ens maatiline katal s ii l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Ensümaatiline katalüüs II PowerPoint Presentation
Download Presentation
Ensümaatiline katalüüs II

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 48

Ensümaatiline katalüüs II - PowerPoint PPT Presentation


  • 176 Views
  • Uploaded on

Ensümaatiline katalüüs II. Koensüümid ja vitamiinid Ensümaatilise aktiivsuse regulatsioon Geneetiline regulatsioon Ensüümide kovalentne modifikatsioon Ensüümide proteolüütiline aktivatsioon Allosteeriline regulatsioon Isoensüümid Katalüütiline RNA. Koens üüm

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Ensümaatiline katalüüs II' - petunia


Download Now An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide2

Koensüümid ja vitamiinid

  • Ensümaatilise aktiivsuse regulatsioon
  • Geneetiline regulatsioon
  • Ensüümide kovalentne modifikatsioon
  • Ensüümide proteolüütiline aktivatsioon
  • Allosteeriline regulatsioon
  • Isoensüümid
  • Katalüütiline RNA
slide3

Koensüüm

Orgaaniline või organometalliline molekul, mis on vajalik ensüümi aktiivsuseks

Prosteetiline rühm

Koensüüm, mis on kovalentselt või väga tugevalt mittekovalentsete sidemeta ensüümiga seotud

Vitamiinid

Rühm suhteliselt väikeseid orgaanilisi molekule, mis on organismi normaalseks kasvuks ja arenguks vajalikud

slide4

Kofaktorid ja koensüümid

Rida ensüüme ei ole puhastatud polüpeptiidi kujul võimelised katalüüsiks vaid vajavad mingit teist kofaktorit aktivatsiooniks

Selliste kofaktor tüüpi ensüümid koosnevad järgmistest komponentidest

Apoensüüm- polüpeptiidne osa, inaktiivne puhtal kujul

Kofaktor- metalliioon või koensüüm, mis “aktiveerib” ensüümi.

Võib osaleda vahetult reaktsioonis või muuta valgu konformatsiooni

slide6

Vitamiinid

Vitamiine klassifitseeritakse vastavalt lahustuvusele

vees lahustuvad vitamiinid

lipiidides lahustuvad vitamiinid

Iga koensüümi struktuur baseerub kindlal vitamiinil

Koensüüm vastav vitamiin

KoensüümA pantoteenhape

FAD riboflaviin

NAD+ niatsiin

slide7

Vees lahustuvad vitamiinid

Vitamiin B1- Tiamiin

Funktsioon: Tiamiinpürofosfaat on mitmesuguste dekarboksüleerimisreaktsioonide kofaktor. Oluline süsivesikute metabolismis. Näiteks püruvaadi dehüdrogenaasi kompleksis, mis on absoluutselt vajalik suhkrute aeroobses metabolismis

slide8

Vees lahustuvad vitamiinid

Vitamiin B2- Riboflaviin

Funktsioon: Koensüüm FAD koostisosa. Osaleb prosteetilise rühmana mitmesugustes redoksprotsessides. Süsivesikute, rasvade metabolismis, hingamisahelas

slide9

Vees lahustuvad vitamiinid

Vitamiin B3- Pantoteenhape

Paljudes toitainetes, toodetakse ka enterobakterite poolt

Koensüümi A eellane. Osaleb atsüülrühmade ülekandmisel, näiteks lipiidide ja süsivesikute metabolismis

slide10

Vees lahustuvad vitamiinid

Vitamiin B6- püridoksiin

Vastav koensüüm oluline aminohapete metabolismis, nii katabolismis kui anabolismis

slide11

Vees lahustuvad vitamiinid

Vitamiin B12- koobalamiin

Radikaalse reaktsioonimehhanismiga kulgevad metüülrühma ülekanded

slide12

Vees lahustuvad vitamiinid

Vitamiin C

Vajalik kollageeni modifitseerimiseks. Antioksüdant

slide13

Vees lahustuvad vitamiinid

Niatsiin, nikotiinhape ja nikotiinamiid

Koensüümid NAD+ ja NADP+ redoksprotsessides. Olulised energia metabolismis, näiteks glükolüüsil

slide14

Vees lahustuvad vitamiinid

Foolhape

Koensüüm tetrahüdrofolaat oluline näiteks puriinide ja pürimidiinide biosünteesil. Osaleb 1C rühmade ülekandel

slide15

Vees lahustuvad vitamiinid

Biotiin

ATP sõltuvad karboksüleerimised või karboksüüli ülekanded rasvade, süsivesikute ja valkude metabolismis

slide16

Lipiidides lahustuvad vitamiinid

Vitamiin A-trans-retinool

Kriitilise funktsiooniga silmanägemise tagamisel

slide17

Lipiidides lahustuvad vitamiinid

Vitamiin K- füllokinoon

Vajalik verehüübesüsteemis protrombiini moodustamisel. Osaleb glutamaadi karboksüleerimisel

slide18

Lipiidides lahustuvad vitamiinid

Vitamiin D- kolekaltsiferool

Vajalik normaalseks luustiku arenguks, osaleb kaltsiumi ja fosfori metabolismis

slide19

Lipiidides lahustuvad vitamiinid

Vitamiin E- tokoferool

slide20

Koensüümid

Vitamiinid on koensüümide eelladeks

NAD+

FAD

KoensüümA

slide24

Allosteerilised ensüümid

Raku metabolismis osaleb tuhandeid ensüüme

Metaboolsed reaktsioonid on süstematiseeritavad metaboolsetesse radadesse

E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7

A B C D E F G P

Paljude ensüümide käitumine vastab Michaelis-Menteni kineetikale

Tavaliselt on aga igas rajas vähemalt üks ensüüm, mis ei ole kirjeldatav Michaelis-Menteni võrrandi alusel

See ensüüm katalüüsib reguleeritavat reaktsiooni, mis kontrollib kogu rada

vaheühendid

slide25

Allosteerilised ensüümid

  • Regulatoorsete reaktsioonide aktiivsuse kontrolliks on mitmeid võimalusi
  • Lõppprodukti kontsentratsiooni kaudu
  • Substraadi kontsentratsiooni kaudu
  • Metaboolse raja intermediaatide abil
  • Välise faktori (näiteks hormooni) abil
slide26

Allosteerilised ensüümid

Kontrollitavaks ensüümiks on metabolismis sageli konkreetse raja esimene ensüüm

E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7

A B C D E F G P

vaheühendid

  • Võimalik vältida energia kulutamist teistes reaktsioonides
  • On lihtsalt reguleeritav lähteühendi hulga poolt
  • Sageli reguleeritakse tagasisidestatult raja lõpp-produktiga
slide27

Ensüümi aktiivsuse regulatsioon

Lihtne inhibitsioon lõpp-produkti poolt

Võimalik tasakaaluliste reaktsioonide korral. Produkti akumuleerumise korral pärisuunaline reaktsioon aeglustub. Produkti eemaldamisel süsteemist (näiteks mingi keemilise reaktsiooni tulemusel) nihkub tasakaal ja selle taastamiseks kiireneb pärisuunaline reaktsioon

E + S ES ES* EP E + P

Tasakaal nihkub vasakule produkti akumuleerudes

Tasakaal nihkub paremale produkti eemaldades

slide28

Positiivsed ja negatiivsed efektorid

Modulaatorid ehk efektorid

Molekulid, mis muudavad ensüümi aktiivsust

Positiivsed efektorid stimuleerivad ensüümi

Negatiivsed efektorid inhibeerivad ensüümi

Efektorid toimivad seondudes pöörduvalt, mittekovalentselt ensüümiga. Selle tulemusena muutub tüüpiliselt aktiivsaidi konformatsioon.

Allosteerilised efektorid- efektorid, mille sidumine toimub teise, mitte katalüütilisse tsentrisse- allosteerilisse saiti

slide29

Allosteeriliste ensüümide regulatsioon

Allosteeriline efektori sidumine allosteerilisse tsentrisse mõjutab positiivselt või negatiivselt ligandi sidumist teise (katalüütilisse) tsentrisse

slide30

Ensüümi aktiivsuse regulatsioon

Aktiivsuse kontroll kovalentse modifikatsiooni teel

Kovalentne pöörduv aminohapete kõrvalahelate modifitseerimine

  • modifikatsioonid on järgmised
  • Seriini, treoniini või türosiini hüdroksüülrühma fosforüleerimine
  • AMP jäägi liitmine- adenülüleerimine
  • Tsüsteiini disulfiidsideme redutseerimine
    • Atsetüleerimine, glükosüleerimine, metüleerimine
slide31

Kovalentne modifikatsioon -fosforüleerimine

Ensüümide fosforüleeritud vorm on kas aktiivne või vastupidi inaktiivne

Näide: glükogeeni fosforülaas

Fosforülaas-(OH)2 + 2ATP Fosforülaas-(Pi)2 +2ADP

Ensüümi dimeerses molekulis fosforüleeritakse kaks spetsiifilist seriini jääki. Vastavat reaktsiooni katalüüsib fosforülaasi kinaas. Teine ensüüm, fosforülaasi fosfataas eemaldab fosfaatrühmad. Glükogeeni fosforülaas on suurema aktiivsusega fosforüleeritud vormis

Fosforülaas-(Pi)2 + 2H2O Fosforülaas-(OH)2 + 2Pi

slide32

Kovalentne modifikatsioon

Glutamiini süntetaas inaktiveeritakse AMP liitmisega

Süntetaas-OH + ATP süntetaas-O-AMP + PPi

Aktiivne vorm Inaktiivne vorm

Tsüsteiini disulfiidsidemete redutseerimine fotosünteesis osalevatel ensüümidel

Ensüüm + AH2 Ensüüm + A

SH SH

S-S

Aktiivne vorm Inaktiivne vorm

slide33

Ensüümi aktiivsuse kontroll proteolüütilise hüdrolüüsi abil

Tsümogeenid- proteolüütiliste ensüümide suuremad inaktiivsed prekursorid (proensüümid)

Osa prevalgu molekulist tuleb aktiveerimiseks eemaldada proteolüütiliselt.

Tsümogeeni aktivatsioon on seega pöördumatu protsess

Trüpsinogeen, kümotrüpsinogeen

Inaktiivne

tsümogeen

Aktiivne

ensüüm

proteaas

slide34

Kümotrüpsiin

Kümotrüpsiin on proteaas, mis hüdrolüüsib aromaatsete aminohapete jäägi moodustatava peptiidsideme, mis paikneb valgu C otsa pool. Seega on kümotrüpsiini võimalik kasutada valgu selektiivseks hüdrolüüsiks fenüülalaniini, türosiini ja trüptofaani jääkide juurestl.

Kümotrüpsiin on proteolüütiline ensüüm, mis sünteesitakse rakus inaktiivse tsümogeeni, kümotrüpsinogeeni kujul.

Aktivatsiooni käigus moodustub esmalt p-kümotrüpsiin, mis edasi konverteeritakse a-kümotrüpsiiniks

Küpsel kujul koosneb kümotrüpsiin kolmest polüpeptiidist, mida hoitakse koos ahelate vaheliste disulfiidsidemetega.

1

245

Kümotrüpsinogeen, inaktiivne

trüpsiin

1

245

15

16

p-kümotrüpsiin, aktiivne

kümotrüpsiin

1

16

146

149

13

245

a-kümotrüpsiin, aktiivne

+ Ser14-Arg15, Thr147-Asn148

slide35

Tsümogeenide aktivatsiooni kontroll organismis

Trüpsiin tekib kas autokatalüütiliselt või enteropeptidaasi toimel kaksteistsõrmikus. Pankreases spetsiifiline kompleksi moodustav inhibiitor, akivatsioon aeglane ja tsümogeenid paiknevad spetsiifiliste graanulitena.

Kümotrüpsinogeen, proelastaas, prokarboksüpeptidaasid A ja B ning profosfolipaas A2 aktiveeritakse trüpsiini poolt.

Tsümogeenide inaktiivsus on tingitud aktiivtsentri moodustavate jääkide erinevas konformatsioonis.

slide36

Verehüübesüsteemi proteolüütiline kaskaad

Vere hüübimine- fibriini moodustumine

Protsess vajab mitut ensümaatilist etappi

Paljud ensüümid on sünteesitud inaktiivsetenam selleks et minimaliseerida iseeneslikku hüübimist

Hüübimisprotsessi võidakse initseerida kahte rada kasutades

Väline aktivatsioon- aktiveeritakse koepurustuse tõtu väljaspool veresoont

Sisemine aktivatsioon- aktiveeritakse veresoone kahjustamise tõttu

slide37

Sisemine rada väline rada

XII XII* VII VII*

XI XI* VII kompleks*

IX IX*

VII kompleks* X X*

protrombiin trombiin

fibriin fibrinogeen

Fibriini polümeer

Ühine rada

Trombi tekkimist on võimalikravimitega mõjutada.

Hepariin- antikoagulant

Trombiin suurendab trombiini naturaalse inhibiitori antitrombiinIII toimet. Antitrombiin seob aktiveeritud trombiini tugevasse kompleksi inhibeerides tema toime verehüübekaskaadis

slide38

Ensüümide aktiivsuse regulatsioon

  • Isoensüümid ehk isosüümid
  • Isoensüümid on sageli sarnase ent mitte identse struktuuriga
  • Katalüüsitav reaktsioon on sama
  • Erinevus kineetikas, Km, Vmax
  • Erinevad efektorid ja koensüümi vormid
  • Rakusisene paiknemine ja hulk erinevad
slide39

Isoensüümide regulatsioon

Hästi uuritud näide- laktaadi dehüdrogenaas (LDH). Katalüüsib püruvaadi konversiooni laktaadiks lihastes

LDH on tetrameer, mis sisaldab kahte klassi subühikuid. M ja H

Vastavad subühikud on kodeeritud erinevate geenide poolt, kuid on sarnase aminohappelise järjestusega

Skeletilihasetes- domineerib M4 vorm

Südames- domineerib H4

Maksas on olemas kõik kombinatsioonid M4, M3H, M2H2, MH3 ja H4

Isoensüümid võimaldavad sageli koespetsiifilist regulatsiooni

slide40

Ensümaatilise aktiivsuse kontroll ensüümi hulga abil

(geneetiline kontroll)

Ensüüm

Süntees degradatsioon

Proteolüüs

Transkriptsioon

Translatsioon

slide41

Katalüütiline aktiivsus on valkudel eksperimentaalselt muudetav ja ka tekitatav

Koht suunatud mutagenees (site-directed mutagenesis)

Valgu aminohappelise järjestuse sihipärane muutmine

  • Võimaldab uurida ensüümide struktuuri ja aktiivsuse seoseid
  • Võimaldab disainida uusi ensüüme ja teisi soovitud omadustega valke
  • On võimalik rakendada uute terapeutiliste vahendite saamiseks (näiteks vaktsiinid)
slide42

Katalüütilised antikehad

Antikehad on valgud, nende toime baseerub võõraste substantside tugeval sidumisel

Antikehad sarnanevad selles aspektis ensüümidega, mis seovad tugevalt hüpoteetilist üleminekuolekut

Üleminekuoleku analoog- stabiilne ühend, mille struktuur sarnaneb ebastabiilse hüpoteetilise üleminekuolekuga

slide43

Katalüütilised antikehad

p-nitrobensoaadi metüülestri hüdrolüüs

Eesmärgiks oleks saada antikeha, mis seoks hüpoteetilist tetraeedrilist üleminekuolekut. Üleminekuolek on aga ebastabiilne, analoog on aga lihtsalt valmistatav.

Antikehadest, mis saadi üleminekuoleku analoogi vastu, oli võimalik leida selline, mis katalüüsis estri hüdrolüüsi reaktsiooni, katalüüsi kineetika oli kirjeldatav Michaelis-Menteni võrrandi alusel. Antikeha kiirendas estrite hüdrolüüsi 108-106 korda

slide44

Katalüütiline RNA

Ensümaatiline funktsioon oli pika perioodi jooksul ainult valkudega seotud

1981-1982 kirjeldati esimesed katalüütilised RNAd- ribosüümid

1989- Keemia Nobeli preemia Altman ja Cech

slide45

Ribonukleaas P

  • Esimene avastatud katalüütiline RNA, esineb kõigis organismides
  • Substraadiks inaktiivsed prekursor tRNA molekulid
  • Ribonukleaas P lõikab ära segmendi pretRNA molekulist, tekitades küpse, aktiivse tRNA
  • Ensüüm koosneb väikesest valgust Mw=14000 ja RNA komponendist pikkusega 377 nukleotiidi

RNaas P hüdrolüüsib spetsiifilise fosfodiestersideme pretRNA molekulis

Ensüümi kineetika vastab Michaelis-Menteni võrrandile, teda on vaja väikeses hulgas ja aktiivsuse säilitamiseks on vajalik spetsiifiline tertsiaarne struktuur

slide46

Iseeneslikult splaiseeruvad RNA intronid

Teine avastatud katalüütiline RNA oli Tetrahymena thermophila RNA intronite splaisinguga seotud.

Intron selles algloomas, mis paiknes rRNA geenis, osutus autokatalüütiliseks, katalüüsides iseenda väljalõikamist

Splaisingu protsessis eemaldatakse rRNA geenist intron pikkusega 414 nukleotiidi, mis hiljem protsessitakse 19 nukleotiidi eemaldamisega L-19IVS RNA-ks,

slide47

Haamripea (hammerhead) ribosüümid

Avastati taime RNA viiruste komponentidena

Aktiivne regioon 19-30 nukleotiidi

Iseloomulik molekuli kuju ja funktsioneerimine, millest ka nimi

slide48

Katalüütilise RNA aktiivsuseid

  • Oligonukleotiidide spetsiifiline hüdrolüüs
  • Oligonukleotiidide ühendamine
  • DNA fosfodiestersideme hüdrolüüs
  • RNA järjestusspetsiifiline hüdrolüüs
  • Estrite hüdrolüüs
  • Peptiidsideme moodustamine aminohapete vahel