Uravnavanje encimske aktivnosti Flashcards
dejavniki, ki vplivajo na encimsko aktivnost
pH, T, ionska moč, koncentracija substrata
Kako pH vpliva na encimsko aktivnost?
pH vpliva na naboj/polarnost AK radikalov in s tem spreminja k(kat) in Km
načini uravnavanja encimske aktivnosti v celicah
1) uravnavanje koncentracije encima z biosintezo
2) aktivacija prebavnih encimov s proteolitičnim razpadom
3) sinteza proteolitičnih inhibitorjev
4) kovalentne modifikacije encimov
5) alosterična modulacija encimske aktivnosti
vpliv [E] na hitrost
višanje [E] neposredno poveča hitrost (substrat ima na voljo več aktivnih mest, posledično se hitreje pretvarja v produkte)
Je uravnavanje [E] počasen ali hiter odziv?
počasen, saj poteka na ravni izražanja genov, a je lahko hitrejši, če v celici že obstajajo prekurzorji encimov (cimogeni)
aktivacija prebavnih encimov
aktivacija s proteolitičnim razpadom
encimi se sintetizirajo v neaktivni obliki (cimogen/proencim) in se aktivirajo z razcepom ene ali več peptidnih vezi in odcepom krajšega peptida
primeri encimov, ki se aktivirajo s proteolitičnim razpadom
tripsin in kimotripsin
aktivacija tipsina
tripsinogen se z enderopeptidazo razcepi v kratek peptid in tripsin
bolezensko stanje povezano z aktivacijo tripsina
če tripsinogen razpade že v pankreasu pride do akutnega pankreatitisa
aktivacija kimotripsina
tripsin kimotripsinogen pretvori v kimotripsin-pi, ki se kasneje pretvori v kimotripsin-alfa
pri tem razapdejo disulfidni mostički med tremi peptidnimi verigami
Kako je še dodatno regulirana aktivnost proteinaz?
s specifičnimi inhibitorji, ki se specifično in močno vežejo na proteinazo
primeri proteaznih inhibitorjev
alfa1- proteinazni inhibitor (v pljučih ščiti pred kronično obstruktivno boleznijo pljuč)
pankreatični antitripsin (proti akutnemu pankreatitisu)
akutni pankreatitis
motnje v normalni poti sekrecije iz pankreasa v tanko črevo - cimogeni se aktivirajo v pankreasu in poškodujejo pankreatične celice (razgradnja tkiva)
bolečine, lahko smrtno
alosterični encimi
encimi iz več podenot
mehanizem delovanja alosteričnih encimov
na njih se veže modulator, ki povzroči konformacijsko spremembo
alosterični encimi so po navadi vključeni v začetek metabolne poti in so regulirani z negativno povratno zanko
primer alosteričnega encima in mesto delovanja
asparat transkarbamoilaza
sinteza pirimidinskih nukleotidov
sestava asparat transkaramoilaze
12 podenot - 6 katalitičnih in 6 regulatornih
modulatorji asparat transkaramoilaze
1) ATP je pozitivni heterotropični alosterični modulator, ki se ob potrebi sinteze nukleotidov veže na regulatorno podenoto
2) 2 substrata sta pozitivna homotropična alosterična modulatorja, ki se vežeta na katalitično podenoto
3) CTP je negativen heterotropičen alosterični modulator, ki zaustavi sintezo nukleotidov
kinetika alosteričnih encimov
odstopajo od Michaelis-Menten kinetike in sledijo sigmoidni krivulji hitrosti
Hiilov faktor
n - določa strmino in občutljivost encima
Na kaj vplivajo modulatorji alosteričnih encimov?
na K(0.5) in v(maks)
delovanje kovalentnih modifikacij proteinov
gre za kovalentne modifikacije aminokislin, na katere se vežejo funkcionalne skupine ali polipeptidi
s tem se spremenijo lastnosti aminokislin (naboj/polarnost) s tem pa aktivnost
vezavo in odcepitev funkcionalnih skupin/polipeptida regulirata različna encima
tipi kovalentne modifikacije encimov
1) fosforilacija serina, histidina, treonina ali tirozina s kinazami
2) miristoilacijo N-terminalnih koncev (miristoil - CoA)
3) acetilacija lizina/N-terminala (acetil - CoA)
4) metilacija glutamata (metilaze, S-adenozilmetionin)
5) ADP ribozilacija cisteina, glutamina in arginina (NAD)
6) adenilacija tirozina (ATP)
peptidi, ki se kovalentno vežejo na encime
ubikvitinin, sumo
pomen ubikvitinacije
ubikvitinacija lizina označi protein za razgradnjo v proteasomu
pomen vezave SUMO peptida na encim
uravnava transkripcijo, strukturo proteina in DNA popravljalne mehanizme
zakon olajšane difuzije
zakon o ohranitvi mas
pogoj za ravnovesje olajšane difuzije
transport ni omejujoč dejavnik
kinetična kontrola ireverzibilnih procesih v celici
visoka energijska bariera (Ea)
gonilna sila reakcij izven ravnotežja
razlika v koncentraciji
Kako se prepreči tekmovanje za isti substrat med anabolizmom in katabolizmom?
substrati so po navadi označeni (npr. glukoza-6-fosfat za katabolizem, UDP glukoza za anabolizem)
izoencimi in primer
encimi, ki katalizirajo isto reakcijo
heksokinaza I in IV
mehanizem delovanja sistema heksokinaza I in IV
HK I ima visoko afiniteto do glukoze, HK IV pa nižjo, hkrati je alosteričen encim in sledi sigmoidni odvisnosti
pri povečanju [G-6-P] je HK I manj aktivna (produktna inhibicija), kar omogoča da [G-6-P] doseže ravnotežje s hitrostjo njene porabe
HK IV z manjšo afiniteto je koristna v jetrih, ker ni zasičena tudi ob visokih koncentracijah substrata - tudi pri velikih koncentracijah glukoze pospešeno pretvarja glukozo v G-6-P
klasifikacija in mehanizem regulacije PFK-1 in fruktoza-1,6-bifosfataza
reverzibilna alosterična inhibicija in aktivacija sistema brez ojačitve, sklopljena z reverzibilno kovalentno modifikacijo
oba encima regulira fruktoza-2,6-bifosfat, le da PFK-1 aktivira, fruktoza-1,6-bifosfatazo pa inhibira
ko pade koncentracija glukoze k krvi, se sprosti glukagon - kompleks PFK-2/FBP-aza 2 se aktivira, kar aktivira FBP-azo 2, ta pa zmanjša koncentracijo F26BP - bolj aktivna postane FBPaza-1, glikoliza se zmanjša
pri povišanih koncentracijah glukoze se kompleks PFK-2/FBP-aza 2 deaktivira, kar aktivira PFK-2, ki sintetizira F26BP, ki aktivira PFK-1 in začne potekati razgradnja glukoze
primer reverzibilne alosterične inhibicije z ojačitvijo signala in njen mehanizem
adrenalinska kaskada, ki aktivira razgradnjo glikogena
adrenalin povzroči sintezo cAMP, ki aktivira protein kinazo A, ki fosforilira fosforilaza kinazo
aktivirana fosforilaza kinaza fosforilira glikogen fosforilazo b, dobimo glikogen fosforilazo a, ki povzroči degradacijo glikogena
primer ireverzibilne aktivacije sistema z ojačitvijo
pretvorba tripsinogena v tripsin in posledično kimotripsinogena v kimotripsin
načini poteka reverzibilne alosterične inhibicije in aktivacije sistema brez ojačitve
1) negativna povratna zanka
2) pozitivna povratna zanka
3) pozitivna zanka naprej
delovanje negativne povratne zanke
končni produkt neke metabolne poti zavira eno izmed začetnih stopenj (razvejišče metabolne poti)
delovanje pozitivne povratne zanke
končni produkt neke metabolne poti spodbuja prejšnje korake v reakciji, ampak mora bit reakcija samoomejujoča
delovanje pozitivne zanke naprej
pospešuje naslednje krake v metabolizmu
primer pozitivne zanke naprej
fruktoza-1,6-bifosfat spodbuja delovanje piruvat kinaze, ki pretvarja F16BP-fosfoenolpiruvat v piruvat
tipi encimov glede na čas delovanja
1) konstituitivni
2) inducibilni
