Enzymy Flashcards
1
Q
Rodzaje enzymów jeśli chodzi o budowę
A
- białka (globularne)
→ bez udziału czynników niebiałkowych
→ z udziałem czynników niebiałkowych - kofaktorów - rybozymy (kwasy rybonukleinowe)
- deoksyrybozymy (jednoniciowe kwasy deoksyrybonukleinowe)
2
Q
Rodzaje kofaktorów
A
grupa prostetyczna - silnie związana
koenzymy - słabo związane
jony metali
3
Q
Cechy charakteryzujące enzymy jako katalizatory
A
sprawność (wydajność)
swoistość (w stosunku do substratu lub reakcji)
funkcjonowanie w łagodnych warunkach
możliwość regulacji aktywności
4
Q
Enzymy zwiększają szybkość reakcji
A
10^6 - 10^12 razy
5
Q
Katalaza znajduje się w
A
peroksysomach
6
Q
Podział enzymów ze względu na katalizowaną reakcję - klasy enzymów
A
- OKSYDOREDUKTAZY
- TRANSFERAZY
- HYDROLAZY
- LIAZY
- IZOMERAZY
- LIGAZY
7
Q
Szybkość reakcji jest największa gdy
A
nie ma produktu
8
Q
Stała szybkości reakcji zależy od
A
temperatury (↑T = ↑k)
katalizatora (↓ energii aktywacji = ↑k = ↑v)
9
Q
Szybkość początkowa V0 zależy od
A
początkowego stężenia substratu
jest wprost proporcjonalna do stężenia enzymu
10
Q
Powstawanie kompleksu enzym-substrat wymaga pokonania
A
barier termodynamicznych i fizykochemicznych
- rozproszenie, ruchliwość cząsteczek
- uwodnienie substratu
- stabilność utrwalonej struktury substratów
11
Q
Centrum/miejsce aktywne
A
hydrofobowe mikrośrodowisko (zagłębienie niedostępne dla wody
+
układ przestrzenny złożony z polarnych grup reszt aminokwasowych leżących w różnych pozycjach liniowej sekwencji aminokwasów
12
Q
Modele oddziaływania enzym-substrat
A
1) model klucza i zamka
2) model wzbudzonego dopasowania
13
Q
Co umożliwia uzyskanie i stabilizację stanu przejściowego
A
- zbliżenie i odpowiednie ustawienie substratów (efekty entropijne)
- hydrofobowość centrum aktywnego (wzmocnienie oddziaływań w środowisku o zmniejszonym i ograniczonym dostępie wody)
- wywołanie naprężeń i odkształceń w substracie (przybliżanie struktury stanu przejściowego)
14
Q
Enzymy
A
nie zmieniają stanu równowagowego reakcji, a jedynie przyspieszają jego ustalenie
obniżają energię aktywacji
15
Q
ΔG’°= -2,3 RT x logK
A
Im wyższe K tym niższe ΔG’°
16
Q
potencjał termodynamiczny ΔG° nie mówi nic na temat
A
szybkości reakcji
17
Q
Stężenie substratu jest zawsze
A
wyższe od stężenia enzymu
18
Q
Założenie istnienia stanu stacjonarnego = nieallosteryczna kinetyka reakcji
A
stan stacjonarny = istnienie stałego stężenia kompleksu ES
szybkość tworzenia kompleksu ES = szybkość rozpadu kompleksu ES
([E]*[S])/[ES] = (k-1 + k2)/k1
k1, k-1, k2 - stałe szybkości reakcji
19
Q
Stężenie wolnego enzymu w danym momencie
A
[E] = [E]o - [ES]
20
Q
Stała Michaelisa Km
A
Km = (k-1 + k2)/k1= (([E]o - [ES])*[S])/[ES]
21
Q
Szybkość reakcji Vo zależy od
A
stężenia kompleksu ES
22
Q
Maksymalna szybkość reakcji Vmax
A
gdy stężenie kompleksu ES = całkowite stężenie początkowe enzymu
23
Q
Równanie Michaelisa-Menten
A
Vo = (Vmax*[S]o) / (Km+[S]o)
24
Q
Parametry kinetyczne reakcji enzymatycznej to
A
stała Michaelisa Km
Vmax
25
Stała Michaelisa
jest to stężenie substratu przy którym prędkość reakcji wynosi 50% wartości maksymalnej
26
Im niższa wartość Km
tym enzym ma większe powinowactwo do substratu
27
kcat
liczba obrotów enzymu
stała szybkości tworzenia produktu
k2=kcat
Kcat = Vmax/[E]o
28
Zależność liniowa - równanie Lineweaver-Burke
```
odwrotność równania Michaelisa
1/v = Km/(Vmax) * 1/[S] + 1/Vmax
Km/Vmax = nachylenie
1/Vmax = punkt przecięcia z osią y
punkt przecięcia osi x = -1/Km
```
29
Równanie Michaelis-Menten to zależność
hiperboliczna
30
Równanie Lineweavera-Burke to zależność
liniowa
31
Potencjał termodynamiczny określa
zmiany energii podczas reakcji
32
Kontrola aktywności enzymów w organizmie
```
hamowanie lub aktywacja ekspresji genów
aktywacja zymogenowa
kompartmentacja
modyfikacja kowalencyjna
regulacja allosteryczna
```
33
Aktywacja zymogenowa
- hydroliza wiązań peptydowych
- proteazy serynowe są syntezowane w postaci nieaktywnych proenzymów - zymogenów
- zymogeny ulegają aktywacji poprzez proteolityczne usunięcie fragmentu ich łańcucha polipeptydowego
34
Przykłady enzymów aktywowanych przez proteolizę zymogenów
```
żołądek: pepsynogen → pepsyna
Trzustka:
Chymotrypsynogen → α-Chymotrypsyna
Trypsynogen → Trypsyna
Prokarboksypeptydaza → Karoboksypeptydaza
Proelastaza → Elastaza
```
35
Chymotrypsynogen jest aktywowany przez
trypsynę
36
Trypsynogen jest aktywowany przez
enteropeptydazę
37
Pepsynogen jest aktywowany przez
HCl i pepsynę
38
Kompartmentacja
oddzielenie obszarów komórki o różnej aktywności
np. synteza kw. tłuszczowych - cytoplazma
utlenianie kw. tłuszczowych - mitochondrium
39
Modyfikacja kowalencyjna
- fosforylacja → reszty Ser, Thr, Tyr, His - np. fosforylaza glikogenowa
- adenylylacja → Tyr - np. syntetaza glutaminy
- ADP-rybozylacja → Arg, Lys, Gln. Cys
- metylacja → Glu
40
Reszty jakich aminokwasów ulegają fosforylacji podczas aktywacji enzymu
Ser, Thr, Tyr, His
41
Kinazy należą do której klasy enzymów
2. transferaz
42
Fosforylazy należą do której klasy enzymów
3. hydrolaz
43
Adenylylacja polega na
przyłączeniu AMP do reszty Tyr enzymu
44
ADP-rybozylacja polega na
przyłączeniu ADP do reszty Arg, Lys, Gln, Cys enzymu
45
Kinetyka M-M, krzywa hiperboliczna obowiązuje dla
enzymów z 1 centrum aktywnym
46
Dla enzymów z większą ilością centrów aktywnych krzywa kinetyczna ma kształt
sigmoidalny
47
Białko allosteryczne
zbudowane z więcej niż jednej podjednostki
48
Równanie Hilla - kinetyka allosteryczna
Vo = (Vmax*[S]o^n) / (Km^n+[S]o^n)
n=1 → brak kooperatywności
n>1 → kooperatywność pozytywna
n<1 → kooperatywność negatywna
49
Efekty homotropowe
zmiany powinowactwa enzymu do substratu i/lub jego aktywności powodowane oddziaływaniem enzymu z substratem lub inną cząsteczką wiążącą się w jego CENTRUM AKTYWNYM
50
Efekty heterotropowe
zmiany powinowactwa do substratu i/lub jego aktywności powodowane oddziaływaniem enzymu z cząsteczkami wiążącymi się w INNYM MIEJSCU NIŻ CENTRUM AKTYWNE (efektory allosteryczna)
51
K0,5 w równaniu Hilla
to to samo co Km = takie stężenie przy którym V reakcji wynosi 1/2 Vmax
52
Większość enzymów allosterycznych należy do
klasy K
efektory allosteryczne nie zmieniają Vmax
inhibitor allosteryczna zwiększa a aktywator zmniejsza K0,5 dla substratów
53
Enzymy klasy V
efektory nie zmieniają Km
| inhibitor zmniejsza a aktywator zwiększa Vmax
54
Pierwszy kluczowy etap biosyntezy pirymidyn to
transkarbamylacja asparginianu przez transferazę karbamoilo-asparaginianową (ATC)
55
Regulacja allosteryczna transferazy karbamoilo-asparaginianowej
aktywator allosteryczny: ATP
| inhibitor allosteryczny: CTP (końcowy produkt reakcji)
56
Podział hamowania aktywności enzymów czynnikami nie będącymi naturalnymi składnikami środowiska reakcji
Inhibicja odwracalna
- hamowanie kompetycyjne
- hamowanie mieszana (niekompetycyjne/akompetycyjne)
inhibicja nieodwracalna
57
Hamowanie (inhibicja) nieodwracalna
zwykle kowalencyjna modyfikacja łańcucha bocznego aminokwasu niezbędnego dla aktywności katalitycznej enzymu (wchodzącego w skład centrum aktywnego)
58
Przykłady inhibitorów nieodwracalnych
cyjanek
gazy bojowe - DIPF - inhibitor acetylocholinesterazy
penicylina - inhibitor enzymu bakteryjnego (transpeptydazy)
aspiryna - inhibitor COX
59
DIPF (diizopropylofluorofosforan) hamuje
esterazę acetylocholiny
reaguje z resztą Ser, dezaktywuje enzym
uniemożliwia przekazanie sygnału
60
Aspiryna - kwas acetylosalicylowy hamuje
COX - cyklooksygenazę
acetyluje grupę -OH seryny w centrum aktywnym
nieodwracalnie
61
Co hamuje COX
aspiryna
| ibuprofen
62
Hamowanie (inhibicja) odwracalna
wiązanie (oddziaływaniami odwracalnymi) przez enzym inhibitora prowadzi do przejściowego spadku aktywności, którą można przywrócić w wyniku usunięcia inhibitora ze środowiska reakcji
63
Hamowanie kompetycyjne
łączenie w miejscu aktywnym
podobna struktura inhibitora do substratu
inhibitor uniemożliwia wiązanie substratu do centrum aktywnego
substrat i inhibitor konkurują o centrum aktywne
↑[S] →↑v → może znieść działanie inhibitora
64
Hamowanie niekompetycyjne
działa w innym miejscu niż centrum aktywne
związanie inhibitora odkształca strukturę enzymu (centrum aktywnego)
substrat i inhibitor mogą być wiązane równocześnie
podczas nieobecności inhibitora powstają produkty
związanie inhibitora spowalnia lub uniemożliwia powstawanie produktów
65
Inhibitory ACE (konwertaza angiotensyny) są stosowane w leczeniu
nadciśnienia tętniczego
| schorzeń układu krążenia
66
ACE katalizuje reakcję
angiotensyna I (10aa) → angiotensyna II (8aa)
67
Renina katalizuje reakcję
angiotensynogen (13aa) → angiotensyna I (10aa)
68
Angiotensynogen jest syntetyzowany w
wątrobie
69
ACE (enzym konwertujący angiotensynę) jest
egzopeptydazą,
| peptydylo dipeptydazą
70
Zn występuje w
ACE, karboksyopeptydazie
71
ACE rozkłada też
bradykininę
72
Enzym konwertujący angiotensynę wymaga dla swojej aktywności
jonu metalu Zn
73
Przykłady inhibitorów ACE
kaptopril
maleinian enalaprilu
oba inhibitory kompetycyjne
74
Jak inhibitor kompetycyjny wpływa na Km i Vmax
powoduje wzrost Km
| nie zmienia Vmax
75
Jak inhibitor niekompetycyjny wpływa na Km i Vmax
powoduje spadek Vmax
| nie zmienia Km
76
Hamowanie nieodwracalne prowadzi do analogicznych konsekwencji kinetycznych jak
hamowanie niekompetycyjne
↓Vmax
Km bez zmian
77
Przykłady enzymów, których stężenia się oznacza w celach diagnostycznych
```
fosfataza alkaliczna i kwaśna
amylaza
dehydrogenaza mleczanowa (LDH, LD)
kinaza (fosfo)kreatynowa (CK, CPK)
acetylocholinesteraza
aminotransferaza asparaginianowa i alaninowa (ALT, AST)
```
78
Stężenie enzymu wyraża się jako
- stężenie aktywności w płynie biologicznym (U/L lub kat/L)
| - mol/L (M) - dla czystych, homogennych roztworów enzymów
79
Jednostki aktywności
- jednostki międzynarodowe (IU, U)
| - katale
80
1U to aktywność wytwarzająca
1 μmol produktu/min
| 1U = 16.67 nkat
81
1 kat to aktywność wytwarzająca
1 mol produktu/s
| 1 kat = 6*10^7 U
82
Gdzie znajduje się aminotransferaza alaninowa (ALT) + przyczyny podwyższonego poziomu
wątroba (mięsień, serce, nerka) → zapalenie wątroby, żółtaczka
83
Gdzie znajduje się aminotransferaza asparaginianowa (AST) + przyczyny podwyższonego poziomu
serce → niedotlenienie m. sercowego
mięsień → uszkodzenie mięśnia
erytrocyty → anemia
wątroba → zapalenie wątroby
84
Gdzie znajdują się kinaza keratynowa i w jakiej formie
CK-1 → mózg, jelito
CK-2 → serce
CK-3 → mięsień szkieletowy
85
Izoenzymy to
fizycznie odmienne (struktura, ładunek wypadkowy) formy danego enzymu, z których każda katalizuje tę samą reakcję
86
Izoenzymy powstają w wyniku
duplikacji genów
87
Izoenzymy - formy homogenne
złożone z kilku takich samych podjednostek
88
Izoenzymy - formy heterogenne
złożone z różnych podjednostek
89
Izoenzymy LDH
HHHH m. serca i erytrocyty
HHHM m. serca i erytrocyty
HHMM mózg i nerki
MMMM wątroba i mięśnie szkieletowe
90
Izoformy Kinazy (fosfo)kreatynowej
dimery dwóch podjednostek M (typu mięśniowego) i B (typu mózgowego)
MM - w mięśniu szkieletowym
MB - w mięśniu sercowym
BB - w mózgu
91
Podział enzymów ze względu na katalizowaną reakcję - klasy enzymów
1. OKSYDOREDUKTAZY
2. TRANSFERAZY
3. HYDROLAZY
4. LIAZY
5. IZOMERAZY
6. LIGAZY
92
1. Oksydoreduktazy katalizują
reakcje przenoszenia atomów wodoru i elektronów
93
2. Transferazy katalizują
reakcje przenoszenia grup funkcyjnych z donorów na akceptory
94
3. Hydrolazy katalizują
zrywanie (rozkładanie) wiązań z udziałem cząsteczek wody
95
4. Liazy katalizują
zrywanie/tworzenie wiązań C-C, C-O, lub C-N
96
5. Izomerazy katalizują
reakcje przenoszenia grup funkcyjnych w obrębie tej samej cząsteczki
97
6. Ligazy katalizują
reakcje wykorzystujące ATP w procesie tworzenia nowych wiązań kowalencyjnych
98
Klasa 1 enzymów = Oksydoreduktazy - jakie podklasy?
```
Peroksydazy
Reduktazy
Oksydazy
Hydroksylazy
Katalazy
Oksygenazy
Dehydrogenazy
```
99
Klasa 2 enzymów = Transferazy - jakie podklasy?
```
Transaldolazy
Transketolazy
Acylotransferazy
Metylotransferazy
Glukozylotransferazy
Fosforylotransferazy
Kinazy
Fosfoglukomutazy
```
100
Klasa 3 enzymów = Hydrolazy - jakie podklasy?
```
Esterazy
Glikozydazy
Peptydazy
Fosfatazy
Tiolazy
Fosfolipazy
Amidazy
Deaminazy
Rybonukleazy
```
101
Klasa 4 enzymów = Liazy - jakie podklasy?
```
Dekarboksylazy
Aldolazy
Hydratazy
Dehydratazy
Syntazy
Liazy
```
102
Dehydrogenaza mleczanowa należy do której klasy
1. Oksydoreduktaz
103
Ryboflawina to wit.
B2
104
FAD jest pochodną której witaminy
B2
105
Ryboflawina (wit. B2) składa się z
rybitol + izoalloksazyna
106
FMN to
ryboflawina + fosforan
107
FAD to
ryboflawina + 2 Pi + adenozyna
108
NAD jest pochodną witaminy
B3
109
Aminotransferaza alaninowa należy do której klasy enzymów
2. Transferaz
110
Pirodoksal, fosforan pirodoksalu (PLP) to pochodne wit.
B6
111
Trypsyna należy do klasy
3. Hydrolaz
112
Trypsyna rozcina wiązanie peptydowe
za Lys lub Arg
113
Liaza cytrynianowa ATP zależna należy do klasy
4. Liaz
114
Aldolaza należy do klasy
4. Liaz
115
Koenzymami klasy 1 enzymów - oksydoreduktaz są m.in.
FAD, NAD - pochodne wit. B2 i B3
| Co-A
116
Koenzymami klasy 2 enzymów - transferaz są pochodne
```
wit. B6 - pirodoksal
kwasu foliowego (wit. M)
```
117
Koenzymami klasy 1 enzymów - oksydoreduktaz są m.in.
FAD, NAD - pochodne wit. B2 i B3
wit. C
hem
CoA-SH
118
Koenzymami klasy 2 enzymów - transferaz są
fosforan pirodoksal (PLP) - pochodna wit. B6
tetrahydrofolian - pochodna kwasu foliowego (wit. M)
CoA-SH
Difosfotiamina (DPT) - pochodna wit. B1
119
Koenzymem klasy 4 enzymów - liaz jest
koenzym A - pochodna wit. B5
fosforan pirodoksal (PLP)
Difosfotiamina (DPT) - pochodna B1
120
Izomeraza fosfoglukozowa należy do klasy
5. Izomeraz
121
Koenzymem klasy 5 enzymów - izomeraz jest
wit. B12 (cyjanokobalamina)
122
Koenzymem karboksylaz i ligaz jest
biotyna (wit. H)
123
Koenzymami klasy 4 enzymów - hydrolaz są
jony metali
124
Lizozym (muramidaza) należy do której klasy
3. Hydrolaz
125
Lizozym - funkcje
degraduje polisacharydowy składnik ścian komórkowych bakterii
126
Lizozym - funkcje
degraduje polisacharydowy składnik ścian komórkowych bakterii
występuje w ziarnistościach granulocytów
127
Lizozym - funkcje
- degraduje polisacharydowy składnik ścian komórkowych bakterii hydrolizując wiązanie β(1→4) glikozydowe między GlcNAx i MurNAc
- występuje w ziarnistościach granulocytów
- działa w niskim pH
128
Budowa CoA
Kwas pantotenowy + cysteina + AMP
129
Jakie aminokwasy znajdują się w centrum katalitycznym acetylocholinesterazy?
Ser, His, Glu
130
Do czego jest rozkładana acetylocholina przez AchE
do choliny i octanu
131
Do jakiej klasy enzymów należy AchE
3. hydrolaz
