F23 - Kemiske reaktioner og enzymer

Question 1

Enzym

Answer 1

Er et protein eller et RNA-molekyle, der fungerer som en biologisk katalysator. Det accelererer kemiske reaktioner i kroppen ved at sænke aktiveringsenergien uden selv at blive forbrugt i processen lig kemiske katalysatorer.

Question 2

Enzymers 3D-struktur

Answer 2

Et enzyms 3D-struktur er afgørende for dets funktion, fordi det bestemmer formen af det aktive site. Strukturen sikrer, at enzymet kan binde specifikke substrater og katalysere reaktionen effektivt. Ved ændring af strukturen, kan det aktive site miste sin form, hvilket gør enzymet ude af stand til at udføre sin funktion.

Question 3

Proteolytiske enzymer

Answer 3

Enzymer der katalyserer proteolyse, dvs. nedbrydningen af peptidbindinger i proteiner. Disse enzymer varierer i deres substratspecificitet.

Question 4

Oxidoreduktase

Answer 4

Katalyserer oxidation-reduktion reaktioner.

Question 5

Transferase

Answer 5

Flytter funktionelle grupper mellem molekyler.

Question 6

Hydrolase

Answer 6

Kløver bindinger ved at tilføje af vandmolekyler.

Question 7

Lyase

Answer 7

Fjerner atomer for at danne dobbeltbindinger eller tilføjer atomer til dobbeltbindinger.

Question 8

Isomerase

Answer 8

Flytter funktionelle grupper i et molekyle.

Question 9

Ligase

Answer 9

Forbinder to molekyler på bekostning af ATP.

Question 10

Substrat

Answer 10

Et specifikt molekyle som et enzym genkender, og fungerer som en reaktant i en enzymkatalyserede reaktion. Dette molekyles binding til enzymet afhænger af en præcis interaktion, der skyldes enzymets komplekse tredimensionelle struktur.

Question 11

Co-faktor

Answer 11

Er et lille molekyle eller en metal-ion, der er nødvendig for, at nogle enzymer kan udføre deres katalytiske funktion. De kan enten være små organiske molekyler udledt af vitaminer eller metaller.

Question 12

Apoenzyme

Answer 12

Er et enzym uden sin nødvendige co-faktor. Det er katalytisk inaktivt, indtil co-faktoren er til stede.

Question 13

Holoenzyme

Answer 13

Er et komplet, katalytisk og aktivt enzym, som består af både enzymet og dets co-faktor.

Question 14

Coenzyme

Answer 14

Er et lille organisk molekyle ofte udledt af vitaminer og metaller. Det kan enten være tæt bundet til enzymet (prostetisk (hjælper) gruppe) eller midlertidigt bundet som et co-substrat, der frigives under reaktionen.

Question 15

Free energy ∆G

Answer 15

Er et termodynamisk begreb, der beskriver den energi i et system, der kan udføre arbejde under konstant temperatur og tryk. Det er centralt for forståelsen af enzymkatalyserede reaktioner og deres termodynamik: Enzymer ændrer reaktionshastigheden og ikke den frie energi i en reaktion.

Question 16

Forholdet mellem K’eq og ΔG°´

Answer 16

K´eq > 1, forskudt mod produkt - ΔG°´ er negativ (spontan ved standardbetingelser).
K´eq < 1, forskudt mod reaktant - ΔG°´er positiv (ikke-spontan ved standardbetingelser).
K´eq = 1 - ΔGo´ = 0 (reaktionen er i ligevægt ved standardbetingelser).

ΔG°’=-RT·ln⁡(K´eq)

ΔG°’ (kJ/mol) symboliserer ændringen i den standard frie energi ved pH 7.
R (gaskonstanten) = 8,314 J * mol-1 * K-1
T (temp.) = 273 K + 25 grader

Question 17

Forskel mellem ΔG°’ og ΔG

Answer 17

ΔG°’ beskriver reaktionen tendens under standardbetingelser. Biokemiske reaktioner foregår sjældent under standardbetingelser. ΔG tager højde for de faktiske koncentrationer af reaktanter og produkter i cellen, som kan være meget forskellige.

Question 18

Transition state

Answer 18

En overgangstilstand er en flygtig molekylær struktur, der hverken længere er substratet eller endnu ikke produktet. Denne tilstand har den højeste frie energi i reaktionsvejen, og er derfor den mindst stabile. Det er en tilstand reaktionen skal passere for at omdanne substratet til produktet.

Question 19

Fri energi ved aktivering

Answer 19

Den energi der er symboliseret som ΔG ‡, er forskellen i fri energi mellem substrat og transition state X‡. Dette energibehov skal opfyldes for at substrat kan nå transition state og fortsætte til produkt. Enzymer sænker aktiveringsenergien ved at stabilisere transition state, hvilket katalyserer reaktionen uden at ændre den samlede frie energi ∆G.

Question 20

Enzyme-substrate (ES) complex

Answer 20

Et kompleks der dannes som det første trin i enzymatisk katalyse. Her binder substratet sig til enzymets aktive site. Bindingen ændrer substratets struktur og katalyserer dannelsen af transition state.

Question 21

Active site

Answer 21

En specifik region i enzymet, der ofte er hydrofobt, hvilket forstærker substratbinding og katalyse, det genkender og interagerer selektivt med substratet via reversible, ikke-kovalente kræfter, som ionbindinger, hydrogenbindinger og van der Waals interaktioner.

Question 22

Lock-and-key

Answer 22

En model der beskriver enzymets specifikke binding til substratet, hvor det aktive site har en fast form, der nøjagtigt matcher substratets struktur. Den illustrerer at substrater kun med den rigtige form kan binde sig og gennemgå katalyse.

Question 23

Induced fit

Answer 23

En model der fremhæver enzymets fleksibilitet, hvor bindingen af substratet inducerer en strukturel ændring i enzymet. Den illustrerer at enzymets aktive site tilpasses substratets form under binding, hvilket forbedrer specificitet og effektivitet.

Question 24

Bindings energi

Answer 24

Er den frie energi, der frigives ved svage interaktioner mellem enzymet og substratet. Den sænker aktiveringsenergien, fremmer katalyse og forklarer enzymers substratspecificitet, da kun det korrekte substrat stabiliserer transition state. Energien er størst, når enzymet interagerer med transition state, hvilket faciliterer dannelsen af transition state.

Question 25

Transition-state analogs

Answer 25

Er et molekyle, der ligner transition state for en reaktion, men er stabil og omdannes ikke af enzymet. Det binder stærkt til enzymets aktive site, fordi enzymer er designet til at stabilisere transition state. De bruges ofte til at studere enzymers funktion eller som potente enzym hæmmere i medicinsk behandling.