοποιούνται τα ζυμογόνα;

Answer 36

Ενεργοποίηση: Πρωτεάσες που δρουν σε συγκεκριμένο σημείο του πολυπεπτιδίου
Απενεργοποίηση: Μη αντιστρεπτοί αναστολείς

Question 37

Τι είναι τα ισοένζυμα;

Answer 37

Είναι τα ένζυμα ου διαφέρουν στην αμινοξική τους αλληλουχία, αλλά καταλύουν την ίδια αντίδραση, προάγοντας έτσι τον ακριβή συντονισμό πολύπλοκων διαδικασιών