MM enzymkinetik Flashcards
Hvad er karakteristisk for enzymer?
Enzymer katalysere biokemiske reaktioner effektivt og selektivt.
Enzymer påvirker ikke ligevægten, men har kun betydning for reaktionshastigheden.
De har et aktivt site, der er specifikt til deres substrat(er)
Definer begrebet aktiveringsenergi
Aktiveringsenergi er forskellen i energi mellem Transitions state og ground state.
Aktiveringsenergien påvirkes af enzymer, da ΔG afspejler mængden af energi det kræves at arrangere og bryde bindinger.
Hvad er forholdet mellem aktiveringsenergi og reaktionshastighed?
Der er et reciprokt forhold mellem reaktionshastighed og aktiveringsenergi:
Reaktionshastigheden falder, når aktiveringsenergien stiger.
Aktiveringsenergien falder når temperaturen stiger, og det får reaktionshastigheden til at stige
Definer begrebet hastighedsbegrænsende trin
Det hastighedsbegrænsende trin er det trin i reaktions vejen, der tager længst tid, da det har den højeste aktiveringsenergi.
For MM enzymer er dette Kcat.
Definer begrebet transition state
Transitions state forekommer når aktiveringsenergien er opnået og vi har en kort kemisk forbindelse, der kun kan falde i ΔG.
Det dannes når bindinger brydes, formes eller ladninger forandres.
Dette er ikke et intermediet, da det er meget ustabilt.
Det er lige sandsynligt at der dannes enten S som P.
Definer et apoenzym og et holoenzym
Et apoenzym er et enzym uden sin prostetiske gruppe, og det er derfor ikke fuldt funktionelt.
Et holoenzym er et fuldt funktionelt enzym med cofaktor eller andre prostetiske grupper.
Hvad karakterisere enzymklassen oxidoreduktaser?
Denne enzymklasse katalysere oxidations- eller reduktionsreaktioner med overførsel af elektroner i form af hydroner.
Fx. dehydrogenase
Hvad karakterisere enzymklassen hydrolaser?
De katalysere kløvning af bindinger under forbrug af vand.
Peptidaser kløver fx. peptidbindinger
Hvad karakterisere enzymklassen ligaser?
De katalysere dannelsen af nye kovalente bindinger ved hydrolyse af ATP
Forklar hvorfor enzymer er gode katalysatorer
Enzymer kan stabilisere Transition state, da de har større affinitet til transition state ift. substratet
Enzymerne indeholder katalytiske grupper, der kan ændre reaktionsvejen, da de er i stand til at binde flere substrater.
De er i stand til at udelukke vand fra det aktive site.
De kan lave intermedier og induced fit
Forklar hvordan enzymet stabilisere en binding
Det gør den ved elektrostatiske interaktioner, der ikke er kovalente bindinger: ioninteraktioner, Van der Waalske interaktioner og den hydrofobe effekt.
Disse svage interaktioner er den drivende kraft for enzym-katalysen.
Beskriv bindingsenergien ΔG(B)
ΔG(B) er den overordnede bindingsenergi, og denne energi bruges til at sænke aktiveringsenergien for reaktionen, da særlige katalytiske grupper såsom metalioner, kan overfører, aktivere eller modtage grupper fra et substrat.
Særligt enthalpi er vigtig for bindingsenergien
Forklar en generel syre-base-katalyse
Der er en generelt svag syre eller base i polypeptidkæden, hvor der kan ske overførsel af protoner.
Reaktionshastigheden for denne reaktion vil være særligt pH afhængigt
Hvilke aminosyre indgår ofte i syre-base-katalyse?
His, Ser, Asp, Glu, Lys, Arg, Cys og Tyr
Aminosyre med en pKr-værdi + Ser
Hvad er den katalytiske triade for Serin-proteaser, og hvilke aminosyre er syre og base?
Asp, His og Ser.
His fungere som generel base og tager en proton fra Ser, der fungere som generel syre.
Hvorfor er His særlig i syre-base katalyse?
His har en pKr-værdi på 6, og derfor kan den både fungere som syre eller base omkring neutral pH.
Hvad fortæller en pH-aktivitetsprofil om enzymet?
Hvert enzym har et pH-optimum, hvor de har den højeste aktivitet, det kan bla. Skyldes protonisering eller deprotonisering af bestemte aminosyrerester, der skal virke som syre/base i det aktive site eller som stabilisere den overordnede foldning af enzymet.
Hvad betyder en ændring i pKa for en aminosyres lyst til at afgive sin proton?
Hvis pKa stiger, vil aminosyren holde længere på sin proton (bliver mere basisk).
Hvis pKa falder, vil aminosyren hurtigere afgive sin proton (bliver mere sur).
På hvilke måder kan metalioner deltage i katalysen?
Det kan binde substrat pga. sin ladning
Metalioner kan være med til at skærme eller stabilisere en ladning i det aktive site
Metalioner kan reversibelt ændre sit oxidationstal
Forklar begrebet desolvatisering
Enzymerne kan skærme reaktionerne, så de bliver mere effektive.
Vand har en høj dielektrisk konstant.
Energien i de svage ikke-kovalente interaktionerne vil blive sat ned, hvis den dielektriske konstant er høj.
Når enzymet skærmer mod solvente, vil de elektriske interaktioner blive stærkere, da den dielektriske konstant for enzymet er lavere end vand
Forklar begrebet induced fit
Induced fit omhandler en konformationel ændring af enzymets aktive site.
Der kan ske forandringer kun i det aktive site, eller hele domæner kan blive flyttet.
Det sker ofte som en kaskade af koblede flytninger.
Det har til formål at flytte placeringen af funktionelle grupper, således at der er placeret optimalt ift. Svage interaktioner med transition state.
Det hele igangsættes ved binding af substratet.
Hvad er initialhastigheden (V0)
Initialhastigheden er er tangenten til progressionsgrafen til tiden = 0, da substratet endnu ikke er blevet forbrugt
Mætningskurven for MM enzymer har en bestemt form ved meget lav [S] og meget høj [S], hvilke?
Ved meget høj [S] = nulte-ordens reaktion, det er næsten en vandret linje.
Ved meget lav [S] = første-ordens reaktion, det er en ret linje
Opskriv Michealis-Menten ligningen og forklar de forskellige leds betydning
V0=Vmax ∗ ([S])/([S]+Km)
Det viser en sammenhæng mellem intitialhastigheden V0, Vmax, [S] og Km (Michealis-Menten konstanten).
Opskriv Lineweaver-Burk ligningen og forklar hvad der plottes på henholdsvis X- og Y-aksen
1/V= Km/(Vmax ∗[S])+ 1/Vmax Km = skæring med X-akse. På X-aksen er der plottet 1/([S]) Vmax = skæring med Y-akse. På Y-aksen er der plottet 1/V0
Opskriv ligningen for Km
Definer Km
Km = K2 + K-1 / K1
For følgende ligning:
E + S (K1) –> ES (K2) –> E + P
ES (K-1) –> E + S
Husk Km svarer typisk til den cellulære koncentration af substratet i cellen
Km = hvor god er affiniteten for substratet.
Et højt Km betyder at enzymet har en dårlig affinitet for substratet
Opskriv ligning for Kd og forklar hvad den betyder
Kd = K-1 / K1
Kd = dissociationskonstanten
Hvis vi har en høj Kd, har vi en høj K-1, og derfor er reaktionen forskudt mod venstre, da der er en dårlig binding.
Forklar Kcat
Kcat = turnover number = katalytisk konstant
Den parameter, der siger noget om, det hastighedsbegrænsende trin.
Den oplyser om det maksimale antal substrater, der kan omsætter per enzym per tidsenhed når enzymet er mættet med substrat.
Mol substrat –> Mol produkt/ Mol enzym per tidsenhed.
Enhed er S^(−1)
Forklar Vmax og opskriv sammenhængen mellem Kcat og Vmax
Vmax = Kcat * [Et] Et = Enzymkoncentrationen totalt
Vmax er den maksimale hastighed enzymet kan omsætte substrat til produkt, når det er mættet med substrat
Forklar specificitetskonstanten og dens ligning
Specificity konstant = Kcat/Km som har noget at gøre med den katalytiske effektivitet. - Denne har enhed M^(−1) S^(−1)
Kcat kan sagtens være ens for forskellige enzymer, men det fortæller ikke noget om, hvor meget det enkelte enzym forøger hastigheden af reaktionen ift. Uden en katalyst til stede.
Hvornår er et enzym mættet og hvad er steady state?
Et enzym er mættet når det ikke er nogle frie enzymer, men alle indgå i et ES-kompleks.
Steady state er tidspunktet hvor [ES] er konstant
Når Km = [S] er V0 = ?
1/2 Vmax
Hvilke enzymer følger ikke Michealis-Menten kinetik?
Regulatoriske enzymer
Hvad er hældningskoefficienten på et Lineweaver-Burk plot?
Km /Vmax
Definer begreberne nukleofil og elektrofil
En nuklefil har et lone pair, der kan angribe.
En elektrofil har en affinitet for elektroner
Hvad gælder der om Km i tilfældet k2 «_space;Km (meget mindre end Km)
Da Km betragtes som en dissociationskonstant. Dermed vil en lav Km betyde en bedre binding.
