Regulacja aktywności enzymów

Alternatywny zapis:

[UM] Temperatura 4 szybkość reakcji 10 20 Temperatura 30 wzrost T powyżej 45 0C powoduje gwałtowne spowolnienie reakcji powód: denaturacja białek enzymatycznych 0 = Wartość pH 4 szybkość reakcji 40 optymalna temperatura dla większości enzymów u człowieka 38 OC są enzymy funkcjonujące w komórkach bakterii w gorących źródłach pepsyna 50 temperatura [°C] M 4 6 8 amylaza ślinowa 10 12 pH trypsyna maksymalna aktywność = wąski zakres pH większość enzymów komórkowych pH = 7 Ale: enzymy lizosomów aktywne w środowisku lekko kwaśnym enzymy trawienne = wąskie, typowe dla siebie pH Aktywatory i inhibitory aktywator substancje zwiększające aktywność enzymów nie biorą bezpośredniego udziału w reakcji katalizy Aktywatorami mogą być: jony niektórych metali małe związki organiczne, które znoszą działanie inhibitorów inne enzymy, które aktywują dany enzym inhibitor hamują aktywność enzymów wiążą się one z enzymem, tworzą kompleks enzym- inhibitor wyróżniamy: inhibitory nieodwracalne i odwracalne Inhibitory Inhibitory nieodwracalna Inhibitor nieodwracalny łączy się trwale z enzymem iw ten sposób hamuje jego aktywność. Usunię- cie inhibitora ze środowiska nie przywraca zdolności katalitycz- nych dezaktywowanym cząstecz kom enzymu. substrat Inhibicia enzym Inhibitor nieodwracalny produkty niekompetycyjna Inhibitor niekompetycyjny łączy się odwracalnie z enzymem poza centrum aktywnym. Enzym zwią- zany z inhibitorem jest nieaktywny w centrum aktywnym hamuje reakcję enzymatyczną. Inhibicje to katalitycznie. Inhibicję tę można można ograniczyć przez zwięk ograniczyć przez usunięcie inhibi- szenie stężenia substratu. tora ze środowiska. odwracalna kompetycyjna Inhibitor kompetycyjny konkuruje z substratem o centrum aktywne enzymu. Związanie inhibitora inhibitor nieodwracalny nieaktywny enzym Inhibitor nieodwracalny trwale dezaktywuje enzym. Inhibicji tej nie można cofnąć. trwale (kowalencyjnie) łączy się z enzymem całkowita i nieodwracalna utrata właściwości katalitycznych zalicza się do nich: trucizny (cyjanek potasu), jony metali ciężkich inhibitor odwracalny łączą się z enzymem nietrwale (odwracalnie) blokują jego aktywność do momentu dysocjacji kompleksu El wyróżnia się wśród nich: inhibitory kompetencyjne inhibitory niekompetencyjne Inhibitor odwracalny Inhibitor kompetencyjny inhibitor kompetycyjny enzym produkty substrat Inhibitor kompetycyjny konkuruje z substratem o centrum aktywne enzymu. = - należą do nich antywitaminy - blokują enzym przez co dana witamina nie może być wykorzystana przez organizm substrat Inhibitor niekompetencyjny enzym produkty inhibitor niekompetycyjny Inhibitor niekompetycyjny łączy się nietrwale z enzymem w innym miejscu niż centrum aktywne. ma inną budowę niż substrat niektóre metabolity jony metali ciężkich Inne sposoby regulacji aktywności enzymów proteoliza pepsynogen niskie pH usuwany fragment proenzymu enzym nieaktywny Aktywacja pepsynogenu - proenzymu pepsyny - zachodzi pod wpływem bardzo niskiego pH soku żołądkowego (pH ok. 2) lub pod wpływem innych, aktywnych już cząsteczek pepsyny (tzw. autoaktywacja). Fosforylacja i defosforylacja regulacja powstawania i degradacji enzymów Inne sposoby regulacji aktywności enzymów ATP KINAZA pepsyna FOSFORYLACJA DEFOSFORYLACJA FOSFATAZA ADP centrum aktywne P Fosforylacja i defosforylacja umożliwiają szybką i odwracalną aktywacje lub dezaktywację enzymu. Dzięki temu mechanizmowi komórka może szybko dostosować swój metabolizm do aktualnego zapotrzebowania H₂O enzym aktywny Fosforylacja - dołączenie grup fosforanowych do białka; zwiększenie aktywności enzymów; kinazy Defosforylacja - odłączenie grup fosforanowych od białka; obniżenie aktywności enzymu; fosfatazy Protiolige pepsynogen niskie pH pepsyna usuwany fragment proenzymu centrum aktywne Aktywacja pepsynogenu - proenzymu pepsyny - zachodzi pod wpływem bardzo niskiego pH soku żołądkowego (pH ok. 2) lub pod wpływem innych, aktywnych już cząsteczek pepsyny (tzw. autoaktywacja). wytwarzanie enzymów w formie nieaktywnej są to proenzymy lub zymogeny są aktywowane podczas proteolizy Proteoliza hydroliza jednego lub kilku konkretnych wiązań peptydowych. Forma aktywacji jest jednorazowa i nieodwracalna. Aktywacja w miejscu i w momencie kiedy są potrzebne. Ochrona tkanek przed uszkodzeniem - samostrawieniem. Regulacja ekspresji genów kodujących enzymy uruchamianie i wyłączanie odczytywania informacji genetycznej następuje w odpowiedzi na sygnał sygnał cząsteczki sygnałowe Kontrola syntezy enzymów rozpoznanie np. przez receptory w błonach lizosomów i rozkład przy udziale enzymów proteolitycznych Inny sposób likwidowania białek: ubikwitynozależna degradacja białek oznakowanie białek przeznaczonych do zniszczenia przez przyłączenie do nich ubikwityny degradacja ma miejsce w obrębie proteasomu Kontrola degradacji enzymów Kontrola degradacji enzymów ubikwityna nieprawidłowe białko białko z przyłączoną ubikwityna E1 proteasom Regulacja przebiegu szlaków metabolicznych Mechanizm hamowania przez sprzężenie zwrotne hamowanie E2 с E3 uwolnienie proteasomu D rozklad białka w obrębie proteasomu ubikwityny p produ produkty rozkladu bialka - końcowy produkt jest inhibitorem enzymu wcześniejszego etapu