CZĘŚĆ I.

 WYBRANE ZAGADNIENIA BIOCHEMII 

Biochemia  jest  nauką  zajmującą  się  poznaniem  budowy  chemicznej  składników  organizmów 

żywych  oraz  przemian,  jakie  w  nich  zachodzą.  Tradycyjnie  biochemię  dzieli  się  na  dwa  działy,  a 
mianowicie: 

1) biochemię statyczną 
2) biochemię dynamiczną. 
Pierwszy  z  tych  działów  skupia  uwagę  na  strukturze  i  właściwościach  związków  chemicznych 

znajdowanych w przyrodzie ożywionej i stąd coraz częściej nazywany bywa chemią bioorganiczną. 

Z  kolei  biochemia  dynamiczna  za  pomocą  metod  chemicznych  wyjaśnia  istotę  procesów 

przemiany materii i stąd identyfikuje się ją z metabolizmem komórkowym. 

Ponieważ każdy organizm ma pewne odrębne właściwości, biochemię w zależności od badanego 

obiektu dzieli się na: 

1) biochemię drobnoustrojów, 
2) biochemię roślin 
3) biochemię zwierząt. 
Z  tych  trzech  podstawowych  działów  wyodrębnia  się  dalsze  bardziej  wąskie  specjalistyczne 

kierunki (np. biochemia człowieka, biochemia bakterii itd.). 

W  rozdziale  tym,  w  formie  zwięzłego  kompendium,  omówiono  jedynie  wybrane  zagadnienia 

biochemii związane bezpośrednio z problematyką poruszaną w kolejnych rozdziałach tej książki. Tak, 
więc, przede wszystkim, ma on ułatwić ich studiowanie, a nie zastąpić podręczników niezbędnych do 
dokładnego i systematycznego przyswajania wiedzy biochemicznej. 

ROZDZIAŁ 1.

 CHEMIA BIOORGANICZNA 

Jak  już  wspomniano,  biochemia  zajmuje  się  m.in.  ustaleniem  budowy  chemicznej  składników 

żywych  organizmów.  Ustalono,  że  do  najbardziej  rozpowszechnionych  w  organizmach  żywych 
związków  należą:  sacharydy,  białka  (w  tym  enzymy)  i  tłuszczowce.  Wśród  innych  na  uwagę 
zasługują:  kwasy  nukleinowe,  witaminy,  hormony,  barwniki  (m.in.  pirolowe  i  karotenoidy), 
glikozydy,  alkaloidy  i  kwasy  organiczne.  Ich  budowa  zostanie  omówiona  w  kolejnych  rozdziałach. 
Przy jej rozpatrywaniu, w  większości  przypadków,  konieczne jest  uwzględnienie  zjawiska izomerii. 
Dlatego też pierwszy rozdział poświęcony zostanie omówieniu tego niezwykle ważnego zagadnienia. 

1. Izomeria 

Izomeria polega na występowaniu związków o identycznym składzie atomowym, a różniących się 

jedynie sposobem, kolejnością lub miejscem powiązania atomów albo ich rozmieszczeniem (lub ich 
grup)  w  przestrzeni.  Cząsteczki  takich  związków  nazywane  są  i zo me r a mi .  Znanych  jest  kilka 
różnych  odmian  izomerii.  Tu  zostaną  omówione  jedynie  te  odmiany,  które  mają  znaczenie  z 
biochemicznego  punktu  widzenia,  a  przede  wszystkim  będą  przydatne  przy  studiowaniu  dalszych 
rozdziałów podręcznika (m.in. przy nazewnictwie enzymów). 

Regioizomery (izomery pozycyjne) to izomery różniące się jedynie rozmieszczeniem tych samych 

grup  atomów  (np.  grup  funkcyjnych,  podstawników)  w 
podstawowym  szkielecie  cząsteczki.  Mogą  one  różnić  się 
właściwościami  fizyko-chemicznymi,  ale  przede  wszystkim 
najczęściej  wykazują  diametralnie  różne  właściwości 
biologiczne. 

Przykładem 

regioizomerów 

może 

być 

mieszanina dwu diestrów etylowych glicerolu. 

C H

2

- CO OC

2

H

5

C H

2

- CO OC

2

H

5

C H- CO OH

C H

2

- CO OC

2

H

5

C H

2

- CO OH

C H- CO OC

2

H

5

I

II

regioizomery

Tautomery  (izomery  funkcyjne  -  różnią  się  obecnością  w  cząsteczce  odmiennych  grup 

funkcyjnych)  to  dwa  izomery,  które  przechodzą  nawzajem  w  siebie  w  wyniku  przesunięcia  atomu 
wodoru  z  jednoczesnym  przemieszczeniem  układu  wiązań  w  cząsteczce.  Zjawisko  występowania 
obok siebie takich izomerów nazywamy t a u t o me r i ą. Stan równowagi pomiędzy tautomerami kwasu 
pirogronowego można zapisać następująco: 

Odmiana  ketonowa  większości  tautomerów jest  znacznie  trwalsza i  stąd stan równowagi  reakcji 

przesunięty jest na jej korzyść. 

-izomery  to  dwa  izomery  różniące  się  położeniem 

podwójnego  wiązania  (lub  kilku  takich  wiązań)  w 
cząsteczce, np.: 

Stereoizomeria

Stereoizomeria,  czyli  izomeria  przestrzenna  jest  związana  z  różnym  przestrzennym 

rozmieszczeniem  atomów  (lub  grup  atomów)  i  układem wiązań  w  cząsteczce.  Według  klasycznego 
podziału obejmuje ona izomerię geometryczną i izomery optyczne.

Izomery cis-trans -izo me r y  ge o me t r yc zn e ,  zaliczane  do  stereoizomerów  -  różnią  się 

konfiguracją,  czyli  przestrzennym  położeniem  wyróżnionych  atomów  względem  wybranej 
płaszczyzny, przy czym przyjmuje się, że atomy te  nie  mają możliwości  swobodnego obrotu wokół 
podwójnego  wiązania  (np.  w  alkenach)  lub  –  w  związkach  cyklicznych  –  wokół  wiązania  C-C. 
Izomery, w których takie same lub wyróżnione atomy (albo grupy atomów) znajdują się po tej samej 
stronie są nazywane odmianami cis, po przeciwnych stronach – odmianami trans. Izomery cis-trans
mogą różnić się nieco właściwościami fizyko-chemicznymi, natomiast ich właściwości biologiczne są 
z reguły całkowicie różne. 

Izomery  optyczne  lub  ogólnie  związki  optycznie  czynne,  tj.  skręcające  w  różny  sposób 

płaszczyznę światła spolaryzowanego Ta właściwość jest konsekwencją obecności w ich cząsteczkach 
centrum chiralnego. Chiralność,  to właściwość obiektu polegająca na tym, iż nie  pokrywa się  on ze 
swoim  odbiciem  w  zwierciadle  płaskim.  Z  reguły  centrum  chiralne  izomerów  optycznych  stanowi 
asymetryczny (chiralny)  atom lub  atomy węgla (oznaczone na rysunkach gwiazdką), wokół których 
może  występować  różna  konfiguracja,  czyli  przestrzenne  rozmieszczenie  innych  atomów  lub  grup 
atomów. 

CH

2

=C-COOH

OH

CH

3

-C-COOH

O

odm iana ketonowa

odm iana enolowa

tautomery

CH

3

C

C

CH

3

H

H

H

C

C

CH

3

H

3

C

H

cis

-buten-2

trans

-buten-2

OH

OH

cis

-cyklopentano-

-1,2-diol

trans

-cyklopentano-

-1,2-diol

OH

OH

cis-trans

izomery

CHO

C*

H

CH

2

OH

CHO

C*

CH

2

OH

H

OH

OH

aldehyd L(-)-glicerynowy

aldehyd D(+)-glicerynowy

CHO

C*

CH

2

OH

HO

H

płaszczyzna

zwierciadła

CHO

C*

HO

H

CH

2

OH

-izomery

 - buten

1

CH

2

=CH-CH

2

-CH

3

 - buten

2

CH

3

-CH=CH-CH

3

Izomery optyczne dzieli się na prawoskrętne (+) lub lewoskrętne (-), w zależności od kierunku, w 

którym  skręcają  płaszczyznę  światła  spolaryzowanego.  W  celu  ujednolicenia  przedstawiania  ich 
konfiguracji za wzorce przyjęto prawo- i lewoskrętne aldehydy glicerynowe. Grupa aldehydowa jest 
lokowana na „górze” wzoru, natomiast grupę hydroksylową umieszcza się po lewej stronie (z punktu 
widzenia  patrzącego),  otrzymując  w  ten  sposób  wzór  aldehydu 

L(-)-glicerynowego,  lub  po  prawej, 

otrzymując wzór aldehydu D-(+)-glicerynowego.

Enancjomery,  to  pary  prawo-  i  lewoskrętnych  izomerów  optycznych,  stanowiących  wzajemne 

odbicie  w  lustrze.  Ich  właściwości  fizyko-chemiczne  są  identyczne,  z  wyjątkiem  zdolności  do 
kierunku  skręcania  płaszczyzny  światła  spolaryzowanego.  Natomiast  różnią  się  właściwościami 
biologicznymi.  Np.  pleśnie  Penicillium  glaucum  z  roztworu  racemicznego  winianu  amonowego 
zużywają wyłącznie odmianę prawoskrętną. 

Racemat  (postać  racemiczna)  to  mieszanina  równych  ilości  cząsteczek  enancjomerów,  nie 

wykazująca aktywności optycznej (z uwagi na kompensację) oznaczana znakiem (±) lub literami 

D

,

L

-

umieszczanymi przed nazwą lub wzorem związku chemicznego. 

Racemizacja, to zjawisko polegające na wzajemnym przekształcaniu się jednego enancjomeru w 

drugi, aż do ustalenia się równowagi ilościowej pomiędzy obu odmianami. 

Diastereoizomery to izomery optyczne nie będące wzajemnymi odbiciami w lustrze. Różnią się 

właściwościami fizyko-chemicznymi i biologicznymi. Poniżej przedstawione są konfiguracje czterech 
stereoizomerów kwasu 2,3-dihydroksymasłowego. Wzory (I) i (II) oraz (III) i (IV) przedstawiają pary 
enancjomerów, które w stosunku do siebie nawzajem są d i a s t e r e oi zo me r a mi . 

Mezo-izomery.  Niektóre  związki,  pomimo  obecności  asymetrycznych  atomów  węgla,  są 

nieczynne optycznie na skutek wewnętrznej kompensacji; nazywamy je związkami mezo. Przykładem 
takiego związku jest kwas mezowinowy, który jest diastereoizomerem w stosunku do swoich odmian 
prawo- i lewoskrętnej. 

* * *

Niektóre inne aspekty stereoizomerii poruszone zostaną w następnym rozdziale, przy omawianiu 

sacharydów. 

C

C

COOH

CH

3

H

*

*

H

OH

OH

C

C

COOH

CH

3

*

*

HO

HO

H

H

OH

C

C

COOH

CH

3

*

*

HO

H

OH

HO

H

C

C

COOH

CH

3

*

*

(I)

(II)

(III)

(IV)

enancjomery

enancjomery

diastereoizomery

diastereoizomery

enancjomery

OH

HO

H

*

*

C

C

COOH

COOH

OH

HO

H

*

*

C

C

COOH

COOH

kwas

L(+)-winowy

kwas

D(-)-winowy

C

C

COOH

H

*

*

H

OH

OH

COOH

zwierciadlo

180o

kwas mezowinowy

2. Węglowodany (sacharydy) 

Duża  grupa  związków  zaliczanych  do  węglowodanów,  zwana  jest  również  sacharydami  lub 

cukrami.  Termin  „węglowodany”  obejmuje  monosacharydy  (cukry  proste),  oligosacharydy, 
polisacharydy oraz związki pokrewne (aminocukry, kwasy uronowe, itp.). Natomiast  do innych klas 
związków  chemicznych  zalicza  się  glikozydy  aglikonowe  (sacharyd  połączony  wiązaniem 
glikozydowym z aglikonem – związkiem niecukrowym), np. nukleozydy, glikozydy roślinne, itp. W 
tabeli wymieniono sacharydy najczęściej spotykane w przyrodzie. 

Tabela 1.1. Klasyfikacja sacharydów najczęściej spotykanych w przyrodzie.

Monosacharydy

Pentozy

Heksozy

Oligosacharyd

y

Polisacharydy

Pochodne 

polisacharydó

w

aldo
Arabinoza
Ksyloza
Ryboza

keto
Rybuloza
Ksyluloza

aldo
Glukoza
Mannoza
Galaktoza

keto
Fruktoza
Sorboza

disacharydy
Sacharoza
Laktoza
Maltoza
Celobioza

trisacharydy
Rafinoza

pentozany
Araban
Ksylan

heksozany
Skrobia
Glikogen
Celuloza

Hemicelulozy
Pektyny
Aminocukry

W  skład  węglowodanów  wchodzą:  węgiel,  wodór  i  tlen.  Z  chemicznego  punktu  widzenia  są  to 

alkohole  wielowodorotlenowe,  zawierające  w  cząsteczce  grupę  aldehydową  (aldozy)  lub  grupę 
ketonową (ketozy). 

Związki  zbudowane  z  jednej  cząsteczki  aldozy  lub  ketozy  nazywa  się  monosacharydami.  Ich 

charakterystyczną cechą jest obecność w cząsteczkach asymetrycznych atomów węgla (oznaczonych 
na  rysunku  gwiazdką),  co  warunkuje  istnienie  izomerów  przestrzennych,  czynnych  optycznie  tzn. 
skręcających  płaszczyznę  światła  spolaryzowanego  w  lewo  (-)  lub  prawo  (+).  Ich  konfigurację 
przestrzenną  (wywodzącą  się  od  aldehydu  glicerynowego)  rozróżnienia  się  na  podstawie  układu  na 
przedostatnim węglu, dodając  przed nazwą monosacharydu literę 

D

 lub 

L

.  Izomery 

D

 i 

L

 różnią się 

między sobą właściwościami chemicznymi i fizycznymi. 

W  środowisku  alkalicznym  monosacharydy  występują  w  formie  łańcuchowej,  natomiast  w 

kwaśnym  lub  obojętnym  w  formie  pierścieniowej  (półacetalowej):  piranozowej  (sześcioczłonowy 
pierścień) lub furanozowej (pięcioczłonowy pierścień). 

C*

C

O

1

C

*

2

C

CH

2

-OH

H

H

H

OH

OH

HO

3

4

5

6

*

D(-)-fruktoza

ketoheksoza

CH

2

-OH

C*

C

O

1

C

*

2

C

CH

2

-OH

H

H

H

OH

OH

HO

3

4

5

6

*

H

C

OH

H

D(+)-glukoza

aldoheksoza

*

szereg

D

C*

CH

2

OH

H

OH

C*

CH

2

OH

HO

H

szereg

L

-

D

-fruktofuranoza

6

5

4

3

HO

OH

H

H

H

CH

2

-OH

C

O

2

C

1

C

C

HO

CH

2

-OH

wzór pionowy

C

O

C

C

C

HOH

2

C

H

H

H

OH

OH

OH

1

2

3

4

5

6

CH

2

OH

wzór Hawortha

-

D

-glukopiranoza

H

OH

C

HO

OH

H

H

H

CH

2

-OH

C

O

C

C

1

2

3

4

5

6

H

C

OH

wzór pionowy

6

5

4

3

2

1

C

C

O

C

C

C

CH

2

OH

HO

H

H

OH

H

H

H

OH

OH

wzór Hawortha

Pierścień  furanozowy  jest  w  zasadzie  płaski, 

natomiast pierścień piranozowy nie leży na płaszczyźnie, 
lecz  na  powierzchni  pofałdowanej,  przypominającej 
formę krzesełkową cykloheksanu. 

Monosacharydy 

w 

postaci 

cyklicznej 

mają 

dodatkowo  jeden  asymetryczny  atom  węgla  więcej,  co 
powoduje powstanie nowych izomerów (tzw. anomerów 

-  i  -).  Jeśli  grupa  hydroksylowa  przy  pierwszym 
atomie  węgla  cyklicznej  postaci  cukru,  czyli  grypa 
półacetalowa  –OH,  jest  skierowana  przestrzennie  tak 
samo jak grupa wodorotlenowa przy atomie drugim, to izomer (anomer) ten oznaczamy 

, jeśli jest 

skierowana przeciwnie, izomer nosi nazwę 

. 

Glukoza  wykazuje  zjawisko  mutarotacji:  w  odpowiednich  warunkach  izomery 

-  i  -  mogą 

przechodzić jeden w drugi. Związki, w skład których wchodzą izomery 

- lub - różnią się znacznie 

między sobą wieloma właściwościami (np. amyloza zbudowana jest z 

-glukozy, a celuloza w sposób 

analogiczny z 

-glukozy). 

Grupa hydroksylowa półacetalowa, czyli leżąca przy pierwszym atomie węgla piranozowej postaci 

cukru  lub  przy  drugim  furanozowej  postaci,  ze  względu  na  swoją  reaktywność  chemiczną,  jest 
odpowiedzialna za tworzenie wiązań O-glikozydowych, N-glikozydowych i S-glikozydowych. 

Dwie  aldozy  (np. 

D

-glukoza  i 

D

-mannoza)  różniące  się  jedynie  konformacyjnym  położeniem 

grupy  –OH  przy  drugim  atomie  węgla  (sąsiadującym  z  grupą  aldehydową)  nazywa  się  epimerami. 
Epimeryzacja to przekształcanie jednej takiej aldozy w drugą. 

Uwaga. Przy nazewnictwie enzymów, dla wygody, pojęcie epimeryzacji rozszerzono i dwie aldozy różniące 

się jedynie przestrzennym położeniem jednej grupy –OH przy którymś z asymetrycznych atomów węgla traktuje 
się  jako  epimery.  Np.  nazwa  „4-epimeraza  UDP-glukozowa”  wskazuje,  że  enzym  może  przy  czwartym  atomie 
węgla dokonać epimeryzacji (w tym konkretnym przypadku przekształca UDP-1-glukozę w UDP-1-galaktozę). 

2.1. Monosacharydy

Związki zbudowane z jednej cząsteczki aldozy lub ketozy nazywa się ogólnie monosacharydami 

(monozami) lub cukrami prostymi. W zależności od ilości atomów węgla w cząsteczce dzieli się je na 
triozy, tetrozy, pentozy, heksozy, itd. 

Triozy. 

Spośród  trioz  w  przyrodzie  występuje  dihydroksyaceton  i  oba  izomery 

D

-  i 

L

-  aldehydu 

glicerynowego. 

C

C

O

C

C

C

H

H

HO

H

OH

H

H

CH

2

OH

HO

OH

wzor konformacyjny Reeves`a

/

-

D

-glukopiranoza

OH

OH

H

H

H

OH

H

H

HO

CH

2

OH

C

C

O

C

C

C

1

2

3

4

5

6

OH

OH

H

H

H

OH

H

H

HO

CH

2

OH

C

C

O

C

C

C

1

2

3

4

5

6

*

*

-

D

-glukopiranoza

-

D

-glukopiranoza

dihydroksyaceton

aldehyd

L-glicerynowy

CH

2

-OH

C

O

CH

2

-OH

CHO

C

CH

2

OH

HO

H

CHO

C

CH

2

OH

H

OH

aldehyd

D-glicerynowy

Związki  te  w  postaci  estrów  fosforanowych  tworzą  się  w  zielonych  częściach  roślin  podczas 

fotosyntezy, w organizmach zwierzęcych między innymi podczas glikolizy oraz podczas fermentacji 
alkoholowej. 
Tetrozy

Spośród  tetroz  na  uwagę  zasługują 

D

-erytroza,  która  pojawia  się  w  cyklu  pentozowym,  a  także 

podczas fotosyntezy w zielonych częściach roślin w postaci estru fosforanowego oraz izomery 

D

- i 

L

-

treozy tworzące się podczas degradacji izomerów 

D

- i 

L

- kwasu ksylonowego. 

Pentozy 

Pentozy występują obficie w przyrodzie. Tworzą się one w organizmach zwierzęcych i roślinnych 

w  znacznych  ilościach  i  to  zarówno  w  stanie  związanym,  jako  O-glikozydy,  N-glikozydy  lub 
wielocukry zwane pentozanami, jak i w stanie wolnym. 

D

-ryboza i 

D

-dezoksyryboza są składnikami kwasów nukleinowych. 

D

-rybuloza, m.in. jest związkiem, który przyłącza CO

2

 podczas fotosyntezy cukrów, w pierwszej 

fazie procesu. 

L

-arabinoza  jest  jednym  z  nielicznych 

L

-  cukrów  występujących  w  przyrodzie.  W  postaci 

spolimeryzowanej jest składową częścią m.in. śluzów, gum roślinnych, pektyn i hemiceluloz. 

D

-ksyloza,  zwana  dawniej  cukrem  drzewnym,  występuje  w  drewnie  w  postaci  polisacharydu 

ksylanu, będącego składnikiem hemiceluloz. 

D

-ksyluloza  pojawia  się  w  postaci  fosforanu  podczas  wzajemnych  przemian  pentoz  w  cyklu 

pentozowym.

Na uwagę zasługuje również 

L

-ramnoza (uważana za metylopentozę), składnik wielu glikozydów i 

antocyjanów. 

Heksozy 

Obok wymienionych wcześniej  glukozy i fruktozy do najszerzej rozpowszechnionych w świecie 

ożywionym monosacharydów z tej grupy należą: 

D

-mannoza i 

D

-galaktoza. 

CHO

CH

2

OH

C

H

OH

C

H

OH

C

HO

H

C

HO

H

CHO

C

H

OH

CH

2

OH

C

H

OH

C

HO

H

C

HO

H

C

H

OH

C

H

C

H

OH

C

HO

H

C

HO

H

COOH

O

CH

2

OH

C

HO

H

HO

OH

H

H

C

O

C

C

CH

2

OH

D

-mannoza

D

-galaktoza

L

-sorboza

kwas

galakturonowy

C

OH

H

CHO

CHO

C

HO

H

CH

2

OH

C

H

OH

C

HO

H

CH

2

OH

C

H

OH

CHO

C

HO

H

CH

2

OH

D-treoza

D-erytroza

L-erytroza

CH

2

OH

C

H

OH

C

OH

H

CHO

C

HO

H

D-ksyloza

CH

2

OH

C

O

CH

2

OH

C

H

OH

C

HO

H

D-ksyluloza

C

H

OH

CH

3

C

HO

H

C

OH

H

CHO

C

HO

H

L-ramnoza

C

HO

H

CH

2

OH

C

OH

H

CHO

C

HO

H

L-arabinoza

CHO

CH

2

OH

C

H

OH

C

H

OH

CH

2

D-dezokyryboza

C

OH

H

CHO

CH

2

OH

C

H

OH

C

H

OH

D-ryboza

D-rybuloza

CH

2

OH

C

O

CH

2

OH

C

H

OH

C

H

OH

D

- gl u ko za   jest  najpospolitszą  aldozą.  Występuje  w  stanie  wolnym  w  owocach,  kwiatach, 

miodzie,  krwi.  Jest  częścią  składową  wielu  oligosacharydów  (sacharozy,  maltozy,  laktozy).  W 
olbrzymich  ilościach  występuje  jako  składnik  polisacharydów,  przede  wszystkim  skrobi,  glikogenu, 
celulozy. 

D

-f r u kt o za , najważniejsza z ketoz, w stanie wolnym występuje w owocach, zielonych częściach 

roślin, miodzie. Jest częścią składową sacharozy, rafinozy oraz polisacharydów – inuliny, lewanu. 

D -

ga l a kt o za   w  stanie  wolnym  spotykana  bywa  rzadko  (m.in.  owoce  bluszczu).  Jest  częścią 

składową  disacharydu  zwierzęcego  –  laktozy  oraz  dwóch  innych  oligosacharydów  –  melibiozy  i 
rafinozy. Szczególnie szeroko są rozpowszechnione pochodne zawierające kwas galakturonowy takie,
jak: agar, gumy, pektyny oraz polisacharydy otoczek bakteryjnych. 

D -

ma n n o za   w  stanie  wolnym  występuje  raczej  wyjątkowo,  np.  w  skórkach  pomarańczy. 

Spotykana  bywa  natomiast  w  postaci  polisacharydów  o  budowie  glikozydowej,  zwanych 
mannozydami. Do pospolitszych mannozydów należy mannan, występujący w łupinach orzechów, w 
drożdżach.  Polisacharyd  zbudowany  z  kwasu  mannurowego  (pochodnej  mannanu)  występuje  dość 
powszechnie w wodorostach morskich. 

D  -

s o r b o za , również jedna z heksoz zasługująca na uwagę (z uwagi na jej wykorzystanie jako 

podstawowego  surowca  do  produkcji  witaminy  C),  występuje  jako  produkt  utlenienia  sorbitolu 
obecnego w soku nasion jarzębiny. 

2.2. Oligosacharydy 

Monosacharydy mogą kondensować tworząc disacharydy (zbudowane z dwóch cząsteczek cukru 

prostego), trisacharydy, tetrasacharydy, itd. o ogólnej nazwie oligosacharydów (połączenie od 2 do 10 
cząsteczek monosacharydów). Charakter i właściwości powstałego cukru zależą od ilości połączonych 
monosacharydów,  samych  monosacharydów,  z  jakich  zbudowany  jest  cukier  złożony,  rodzaju 
wiązania  glikozydowego  z  punktu  widzenia  konfiguracji 

-  lub  -  i  wreszcie  od  miejsca  ich 

połączenia, tzn. miejsca grupy wodorotlenowej jednego z monosacharydów, która utworzyła wiązanie 
glikozydowe  (połączone  mostkiem  tlenowym)  z  grupą  hydroksylową  półacetalową  drugiego 
monosacharydu. 

Disacharydy 

Disacharyd może być zbudowany z dwóch jednakowych lub różnych monosacharydów. Jeżeli w 

wiązaniu  glikozydowym  wzięły  udział  obie  grupy  hydroksylowe  półacetalowe  połączonych 
monosacharydów (jak ma to miejsce np. w sacharozie), to taki disacharyd nie wykazuje właściwości 
redukujących. Jeżeli w utworzonym disacharydzie jedna z grup hydroksylowych półacetalowych jest 
nadal wolna (np. w maltozie), to taki disacharyd wykazuje właściwości redukujące.

Do  najczęściej  spotykanych  w  przyrodzie  disacharydów  należą:  sacharoza,  maltoza,  laktoza, 

celobioza, trehaloza. 

Sacharoza,  zwana  również  cukrem  trzcinowym  lub  buraczanym,  zasługuje  na  szczególne 

wyróżnienie wśród disacharydów, z uwagi na szerokie rozpowszechnienie w przyrodzie. Występuje w 
liściach,  łodygach,  nasionach,  owocach,  korzeniach  i  bulwach  różnych  roślin.  Jej  zawartość  w 
łodygach trzciny cukrowej i bulwach buraków cukrowych może dochodzić do 24%. Znaczne jej ilości 
zawiera miód naturalny. 

Zbudowana  jest  z  jednej  cząsteczki 

-D-glukozy  i  jednej  cząsteczki  -D-fruktozy  połączonych 

wiązaniem  1-2  i  stąd  jej  nazwa 

-1-

D

-glukopiranozylo-

-2-

  D

-fruktofuranozyd.  Jest  cukrem  nie 

redukującym. 

6

5

4

3

2

1

C

C

O

C

C

C

O

CH

2

OH

HO

H

H

OH

H

H

H

OH

CH

2

OH

6

5

4

3

2

1

OH

OH

H

H

H

HOH

2

C

C

O

C

C

C





sacharoza

rafinoza

6

sacharoza

CH

2

OH

6

5

4

3

2

1

OH

OH

H

H

H

HOH

2

C

C

O

C

C

C





5

4

3

2

1

C

C

O

C

C

C

CH

2

O

HO

H

H

OH

H

H

H

OH

v

melibioza

6

5

4

3

2

1

CH

2

O H

HO

H

H

OH

H

H

H

OH



O

C

C

C

O

C

C

^

6

5

4

3

2

1

C

C

O

C

C

C

CH

2

OH

HO

H

H

OH

H

H

H

OH

OH

OH

H

H

H

OH

H

H

CH

2

OH

C

C

O

C

C

C

1

2

3

4

5

6

O



, 

maltoza

Maltoza cukier słodowy, tworzy się podczas enzymatycznego rozpadu skrobi. Jest 

-glikozydem 

zbudowanym  z  dwóch  cząsteczek  glukozy  połączonych  wiązaniem 

-1,4  i  stąd jej  nazwa  -1,4-

D

-

glukopiranozylo-glukopiranozyd. Jest cukrem redukującym. 

Celobioza  w  stanie  wolnym  nie  znaleziona  w  przyrodzie.  Powstaje  podczas  enzymatycznej 

hydrolizy  celulozy.  Jest 

-glikozydem  zbudowanym  z  dwóch  cząsteczek  glukozy  połączonych 

wiązaniem 

-1,4 i stąd jej nazwa -1,4-

D

-glukopiranozylo-glukopiranozyd. Jest cukrem redukującym. 

Laktoza, czyli cukier mlekowy, jest związkiem dobrze znanym, występującym w mleku ssaków. 

Zbudowanym  jest  z  galaktozy  i  glukozy  połączonych  wiązaniem 

-1  od  strony  galaktozy i  stąd  jej 

nazwa 

-1,4-

D

-galaktopiranozylo-glukopiranozyd. Jest cukrem redukującym. 

Spośród  innych  disacharydów  wypada  wspomnieć  o  melibiozie,  zbudowanej  z  galaktozy  i 

glukozy, połączonych wiązaniem 

-1 od strony galaktozy i stąd jej nazwa -1,6-

D

-galaktopiranozylo-

glukopiranozyd. Jest cukrem redukującym.

Rafinoza, trisacharyd występujący w burakach cukrowych, który podczas ich przeróbki gromadzi 

się w melasie. Zbudowana jest z galaktozy, połączonej wiązaniem 

-1,6 z glukozą, a ta wiązaniem -

1-

-2 z fruktozą. Jest cukrem nie redukującym.

6

5

4

3

2

1

CH

2

OH

HO

H

H

OH

H

H

H

OH



celobioza

OH

OH

H

H

H

OH

H

H

CH

2

OH

C

C

O

C

C

C

O

C

C

C

O

C

C

1

2

3

4

5

6

6

5

4

3

2

1

CH

2

OH

HO

H

H

OH

H

H

H

OH



OH

OH

H

H

H

OH

H

H

CH

2

OH

C

C

O

C

C

C

O

C

C

C

O

C

C

1

2

3

4

5

6

laktoza

2.3. Polisacharydy

Polisacharydy  zbudowane  są  z  setek  a  nawet  tysięcy  połączonych  ze  sobą  cząsteczek 

monosacharydów,  tworząc  jedną  olbrzymią  cząsteczkę.  Ich  skład  z  reguły  przedstawia  się  wzorem 
sumarycznym:  (C

6

H

10

O

5

)

n

.  Są  szeroko  rozpowszechnione  w  przyrodzie.  Niektóre,  jak  skrobia  i 

celuloza,  spotykane  są  powszechnie  u roślin.  Do  związków  pokrewnych polisacharydom zalicza  się 
także hemicelulozy, aminocukry i pektyny. 

Skrobia  jest  szeroko  rozpowszechniona  w  świecie  roślinnym;  jest  zawarta  w  ziarnach  zbóż  i 

bulwach  roślin.  Skrobia  jest  mieszaniną  dwóch  polisacharydów:  rozpuszczalnej  w  wodzie  amylozy 
(około 20%) oraz nierozpuszczalnej w wodzie amylopektyny (około 80%). 

A m y l o z a   zbudowana  jest  z  reszt  α-D-glukopiranoz  połączonych  wiązaniem  α-1,4-

glikozydowym. Jej łańcuch jest nie rozgałęziony. 

A m y l o p e k t y n a ,  podobnie  jak  amyloza,  zbudowana  jest  z  reszt  glukopiranozy  połączonych 

wiązaniami  α-1,4-glikozydowymi.  W  przeciwieństwie  do  amylozy  jest  jednak  rozgałęziona;  od  jej 
głównego  łańcucha,  co  24-30  reszt  glukozowych,  odchodzą  łańcuchy  boczne  utworzone  przez 
wiązania α-1,6-glikozydowe. Jej budowę można schematycznie przedstawić następująco: 

Dekstryny  są  produktem  częściowej  hydrolizy  skrobi.  Biorąc  pod  uwagę  ciężar  cząsteczkowy 

można je uszeregować następująco: 

Glikogen,  zapasowy  węglowodan  zwierząt,  o  bardziej  rozgałęzionych  łańcuchach  aniżeli 

amylopektyna; co 8-12 reszt glukozowych pojawia się rozgałęzienie utworzone przez wiązanie 

-1,6-

glikozydowe. 

Dekstran to wielocukier o masie cząsteczkowej od 40 do 200 kDa, którego budowa przypomina 

amylopektynę. Większość cząsteczek glukozy połączona jest jednak wiązaniem 

-1,6-glikozydowym, 

a tylko nielicznie występują wiązania 

-1,4 (około 10%).

Inulina,  zbudowana  podobnie  jak  skrobia  z  tym,  że  jest  polifruktozofruktozydem.  Reszty 

fruktofuranozydowe połączone są za sobą wiązaniem 

-1,2-glikozydowym. 

Pulullan, polisacharyd zbudowany z 

cząsteczek  maltotriozy  połączonych 
wiązaniem 

-1,6-glikozydowym. 

Schematycznie  jego  budowę  można 
przedstawić następująco:

Celuloza,  szeroko  rozpowszechnio-

na w przyrodzie, jako główny składnik ścianek komórkowych roślin. Pod względem chemicznym nie 
jest jednorodnym  związkiem, lecz  można ją  zaklasyfikować do przynajmniej dwóch głównych klas, 
alfa  i  beta. 

-Celuloza  rozpuszcza  się  w  17%  roztworze  wodorotlenku  sodowego,  podczas  gdy  -

celuloza  w  tych  warunkach  jest  nierozpuszczalna. 

-Celulozę  używa  się  do  produkcji  sztucznego 

włókna. 

erytrodekstryna

achrodekstryna

amylodekstryna

skrobia

pulullan

O O

O

O

O

O

O

O O

O

O

- wiązanie -1,6

O O

O

- maltotrioza (wiązanie -1,4)

O O O O O O O O

O

O

O

O O O O O O O

O

O

O

O

O

O O O O O O O O

amylopektyna

O

O

O

- wiązanie -1,6

- końcowa redukująca grupa

O O - wiązanie -1,4

O

- reszta glukozowa

6

5

4

3

2

1

C

C

O

C

C

C

CH

2

OH

H

H

OH

H

H

H

OH

O

6

5

4

3

2

1

C

C

O

C

C

C

O

CH

2

OH

H

H

OH

H

H

H

OH

O

6

5

4

3

2

1

C

C

O

C

C

C

O

CH

2

OH

H

H

OH

H

H

H

OH

amyloza

6

5

4

3

2

1

C

C

O

C

C

C

CH

2

OH

HO

H

H

OH

H

H

H

OH

NH COCH

3

N-acetylo-2-dezoksy-

2-aminoglukoza

NH

2

6

5

4

3

2

1

C

C

O

C

C

C

CH

2

OH

HO

H

H

OH

H

H

H

OH

2-dezoksy-2-aminoglukoza

Budową  przypomina  amylozę  z  tym,  że  reszty  glukozowe  połączone  są  wiązaniem 

-1,4-

glikozydowym. 

Hemicelulozy,  niejednorodna  grupa  polisacharydów  występujących,  obok  celulozy  i  ligniny,  w 

zdrewniałych  tkankach roślin.  Wśród  hemiceluloz rozróżnia  się  ksylany  (z  D-ksylozą),  galaktany  (z 
D

-galaktozą),  arabany  (L-arabinozą)  oraz  mannany  (z  D-mannozą).  W  skład  hemiceluloz  wchodzą 

również kwasy uronowe. 

Ksylan,  polisacharyd  zaliczany  do  pentozanów,  pochodzący  z  drewna,  otrąb  i  łupin  orzeszka 

ziemnego.  Po  hydrolizie  daje  D-ksylozę  Niektóre  ksylany,  podobnie  jak  celuloza,  mają  strukturę 
liniową,  inne  –  rozgałęzioną  i  dodatkowo  zawierają  cząsteczki  L-arabinozy  lub  kwasu  D-
glukuronowego. Główny łańcuch zbudowany jest z reszt D-ksylopiranozy połączonych wiązaniami 

-

1,4-glikozydowymi, od którego odchodzą liczne rozgałęzienia - głównie przy węglach 2 i 3.

Pektyny  zazwyczaj  występuje  w  postaci  złożonego  kompleksu  zwanego  protopektyną,  którego 

skład schematycznie można przedstawić następująco: 

                              araban

zmetoksylowany kwas poligalakturonowygalaktan

Główną  strukturę  stanowi  łańcuch  zbudowany  z  reszt  kwasu  D-galakturonowego,  połączonych 

wiązaniami 

-1,4-glikozydowymi.  Grupy  karboksylowe  reszt  kwasu  galakturonowego  są  w 

mniejszym  lub  większym  stopniu  zestryfikowane  alkoholem  metylowym.  Od  węgli  2  i  3  głównego 
łańcucha odgałęziają się łańcuchy boczne.

Aminocukry.  W  przyrodzie  znaleziono  dwie  pochodne  aminowe  cukrów:  2-dezoksy-2-

aminoglukozę  i  2-dezoksy-2-aminogalaktozę.  Reszty  N-acetylo-2-aminoglukozy  połączone  są 
wiązaniem 

-1,4-glikozydowym  są  podstawowym  składnikiem  chityny.  Stąd  chitynę  uważa  się  za 

pochodną  aminową  celulozy  acetylowaną  przy  azocie.  D-Glukozoamina  wchodzi  również  w  skład 
kwasu hialuronowego, podstawowej substancji tkanki łącznej. 

celuloza

6

5

4

3

2

1

CH

2

OH

H

H

OH

H

H

H

OH



OH

H

H

H

OH

H

H

CH

2

OH

C

C

O

C

C

C

O

C

C

C

O

C

C

O

1

2

3

4

5

6



OH

H

H

H

OH

H

H

CH

2

OH

1

2

3

4

5

6

C

C

O

C

C

C

O

O

reszta celobiozy

6

5

4

3

2

1

C

C

O

C

C

C

COOH

H

H

OH

H

H

H

OH



O

OH

H

H

H

OH

H

H

C

C

O

C

C

C

COOCH

3

1

2

3

4

5

6

O

O

fragment zmetoksylowanego kwasu poligalakturonowego

11

3. Aminokwasy, peptydy i białka 

3.1. Aminokwasy

Wszystkie  aminokwasy  wchodzące  w  skład  białek  mają  konfigurację 

L

  i  należą  do  grupy 

aminokwasów,  to  znaczy  mają  grupę  aminową  przy  węglu  sąsiadującym  z  grupą  karboksylową. 
Ogólny ich wzór jest następujący: 

W  organizmach  żywych  występują  również  aminokwasy  nie  będącymi  składnikami  białek. 

Poniżej podano wzory najwazniejszych aminokwasów spotykanych w przyrodzie ożywionej. 

Aminokwasy spotykane w białkach

C

COO

-

R

+

H

3

N

H

C

H

R

COO

-

+

H

3

N



lub

hydroksylizyna

C NH

2

COOH

CH

3

H

C NH

2

COOH

CH

H

H

3

C

CH

3

C NH

2

COOH

CH

H

CH

3

OH

CH

2

COOH

NH

2

glicyna

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH

H

3

C

CH

3

C NH

2

COOH

CH

H

CH

3

H

2

C

H

3

C

alanina

walina

leucyna

izoleucyna

N
H

COOH

prolina

C NH

2

COOH

CH

2

H

OH

C NH

2

COOH

CH

2

H

S S

C NH

2

COOH

CH

2

H

cystyna

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH

2

CH

2

CH

2

NH

2

C NH

2

COOH

CH

2

H

OH

seryna

treonina

tyrozyna

N
H

COOH

HO

hydroksyprolina

C NH

2

COOH

CH

2

H

SH

cysteina

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH

2

CH

2

NH C NH

2

NH

lizyna

arginina

C NH

2

COOH

CH

2

H

N

N
H

histydyna

CH

2

CH

2

NH

2

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH OH

C NH

2

COOH

CH

2

H

fenyloalanina

C NH

2

COOH

CH

2

H

N
H

tryptofan

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH

2

S CH

3

metionina

C NH

2

COOH

CH

2

H

COOH

kwas

asparaginowy

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH

2

COOH

kwas

glutaminowy

C NH

2

COOH

CH

2

H

CO NH

2

asparagina

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH

2

CO NH

2

glutamina

12

Aminokwasy niebiałkowe

Tyroksyna i trijodotyronina pochodne nie występującej w przyrodzie tyroniny, występują jedynie 

w  tyreoglobulinie,  hormonalnym  białku  tarczycy.  β-alanina,  karnityna  oraz  N-metylohistydyna  są 
aminokwasami  biologicznie  czynnymi  lub  też  są  składnikami  biologicznie  czynnych  substancji 
niskocząsteczkowych. Homocysteina i homoseryna są metabolitami pośrednimi przemian metioniny i 
cysteiny. Kwas β-aminomasłowy jest produktem końcowym rozkładu nukleotydów pirymidynowych. 
Z kolei ornityna i cytrulina biorą udział w syntezie mocznika. 

Aminokwasy  o  konfiguracji  D  występują  w  przyrodzie  rzadko  i  to  wyłącznie  w  związkach 

względnie  prostych,  nie  będącymi  białkami  (np.  w  niektórych  antybiotykach  pochodzenia 
bakteryjnego o budowie peptydowej).

W laboratoriach sztucznie otrzymuje się całą gamę aminokwasów nie spotykanych w przyrodzie 

ożywionej. Z ich wykorzystaniem np. do produkcji leków wiąże się duże nadzieje.

Podział α-aminokwasów
Poszczególne α-aminokwasy różnią się strukturą rodnika. Stosuje się różne kryteria ich podziału 

Rozróżnia  się  aminokwasy  alifatyczne  i  aromatyczne,  a  w  zależności  od  ilości  grup  aminowych  i 
karboksylowych  aminokwasy  mono-  lub  di-  aminowe  lub  karboksylowe.  Rodniki  aminokwasów 
cysteiny i metioniny w swojej budowie zawierają atom siarki (są to aminokwasy siarkowe). Rodniki 
waliny, leucyny i izoleucyny posiadają rozgałęziony łańcuch alifatyczny (aminokwasy rozgałęzione). 
Prolina jest z kolei iminokwasem (kwasem pirolidyno-karboksylowym). 

Często  aminokwasy  dzieli  się  biorąc  pod  uwagę  hydrofobowość  lub  hydrofilowość  łańcucha 

bocznego.  Aminokwasy  z  niepolarnymi  rodnikami  węglowodorowymi  (glicyna,  alanina,  walina, 
leucyna i izoleucyna) lub zawierające grupę funkcyjną o znikomej polarności (prolina, fenyloalanina, 
tryptofan, metionina i cystyna) zalicza się do aminokwasów hydrofobowych. 

Z  punktu  widzenia  wartości  pokarmowych  (dietetycznych)  aminokwasy  dzieli  się  na egzogenne 

(niezbędne)  i  endogenne  (nie  niezbędne).  Aminokwasy  egzogenne  muszą  być  dostarczone 
organizmowi  zwierzęcemu  z  zewnątrz  (np.  z  pokarmem),  z  uwagi  na  zanik  zdolności  do  ich 
syntetyzowania.  Dla  człowieka  niezbędnymi  aminokwasami  są  w al i n a ,  l e ucyn a ,   i zol eu c yn a , 
f e n yl o al an i n a,   t r yp t of a n,  t r e o ni na ,   me t i oni na   i   l i zyn a .  

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH

2

CH

2

NH C NH

2

O

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH

2

CH

2

NH

2

ornityna

cytrulina

CH

2

NH

2

CH

2

COOH

-alanina

C NH

2

COOH

CH

2

H

O

OH

J

J

J

C NH

2

COOH

CH

2

H

O

OH

J

J

J

J

trijodotyronina

tyroksyna

tyreoglobulina

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH

2

SH

C NH

2

COOH

CH

2

H

CH

2

OH

homocysteina

homoseryna

CH

2

COOH

CH
CH

3

H

2

N

*

kwas

-aminomaslowy

13

3.2. Peptydy

Grupa  aminowa  jednego  α-aminokwasu  może  reagować  z  grupą  karboksylową  innego 

α-aminokwasu tworząc w i ą za n i e   p ep t yd o we  

–CO–NH–

,  które  z chemicznego  punktu  widzenia 

jest  szczególnym  przypadkiem  wiązania  amidowego  (co  ma  pewne  znaczenie,  z  uwagi  na 
specyficzność  działania  niektórych  enzymów).  Związki  powstałe  z  takiego  połączenia  nazwano 
p e pt yd a mi .

Podane wyżej równanie przedstawia jedynie schemat syntezy peptydu i jego uproszczony wzór, nie 

uwzględniający budowy przestrzennej.

3.2.1. Budowa peptydów - wiązanie peptydowe

Badania  krystalograficzne  wykazały,  że  wiązanie  C–N  w  wiązaniu  peptydowym  jest  znacznie 

krótsze  niż  zwyczajne  pojedyncze  wiązanie  tego  typu.  Jest  to  spowodowane,  mezomerycznym 
charakterem  wiązania  peptydowego  (hybrydyzazja  typu  sp

2

).  Wynikiem  tej  mezomerii  jest  brak 

swobodnego obrotu wokół wiązania C – N i stąd istnienie tylko dwóch stabilnych konformacji cis i 
trans. Ogólnie w natywnych peptydach i białkach występuje głównie forma trans.

Zgodnie  z  tym  właściwsze  jest  przedstawianie  wiązania  peptydowego  za  pomocą  dwu  wzorów 

granicznych lub wzorem, na którym symbolicznie zaznaczono delokalizację elektronów.

Z badań rentgenograficznych wynika, że konfiguracja wiązania peptydowego nie zależy od rodzaju 

i  właściwości  łańcuchów  bocznych  aminokwasów  tworzących  wiązanie.  Wyjątek  pod  tym  względem 
stanowi prolina i hydroksyprolina, których grupy iminowe związane są z łańcuchami bocznymi. 

Delokalizacja  elektronów  w  wiązaniu  peptydowym  sprawia,  że  wszystkie  cztery  jego  atomy: 

CONH a również i oba atomy C

α

łańcuchów bocznych, leżą w jednej płaszczyźnie (mówi się o 

planarności wiązania peptydowego). W konsekwencji wiązanie łączące atom węgla i azotu wykazuje 
znaczną  sztywność  właściwą  wiązaniu  podwójnemu,  a  swobodny  obrót  wokół  niego  wymaga 
przezwyciężenia  oporu  około  88  kJ/mol.  Na  poniższym  rysunku  przedstawiono  perspektywicznie 
strukturę wiązania peptydowego w hipotetycznym dipeptydzie. 

Drugim ważnym wiązaniem kowalencyjnym, spotykanym w cząsteczkach peptydów, jest wiązanie 

disulfidowe (disiarczkowe), tworzone przez sąsiadujące ze sobą grupy tiolowe – SH pochodzące z reszt 
cysteiny.  Rozróżnia  się  wewnątrzłańcuchowe  wiązania  disulfidowe,  które  występują  w  tym  samym 

CH

H

2

N

R

1

COOH +

CH

H

2

N

COOH

R

2

H

2

O

CH

H

2

N

R

1

CO NH

CH COOH

R

2

aminokwas 1

aminokwas 2

dipeptyd

C

N

O

C

H

C





C

N

C

H

C

O





+

-

..



-

+

delokalizacja elektronow w wiazaniu peptydowym







H

H

H

R

2

H
N

O

C

C

H

N

O

C

C

C

H

2

N

R

1

COOH

R

2

14

łańcuchu  peptydowym,  oraz  międzyłańcuchowe  wiązania  disulfidowe  występujące  między  dwoma 
różnymi łańcuchami peptydowymi:

Wewnątrzcząsteczkowe wiązania S – S występują np. w oksytocynie, wazopresynie, w łańcuchu A 

insuliny  i  w  rybonukleazie.  Wiązania  te  mogą  spowodować,  że  części  cząsteczki  o  zupełnie  różnych 
sekwencjach  znajdują  się  w  bezpośrednim  zbliżeniu,  jak  np.  w  rybonukleazie.  W  utlenionej  formie 
glutationu dwa identyczne łańcuchy peptydowe połączone są przez kowalencyjne wiązanie disulfidowe. 
W insulinie w ten sam sposób połączone są dwa różne łańcuchy. 

Sąsiadujące  ze  sobą  wiązania  peptydowe,  np.  w  dwu  równoległych  peptydach,  mogą  tworzyć 

wiązania wodorowe >CO...HN<, w których odległość atomu tlenu od atomu azotu wynosi nieco mniej 
niż 0,3 nm. 

Oprócz  tych  wiązań,  czynnikami  mającymi  wpływ  na  przyjęcie  przez  cząsteczkę  peptydu 

określonej  konformacji  są  oddziaływania  kwasowych,  zasadowych,  aromatycznych  i  alifatycznych 
łańcuchów  bocznych  różnych  aminokwasów  ze  sobą  lub  z  łańcuchem  głównym  peptydu.  Te 
oddziaływania, zwykle stabilizujące, staja się w pełni efektywne dopiero w białkach, niemniej mają one 
także  znaczenie  dla  utrzymania  odpowiednich  efektywnych  konformacji  wielu  polipeptydów 
biologicznie aktywnych. 

3.2.2. Nazwy i wzory peptydów

Nazwy  peptydów  są  tworzone  w  zależności  od  liczby  rodników  aminoacylowych  tworzących 

cząsteczkę  peptydu.  Peptyd  zbudowany  z  dwu  aminokwasów  nazywa  się  dipeptydem,  z  trzech  —
tripeptydem,  z  dziesięciu  —  dekapeptydem,  itp.  Peptydy  zawierające  w  cząsteczce  do  10  rodników 
aminoacylowych  nazywa  się  o l i go pe pt yd a mi ,  zawierające  zaś  większą  liczbę  —
p o l i pe pt yd a mi . Te ostatnie stanowią przejście do białek (zaliczanych do makropeptydów), których 
cząsteczki są zbudowane ze 100 i więcej rodników aminoacylowych. 

Tabela 1.2. Nazwy i symbole najpospolitszych 

-aminokwasów

Rodnik 

aminoacylowy

Symbol

Rodnik 

aminoacylowy

Symbol

Alanyl
Arginyl
Aspargil
Asparginyl
Cysteil
Cysteinyl
Fenyloalanyl
Glicyl
Glutamil
Glutaminyl
Histydyl
Hydroksylizyl

Ala
Arg
Asp
Asn lub Asp(NH

2

)

Cys
Cys

Cys

1

Fen (Phe)
Gli (Gly)
Glu
Gln lub Glu(NH

2

)

His
Hyl lub Liz(OH)

Hydroksyprolil
Izoleucyl
Leucyl
Lizyl
Metionyl
Ornityl
Prolina
Seryl
Treonyl
Tryptofanyl
Tyrozyl
Walil

Hyp lub Pro(OH)
Ileu (Ile)
Leu
Liz (Lys)
Met
Orn
Pro
Ser
Tre (Thr)
Try (Trp)
Tyr
Wal (Val)

W nawiasach podano symbole zalecane przez Unię Biochemiczną. 

1

 również Cys   Cys

C

HN

CH

C

O

O

NH

CH

2

S

S

H

2

C

C

HN

O

HC

NH

C

O

mostek disiarczkowy

15

Szczegółowe nazwy peptydów są albo zwyczajowe, albo mają charakter systematycznych nazw 

chemicznych  określających  je  jako  aminoacyloaminokwasy.  Na  przykład  tripeptyd  zbudowany  z 
glicyny, alaniny i cysteiny nosi nazwę glicyloalanylocysteiny. Nazwa ta podaje skład aminokwasowy 
peptydu i jednocześnie kolejność łączenia się aminokwasów. I tak tripeptyd wspomniany wyżej jest 
zupełnie różnym od alanyloglicylocysteiny, peptydu zbudowanego z identycznych aminokwasów, ale 
połączonych w innej kolejności.

W  celu  uproszczenia  zapisywania  wzorów  peptydów  i  uniknięcia  długich  nazw,  ustalono,  by 

rodniki aminoacylowe oznaczać pierwszymi trzema literami nazwy aminokwasu. W tabeli 1.2 podano 
nazwy i symbole rodników najpospolitszych 

-aminokwasów. 

Przy pisaniu wzorów peptydów symbole łączy się krótką kreską, przy czym lewa strona symbolu 

odpowiada grupie aminowej, a jego prawa strona - grupie karboksylowej. Wzory przytoczonych wyżej 
tripeptydów  można  więc  zapisać  symbolicznie:  Gli-Ala-Cys  oraz  Ala-Gli-Cys.  Jeżeli  zachodzi 
specjalna  potrzeba  wyraźnego  wskazania  kierunku,  w  jakim  połączone  są  ze  sobą  cząsteczki 
aminokwasów  w  peptydzie  (np.  przy  przedstawianiu struktury peptydów pierścieniowych)  wówczas 
zaznacza  się  strzałką 

  kierunek  powstawania  wiązań  od  grupy  karboksylowej  do  aminowej: 

Gli

AlaCys.  Jeżeli  kolejność  łączenia  się  aminokwasów  nie  jest  znana  dla  jakiegoś  fragmentu 

łańcucha polipeptydowego, to fragment ten ujmuje się w nawiasy, wewnątrz których symbole oddziela 
się przecinkami, np. Gli-Ala-Cys-(Arg, Tyr, Leu)-Pro-Ala-Fen. Końcowy aminokwas z wolną grupą 
aminową, tzw. N-terminalny aminokwas, symbolizuje się dopisaniem litery H- lub H

2

N-, zaś końcowy 

aminokwas  z  wolną  grupą  karboksylową,  czyli  C-terminalny  aminokwas,  dodaniem  liter  -OH  lub  -
COOH: H-Gli-Ala-Cys-OH lub H

2

N-Gli-Ala-Cys-COOH. 

3.2.3. Ważniejsze peptydy naturalne

W  ciągu  ostatnich  20  lat  liczba  peptydów  znalezionych  w  materiale  zwierzęcym,  roślinnym  i 

bakteryjnym  ogromnie  wzrosła.  Większość  znajdowanych  w  przyrodzie  peptydów  składa  się 
wyłącznie  z  aminokwasów,  które  zwykle  spotykamy  w  białkach.  Jednak  w  naturalnych  peptydach 
często występują inne proste aminokwasy, takie jak β-alanina i kwas γ-aminomasłowy.

Najprostszym i jednocześnie najwcześniej poznanym dipeptydem wyodrębnionym z tkanek była 

ka r n o zyn a ,   czyli 

-alanylohistydyna.  Obok  niej  w  mięśniach  kręgowców  spotyka  się  także 

anserynę: 

-alanylo–N-metylohistydynę. Rola obydwu dipeptydów jest do dzisiaj nie poznana. 

Glutation (GSH) jest tripeptydem, który szeroko rozpowszechniony jest w zarówno w tkankach 

zwierzęcych  jak  i  roślinnych.  Zawiera  on  kwas  glutaminowy,  cysteinę  i  glicynę.  Był  pierwszym 
znanym peptydem zawierającym wiązanie inne niż α-peptydowe.

Związek ten łatwo ulega odwracalnym przemianom oksydacyjno-redukcyjnym. Reakcja 

utlenienia jest katalizowana solami Cu i Fe. Redukcja disulfidu i przekształcenie do GSH 
katalizowane jest przez reduktazę glutationową. 

Funkcje  biochemiczne  glutationu  są  bardzo  różne.  Jest  to  koenzym  hydrolazy 

hydroksyacyloglutationowej, dehydrogenazy formaldehydowej, tautomerazy indolilopirogronianowej, 
izomerazy  maleiloacetooctanowej  i  innych  enzymów.  Stanowi  on  również  grupę  prostetyczną 
dehydrogenazy  fosfogliceroaldehydowej  oraz  odgrywa  pewną  rolę  w  działaniu  dehydrochlorynazy 
DDT, którą odkryto w odpornych na DDT muchach domowych. Glutation jest także bardzo ważnym 
związkiem w wielu biologicznych reakcjach redox, ponieważ może stabilizować wolne grupy – SH. 

COOH
CH-NH

2

CH

2

CH

2

C N

O

H

CH
CH

2

SH

C

O

N
H

CH

2

COOH



glutation

Glu

Cys
SH

Gli

2

-2H

+

Glu

Cys Gli

S
S
Cys Gli

Glu

utlenianie i redukcja glutationu

16

Biosynteza glutationu zachodzi następująco:

Glu + Cys +ATP →  Glu(Cys) + ADP + H

3

PO

4

                        I

Gly + Glu(Cys) + ATP → Glu(Cys-Gly) + ADP + H

3

PO

4

         II

Reakcja I jest katalizowana przez syntetazę γ-glutamylocysteinową, a reakcja II przez syntetazę 

glutationową.

Hormony peptydowe
H o r mo n y  są substancjami chemicznymi, produkowanymi w specjalnych organach lub tkankach 

i przynoszonymi do miejsca działania poprzez układ krwionośny. Ta chemicznie zróżnicowana grupa 
substancji – regulatorów, między innymi, obejmuje pewną liczbę peptydów i białek. Znaczna liczba 
hormonów  peptydowych  i  białkowych  produkowana  jest  w  gruczołach  wydzielania  wewnętrznego 
(podwzgórze,  przysadka,  tarczyca,  przytarczyce,  komórki  Langerhansa  w  trzustce,  itp.).  Pozostała 
część jest produkowana w specjalnych tkankach. Na tej podstawie rozróżniamy hormony gruczołowe i 
tkankowe. 

Wiele  ze  znanych  hormonów  peptydowych  ma  prekursory  białkowe,  z  których  w  skutek 

działania  enzymów  następuje  uwalnianie  aktywnych  związków.  Typowymi  przykładami  są 
angiotensyna, bradykinina, kalidyna i insulina. Przypuszcza się, że podobne metaboliczne prekursory 
istnieją  dla wazopresyny, gastryny, glukagonu, hormonu paratyreotropowego i ACTH. Najpierw, na 
rybosomach zachodzi synteza biologicznie nieaktywnych prekursorów o dużej masie cząsteczkowej. 
Następnie jeden lub  więcej enzymów uwalnia  hormony lub  prohormony. Okres  półtrwania wolnych 
hormonów nie przekracza zwykle 30 min. Są one dezaktywowane przez różne egzo i endopeptydazy. 

A n gi o t e ns yn a   I I zaliczana do oligopeptydów jest oktopeptydem wytwarzanym w nerkach o 

wzorze:  H-Asp-Arg-Wal-Tyr-Ileu-His-Pro-Fen-OH.  Hormon  ten  powoduje  wzrost  ciśnienia  krwi  i 
pobudza  wytwarzanie  hormonów  kory  nadnercza.  Jest  to  jeden  z  najefektywniejszych  regulatorów 
ciśnienia  krwi.  Związek  ten  wywołuje  silny  skurcz  naczyń  krwionośnych,  przez  co  automatycznie 
zwiększa się ciśnienie krwi.

Peptydy regulacyjne
Od czasów odkrycia pierwszych hormonów rośnie stale liczba „chemicznych posłańców”, czyli 

związków  niosących  określoną  informację  biologiczną  od  komórek  wydzielniczych  do  komórek 
docelowych.  Ostatnie  20  lat  przyniosło  wiele  doniesień  na  temat  nieznanych  dotąd  peptydów  o 
aktywności:  hormonalnej,  neuromodulacyjnej,  immunoregulacyjnej  i  mitogennej.  Wszystkie  te 
peptydy określane są często wspólną nazwą p ep t yd ów   r e gul ac yj n yc h .

Przyjmuje się obecnie trzy podstawowe sposoby przekazywania informacji międzykomórkowej z 

udziałem peptydów regulacyjnych: endokrynny, parakrynny i autokrynny. 

(1)

Transport  endokrynny,  w  którym  peptyd  syntetyzowany  przez  wyspecjalizowane 

komórki  wydzielany  jest  do  krwioobiegu  i  przenoszony  z  krwią  do  komórek  docelowych.  Ten 
sposób transportu jest typowy dla hormonów dokrewnych. 

(2)

Hipoteza transportu parakrynnego zakłada, że peptydy regulacyjne przenoszone są w 

drodze  dyfuzji  międzykomórkowej.  Przypuszczalnie  wiele  peptydów  działa  lokalnie  tą  drogą. 
Podobny sposób  transportu (neuroparakrynny) przyjmuje  się w przypadku  przenoszenia sygnału 
przez synapsy chemiczne w obrębie układu nerwowego.

(3)

Hipoteza  regulacji  autokrynnej  przyjmuje,  że  komórkami  docelowymi  są  te  same 

komórki, które syntetyzują peptyd regulacyjny. Regulacja autokrynna ma przypuszczalnie istotne 
znaczenie w kontroli wzrostu komórek neoplastycznych, aczkolwiek autoregulacja jest zjawiskiem 
stwierdzonym wielokrotnie w hodowlach komórek nietransformowanych.

Antybiotyki o budowie peptydowej peptydowe
Liczne antybiotyki wytwarzana przez mikroorganizmy mają budowę peptydową. Niektóre z nich 

produkowane są na skalę przemysłowa w oparciu o wgłębną hodowlę bakterii Bacillus. Jako przykład 
można  wymienić  gr a mi c yd yn ę   S,  pierścieniowy  dziesięciopeptyd  wytwarzany  przez  Bacillus 
brevis.  Gramicydynę  S  stosuje  się  jako  składnik  maści  i  roztworów  używanych  zewnętrznie  do 
leczenia owrzodzeń oraz zainfekowanych ran i oparzeń. 

17

Bakterie  Bacillus  brevis  wytwarzają  jeszcze  inne  antybiotyki,  m.in.  t yr o c yd yn y  A,  B  i  C, 

będące  również  cyklicznymi  oligopeptydami,  zawierającymi 

-

D

-fenyloalaninę,  podobnie  jak 

gramicydyna S. Znanych jest obecnie ponad 25 antybiotyków wytwarzanych przez różne szczepy tych 
bakterii. 

Innym przykładem antybiotyku o budowie peptydowej jest b ac yt r a c yn a , wytwarzana na skalę 

przemysłową (m.in. w PZF „POLFA” w Pabianicach) w oparciu o hodowlę bakterii Bacillus subtilis. 

Poszczególne  szczepy  bakterii  Bacillus  subtilis  produkują  ponad  65  antybiotyków  o  budowie 

polipeptydowej.  Z  kolei  Bacillus  polymyxa  wytwarza  p o l i my ks yn y.  Wszystkie  te  antybiotyki 
działają  na  bakterie  gramujemne,  gramdodatnie  i  grzyby.  Ich  działanie  jest  różne.  Niektóre  blokują 
syntezę  ściany  komórkowej  lub  zakłócają  funkcje  błon  biologicznych,  inne,  mniej  liczne,  zakłócają 
replikację, transkrypcję lub translację. 

A kt yn o m yc yn y   (nazywane  chromopeptydami  gdyż  zawierają  chromofor)  są  bardzo 

toksycznymi  antybiotykami  produkowanymi  przez  różne  gatunki  Streptomyces.  Wydzielono  i 
wykrystalizowano więcej niż 20 różnych związków należących do tej grupy. Różnią się one jedynie 
sekwencja  aminokwasową  układu  cyklicznego  zbudowanego  z  dwóch  pierścieni  laktonowych 
przyłączonych do aktynocyny wiązaniami amidowymi. W tej grupie antybiotyków, a kt yn o myc yn a
C

1

 wykazuje najsilniejsze działanie przeciwbakteryjne. 

P e ni c yl i na   jest  najstarszym  i  najlepiej  poznanym  antybiotykiem  -  mówi  się  o  niej,  że  jest 

prototypem  antybiotyków.  Jej  budowa  ma  jednak  mało  wspólnego  z  peptydami,  tym  niemniej 
rozpatruje  się  ją  przy  okazji  omawiania  antybiotyków  o  budowie  peptydowej.  W  niektórych 
publikacjach mówi się o pseudopeptydowej budowie penicyliny: 

D-Fen

L-Wal

L-Orn

L-Pro

L-Leu

L-Leu

L-Wal

L-Orn

D-Fen

L-Pro

gramicydyna S

aktynocyna

Aktynomycyna C1

O

N

CO

CO

H

3

C

H

3

C

NH

2

O

NH

NH

Thr

Thr

Sar

Pro

Me-Val

D-Val

D-Val

Me-Val

Pro Sar

Sar = sarkozyna (N-metyloglicyna)
Me-Val = metylowalina

cysteina

C

HC

N

CH

S

C

CH

O

H

3

C

H

3

C

HOOC

NH CO R

walina

R =

CH

2

benzylopenicylina

penicylina

N

S

CH

NH

2

CH

CH

2

-CH

3

CH

3

C

O

D-Glu

L-Leu

L-His

D-Fen

L-Asp

L-Ile

D-Orn

D-Asn

L-Liz

L-Ile

bac ytracy na

18

Wytwarzana  jest  przez  pleśń  Penicillium  notatum.  Biogeneza  jej  wynika  z  połączenia  waliny 

oraz cysteiny. W jej cząsteczce występuje silnie napięty czteroczłonowy pierścień 

-laktamowy oraz 

drugi  pierścień  zawierający  siarkę.  Grupa  aminowa  cysteiny  jest  N-acylowana,  przy  czy  rodnik  R 
kwasu acylującego może mieć różną naturę. Np. benzylopenicylina zawiera rodnik benzylowy. 

Depsipeptydy

Nazwa  d e p s i p ept yd ,  jest  kombinacją  terminów  depsyd  (ester  hydroksykwasu)  i  peptyd. 

Nazwę  tę  zaproponował  Szemiakin  w  1953  roku  w  celu  określenia  związków,  które  zawierają 
zarówno wiązania estrowe jak i peptydowe. 

             R

1 

                                   

R

2

                 R

1  

                     R

2  

                        R

1   

             │                        │                  │                        │                           │                    
- NH – CH – CO – O – CH – NH – CH  - CO – O – CH – CO – NH – CH – CO –

R

1

- reszty aminokwasu

R

2

– reszta hydroksykwasu

Związki  cykliczne  tego  rodzaju  wykryto  w  dużych  ilościach  w  mieszaninie  produktów 

metabolizmu  bakterii.  Wykazują  one  zadziwiająco  duża  aktywność  antybiotyczną.  Szersze 
zastosowanie  tych  związków  w  medycynie  jest  ograniczone  ze  względu  na  to,  że  wiązania  estrowe 
bardzo łatwo ulęgają rozszczepieniu w warunkach sprzyjających hydrolizie. 

Do  depsipeptydów,  zawierających  wyłącznie  aminokwasy  (często  także  ich  pochodne 

N-metylowe  i  D–aminokwasy)  i  hydroksyaminokwasy,  zaliczamy:  eniatyny,  amidomycynę, 
walinomycynę, sporydesmolidy, serratomolid i esperynę. 

W  innych  depsipeptydach  mogą  istnieć  wiązania  estrowe  utworzone  z  udziałem  grup 

hydroksylowych  hydroksyaminokwasów,  takich  jak  seryna  i  treonina.  Depsipeptydy  mogą  także 
zawierać skomplikowane jednostki strukturalne, których nigdy nie wykryto w białkach. Do tej grupy 
należą: 

pektynomycyny, 

etamycyna 

i 

echinomycyna.  Depsipeptydy  w  zależności  od  ich 
struktury  dzieli  się  na  O–peptydy,  peptolidy  i 
laktony peptydowe.

Najprostszym,  występującym  w  przyrodzie 

depsipeptydem  jest  fitopatogenetyczna  toksyna  z 
Pseudomonas  tabaci.  Cząsteczka  tego  związku 
składa  się  z  cząsteczek  kwasu  mlekowego  i 
2,5-diaminoadypinowego,  związanych  ze  sobą  w 
taki 

sposób, 

że 

powstaje 

pierścień 

dioksomorfolinowy: 

Struktura  innego  depsipeptydu,  a mi d o myc yn y   jest  do  tej  pory  nie  wyjaśniona.  Wiadomo 

tylko,  że  depsipeptyd  ten  składa  się  z  kwasu 

D

–hydrosywalerianowego  i 

D

–waliny.  Jego  działanie 

antybiotyczne  polega  na  hamowaniu  wzrostu  niektórych  mikroorganizmów  wywołujących  choroby 
roślin oraz niektórych typów drożdży.

W al i n o myc yn a ,  nazywana  tak  ze  względu  na  dużą  zawartość  waliny,  jest  cyklicznym 

dwunastopeptydem. Działa ona na M.tuberculosis

Se r r at o mo l i d ,  cykliczny  tetradepsipeptyd,  oraz  e s p e r yna   zawierają  β–hydroksykwasy.  W 

wyniku  całkowitej  hydrolizy  serratomolidu  stwierdzono,  że  zawiera  on 

L

–serynę  i  kwas 

D-

β-hydroksydekanowy.

Protaminy
Do peptydów zalicza się również p r ot a mi n y , polipeptydy o masie cząsteczkowej rzędu 1

6 kDa 

wyizolowane z jąder plemników ryb. Zawierają one znaczne ilości argininy, przekraczające połowę 
wszystkich aminokwasów w cząsteczce, stąd wybitnie zasadowe właściwości. 

CH

HN

C

CH

O

C

CH

3

O

O

CH

2

CH

2

CH

NH

2

HOOC

depsipeptyd z Pseudomonas tabaci

19

Toksyny peptydowe
Śmiercionośne  toksyny  zawarte  w  kapeluszu  muchomora  Amanita  phalloides  dzieli  się  na 

fallatoksyny (falloidyna, falloina i fallacydyna) i amatoksyny (α-, β-, γ– amanidyny), które są bardziej 
toksyczne, ale działają wolniej. Związki te są cyklicznymi siedmiopeptydami. 

Fallacydyna  zamiast  jednostki  Ala–

D-

Thr,  wchodzącej  w  skład  falloidyny,  zawiera  kwas 

Val-

D-

erytro–β-hydroksyasparaginianowy.

Amatoksyny,  które  składają  się  wyłącznie  z 

L

–aminokwasów  są  także  siedmiopeptydami 

cyklicznymi.  Zamiast  grupy  tioeterowej  występuje  grupa  sulfotlenkowa.  O  toksyczności  stanowi 
obecność grupy γ – hydroksylowej w łańcuchu bocznym izoleucyny. Amanulina nie zawiera tej grupy 
hydroksylowej  i  mimo  to,  że  pod  względem  struktury  jest  bardzo  podobna  do  γ–amatyliny,  jest 
nietoksyczna.

Można  się  całkowicie  zabezpieczyć  przed  działaniem  tych  toksyn  jedynie  wtedy,  gdy  w  tym 

samym czasie,  co toksynę spożyje się odpowiednią dawkę antamanidyny. Zabezpieczające działanie 
antamanidyny i niektórych jej analogów związane jest z ich działaniem na błony. Związki te tworzą 
kompleksy z jonami K

+

 i Na

+

, analogicznie do tworzenia eniatyny i walinomycyny.

Peptydy strepogeninowe

S t r e po ge n i n y   pobudzają  wzrost  bakterii,  głównie  bakterii  kwasu  mlekowego.  Ich  obecność 

stwierdzono  np.  w  ekstraktach  z  wątroby,  soku  pomidorowym  i  częściowych  hydrolizatach 
enzymatycznych, uzyskanych z insuliny, kazeiny, rybonukleazy, itp.

Wzorcową  jednostka  aktywności  strepogeninowej  jest  przyrost  tempa  wzrostu  Lactobacillus 

casei,  spowodowany  przez  działanie  1  mg  wzorcowego  ekstraktu  z  wątroby.  Aktywność 
strepogeninowa produktów syntetycznych związana jest z obecnością cysteiny. Najwyższą aktywność 
stwierdzono w przypadku, gdy cysteina jest albo powiązana z N–końcową leucyną, albo umieszczona 
między dwoma resztami leucynowymi. 

Peptydy endorfinowe

E n d or f i n y   to  peptydy  będące  ligandami  receptorów  opiatowych,  tzn.  działających  podobnie 

jak  morfina.  Najważniejsze  z  nich  – e n kef al i n y –są  pentapeptydami.  Obok  naturalnie 
znajdowanych enkefalin (np. Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu), w ostatnim czasie wytwarzane są syntetyczne ich 
analogi: 

syntetyczny analog enkefaliny

Tyr - D-Ala - Gly - Phe - Hse-lakton

Hse-lakton =

C

CH

O

NH

O

H

2

lakton homoseryny

N

CH

2

S

CH CO

NH

H

2

C

CH

NH

CO

HO

CH

3

CH

CH

H

OH

N CO

CO

H

3

C

NH

CH CO

H

NH CH CH

2

CO

R

NH

NH

CO

CH

3

HC

Ala

Trp

Ala

D-Thr

Cys

Hyp

falloidyna: R=

C

CH

2

OH

CH

3

OH

C

CH

3

CH

3

OH

falloina: R=

fallotoksyny

11

3.3. Białka (proteiny)

Białka,  w  zasadzie,  są  olbrzymimi  polipeptydami  (makropeptydami).  Jako  kryterium  podziału 

pomiędzy polipeptydami a białkami umownie przyjmuje się ilość aminokwasów wchodzących w ich 
skład. Związki zbudowane z ponad 100 aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi zalicza 
się  do  białek.  Poprawniejsze  jest  jednak  założenie,  że  masa  cząsteczkowa  białek  jest  większa  od 
10 kDa.  Jednakże,  w  kilku  przypadkach,  o  przynależności  do  klasy  białek  decydują  właściwości 
polipeptydu  i  jego  biologiczna  funkcja.  Ta  koncepcja  podziału  ma  coraz  więcej  zwolenników. 
Rozwiązuje  wiele  sprzecznych  i  problematycznych  przypadków.  Na  przykład,  wspomniane  w 
poprzednim  rozdziale  protaminy,  pomimo  masy  cząsteczkowej  od  1000Da  do  6000Da,  wygodnie  i 
rozsądniej jest rozpatrywać w kategorii białek. 

Składnikami większości białek zwykle jest 21 różnych aminokwasów w rozmaitych kombinacjach 

(a  ściślej  permutacjach),  plus  Pro(OH)  oraz  Liz(OH)  w  kolagenie.  Charakterystyczne  jest,  że 
wszystkie  aminokwasy  występujące  w  białkach  mają  konfigurację  L.  Warto  zauważyć,  że  już  z  4 
różnych  aminokwasów  można  otrzymać  24  różne  peptydy.  Różną  kolejnością  wiązania  się 
poszczególnych  aminokwasów  (tzw.  sekwencją  aminokwasów),  tłumaczy  się  zjawisko  ogromnej 
różnorodności białek, zarówno pod względem właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych. 
Struktura  przestrzenna  białek  zdeterminowana  jest  właśnie  sekwencją  aminokwasów  (a  tak  na 
marginesie, ta z kolei zdeterminowana jest sekwencją nukleotydów w DNA). 

Białka można podzielić na dwie zasadnicze grupy: pr o t e i n y  i   pr ot e i d y.

P r ot ei n y to białka właściwe (inaczej, białka proste), wśród których można wyróżnić: 
 albumi ny  – białka rozpuszczalne w wodzie i w rozcieńczonych roztworach soli; występują w 

białku jaj ptasich oraz w nasionach roślin strączkowych,

 gl obul iny - występują w surowicy krwi, w nasionach roślinnych oraz tkance mięśni, 

 pr ol ami ny i  gl ut eli ny – to są białka wyłącznie roślinne,

 skl er opr ot ei ny –z kolei białka wyłącznie zwierzęce; wśród których dalej można wyróżnić: 

 kol agen – zasadniczy składnik białkowy tkanki kostnej,

 ker at yna – główny składnik substancji rogowatych (włosy, paznokcie, skóra),

 elast yna –  główny składnik komórek w tkankach elastycznych. 

P r ot ei d y  to białka złożone, zawierające oprócz aminokwasów składniki chemiczne niebiałkowe 
(tzw. grupy prostetyczne). Do proteidów zalicza się m.in.: 

 nukl eoprotei dy –  główny składnik białkowy jąder żywych komórek, 

 gl i koprotei dy –  związki białek właściwych z węglowodorami,

 l ipopr oteidy – połączenia białek z tłuszczami,

 chromopr ot ei dy – połączenia białek z barwnymi związkami (np. flawoproteidy). 

 met aloprot ei dy – połączenie białka z jonami metali.

Wiele  białek  będących  enzymami  należy  do  proteidów.  W  skład  ich  centrum  katalitycznego 

wchodzą witaminy lub atom metalu. Enzymy, z uwagi na ich rolę i specyficzne właściwości zostaną 
omówione oddzielnie w dalszej części podręcznika.

W  zależności  od  b ud o wy  p r ze s t r zen n ej   cząsteczki  białka  dzieli  się  na  dwie  podstawowe 

grupy: 

1) b i a ł ka  f i br yl ar n e (włókienkowe), 
2) b i a ł ka   gl o b ul ar ne  (kuliste). 

Umownym kryterium tego podziału jest stosunek liczbowy osi dłuższej (l) cząsteczki białka do osi 

krótszej (d). Białka, dla których ten stosunek osiowy ma wartość nie większą niż 20 (l/d<20), zalicza 
się  do  b i ał e k  gl o bu l a r n yc h .  Ich  rozmiary  są  rzędu  kilku  do  kilkunastu  tysięcy  nm.  Ich  kształt 
przypomina  elipsoidy  obrotowe.  Kuliste  cząsteczki  spotyka  się  rzadko,  głównie  w  przypadku 
lipoproteidów. 

Białka o stosunku osiowym większym od 20 (l/d>20) zalicza się do f i br yl ar nyc h . Długość ich 

cząsteczek przekracza nierzadko sto tysięcy nm, przy średnicy włókna nie większej niż kilkaset nm. 

12

3.3.1. Zasady organizacji strukturalnej cząsteczek białek

Cząsteczka  białka  stanowi  trójwymiarowe  ułożenie  jednego  lub  kilku  łańcuchów 

polipeptydowych.  Jej  przestrzenna  struktura  jest  hierarchicznie  uporządkowana  i  można  w  niej 
wyróżnić  cztery  poziomy  uporządkowania,  z  których  każdy  wykazuje  odmienność  i  zależność  od 
różnych typów wiązań między atomami. W latach pięćdziesiątych Lindestrom Lang badając budowę 
białek  wprowadził  pojęcie  ich  struktury  pierwszo-,  drugo-  i  trzeciorzędowej  później  uzupełnione  o 
strukturę czwartorzędową. 

Poziom  I  (czyli  struktura  pierwszorzędowa)  w  hierarchicznym  skonstruowaniu  cząsteczki 

białkowej determinuje poziomy następne (tzw. strukturę wtórną), czyli strukturę przestrzenną danego 
białka zwaną też konformacją łańcuchową, która z kolei decyduje o jego funkcji biologicznej. 

Struktura  I-rzędową  mówi  o  kolejności,  czyli  s ekw e n cj i   a mi n o kw a s ów   w  łańcuchu 

polipeptydowym.  Ta  struktura  uwarunkowana  jest  wiązaniami  peptydowymi.  W  strukturze 
pierwszorzędowej uwzględnia się również położenie wszystkich innych wiązań kowalencyjnych. Są to 
głównie wiązania disiarczkowe między resztami cysteiny, sąsiadującymi ze sobą w przestrzeni. 

Struktura  II-rzędowa  białka  określa  p r zes t r zen ne   w zaj e mn e   uł o że ni e  p ł a s zc zyzn  

w i ą za ń  p ep t yd o w ych  (ściśle biorąc, atomów tworzących te wiązania). 

Uwarunkowana  jest  przede  wszystkim  wiązaniami  wodorowymi  głównie  między  grupami 

karbonylowymi  i  aminowymi  łańcucha  polipeptydowego  oraz  planarnością  wiązania  peptydowego. 
Można  rozpatrywać  tę  strukturę  jako  lokalne  uporządkowanie  w  przestrzeni  fragmentów  łańcucha 
peptydowego o identycznej konformacji. Elementami tej konfiguracji w białkach globularnych mogą 
być:  α -  h e l i s ,   s t r u kt ur a   β -f a ł d o w a   oraz  za kr ę t y.  W  kolagenie  indywidualnie  występuje 
s t r u kt u r a   ko l a ge n u .

Struktury  α-helis,  β-fałdowa  i  kolagenu  zostaną  szczegółowo  przedstawione  w  dalszej  części 

podręcznika  przy  okazji  omawiania  białek  fibrylarnych.  Za kr ę t   bet a   ( β-zakręt)  jest  to  element 
struktury drugorzędowej łańcucha polipeptydowego zapewniający zmianę - odwrócenie - kierunku w 
jego przebiegu. Ma postać ciasnej pętli, w której tlen z grupy karbonylowej jednego aminokwasu jest 
połączony  wiązaniem  wodorowym  z  wodorem  grupy  aminowej  czwartego  z  kolei  aminokwasu. 
Regiony  łańcucha  polipeptydowego  pozbawione  regularnej  struktury  drugorzędowej  chętnie 
przyjmują  postać  zakrętu  beta.  Taką  postać  może  przyjąć  nawet  połowa  łańcucha  polipeptydowego 
typowego białka. 

Struktura  III-rzędowa  cząsteczki  białka  lub  jej  podjednostki  określa  u ł o żen i e   w 

p r ze s t r ze ni   ł a ńc uc h a  p o l i pe pt yd o w e go   (a  ściślej,  rozlokowanie  w  przestrzeni  wszystkich 
jego  atomów).  To  przestrzenne  upakowanie  łańcucha  polipeptydowego  wywołane  jest  wewnątrz 
cząsteczkowymi wzajemnymi oddziaływaniami łańcuchów bocznych aminokwasów oraz miedzy tymi 
łańcuchami  a  cząsteczkami  wody.  Czynnikami  warunkującymi  powstawanie  i  utrzymywanie  w 
białkach  struktury  III–rzędowej  są  wiązania  chemiczne  wszystkich  typów,  w  tym  wspomniane 
wcześniej  wiązanie disiarczkowe i  wodorowe, a ponadto  oddziaływania jonowe, hydrofobowe i  siły 
van der Waalsa. 

Struktura drugorzędowa tripeptydu

Kąt ψ odpowiada rotacji wokół wiązania C

α

-C,

Kąt φ odpowiada rotacji wokół wiązania C

α

-N

13

Struktura  IV-rzędowa  jest  to  s p o s ó b   u ł o że ni a  w   pr ze s t r zen i   ki l ku  ł ań cu c hó w 

p o l i pe pt yd o w yc h   stanowiących  podjednostki  cząsteczki  białka  oraz  zespół  oddziaływań  między 
nimi 

Czynniki strukturotwórcze białek
Rola  wiązań  peptydowych  w  budowie  białek  jest  oczywista.  Omówione  teraz  zostaną  krótko 

wszystkie  pozostałe  wiązania  i  oddziaływania  chemiczne  ogrywające  rolę  w  powstawaniu  i 
utrzymaniu  właściwej  konformacji  łańcucha  polipeptydowego  cząsteczki  białka.  Kolejność  ich 
omawiania wynika z roli i znaczenia, jakie pełnią. 

Oddziaływania  hydrofobowe  (e f e kt   h ydr of o bow y).  Cząsteczki  niepolarne  nie  zawierają 

spolaryzowanych  wiązań  ani  atomów  -  powoduje  to,  że  są  one  nierozpuszczalne  w  wodzie. 
Właściwość tą nazywa się h yd r of o bo w o ś ci ą . W środowisku wodnym oddziaływanie z polarnymi 
cząsteczkami H

2

O doprowadzi do takiego układu, w którym fragmenty hydrofobowe będą "unikały" 

kontaktu z wodą grupując się razem, natomiast części hydrofilowe "chętnie" będą z nią oddziaływać. 
Źródłem  energii  oddziaływań  hydrofobowych  jest  niechęć  cząsteczek  wody  zwiększenia  stopnia 
organizacji. 

Efekt  tych  oddziaływań  sprawia,  że  syntetyzowany  wewnątrz  komórki  w  środowisku  wodnym 

łańcuch  polipeptydowy  fałduje  się  spontanicznie  w  ten  sposób,  że  większość  jego  hydrofobowych 
rodników  bocznych  (przede  wszystkim  w a l i n y,   l e uc yn y,   i zo l e uc yn y,   a l a ni n y  i  
f e n yl o al an i n y) zostaje skierowana do wnętrza powstającej struktury, a większość jego polarnych, 
obdarzonych ładunkiem bocznych łańcuchów znajduje się na powierzchni. 

Wiązania disiarczkowe (m o s t k i   d i s i a r c z k o w e ). Najsilniejszym wiązaniem (pomijając 

peptydowe)  jest  kowalencyjne w i ą z a n i e d i s i a r c z k o w e ( S S )   powstające  pomiędzy 
dwoma  grupami  —SH  sąsiadujących  ze  sobą  w  przestrzeni  dwóch  reszt  cysteiny  w  tym  samym 
łańcuchu lub łącząc dwa różne łańcuchy. 

Energia wiązania disiarczkowego wynosi 300 kJ/mol, a odległość między atomami siarki  S—S 

jest nie większa niż 0,15nm. 

Wiązanie to odgrywa znaczną rolę jako czynnik strukturotwórczy ke r a t yn , łącząc między sobą 

sąsiadujące  łańcuchy  polipeptydowe,  jednocześnie  uodparniając  te  białka  na  działanie  czynników 
chemicznych. W cząsteczce β-keratyny ilość tych wiązań może sięgać nawet kilkudziesięciu. 

Natomiast w białkach globularnych mostek disiarczkowy odgrywa jedynie rolę strukturotwórczą 

w odniesieniu do pewnych fragmentów łańcucha polipeptydowego. Bez wątpienia usztywnia jednak 
kształt tych białek i zwiększa ich termostabilność. W wielu enzymach reszty cysteiny tworzące mostki 
disiarczkowe pełnią rolę aminokwasów pomocniczych (patrz: budowa centrum aktywnego enzymów). 
Ilość wiązań disiarczkowych w cząsteczce białka globularnego jest rzędu kilku. Znanych jest ponadto 
wiele białek (zwłaszcza pozakomórkowych enzymów), które nie posiadają mostków disiarczkowych. 
Ta cecha czyni cząsteczki tych białek bardziej plastycznymi, co ma niewątpliwie znaczenie przy ich 
sekrecji (wydzielaniu poza komórkę). Do takich enzymów należą rybonukleaza czy subtilizyna 

Wiązania  jonowe.  Wiązania  te  są  wywołane  elektrostatycznym  przyciąganiem  się  jonów  o 

przeciwnych  znakach.  W  białkach  wiązania  jonowe  tworzone  są  pomiędzy  dodatnio  naładowanymi 
grupami amoniowymi łańcuchów bocznych lizyny i argininy oraz naładowanymi ujemnie grupami 
karboksylanowymi kwasu glutaminowego i asparaginowego (—NH

3

+

....-

OOC—). Ponadto udział w 

powstaniu tego wiązania w pewnym stopniu może mieć dodatnio naładowany rodnik histydyny. 

Energia tych wiązań waha się w granicach 14-29 kJ/mol, ich  zasięg wynosi ponad 1 nm, a siła 

oddziaływania jest odwrotnie proporcjonalne do r

2

. Tak więc, wiązania te są względnie silne. Ich ilość 

14

w  cząsteczce  białka  może  dochodzić  nawet  do  kilkudziesięciu.  Na  przykład  we  wspomnianej 
subtilizynie  (pozakomórkowej  proteinazie  serynowej  z  Bacillus  subtilis)  na  powierzchni  cząstki 
enzymu  występuje  16  krzyżowych  wiązań  jonowych  stabilizujących  skutecznie  trzeciorzędową 
strukturę białka. U enzymów tych brak jest mostków disiarczkowych, a mimo to są one odporne na 
działanie wielu czynników denaturujących.

Wiązania wodorowe.  Tworzą  się  one  pomiędzy  atomem  wodoru  związanym  kowalencyjnie  z 

atomem  o  dużej  elektroujemności  a  atomem  z  wolnymi  parami  elektronowymi  (np.  w  białkach 
najczęściej:  >C=O.....H—N<  lub  —O—H...O=C<).  Wiązanie  to  symbolizowane  we  wzorach  jest 
kropkowaną linią, jak to widać w prezentowanych układach. Wiązanie wodorowe wykazuje wyraźne 
ukierunkowanie. Jest ono tym silniejsze, im bardziej linearnie są ułożone wszystkie trzy tworzące je 
atomy. Dla struktury białek, istotne  wiązania wodorowe mają zasięg oddziaływania rzędu 0,26-0,31 
nm, a energia pojedynczego wiązania waha się w granicach od 12 do 29 kJ/mol – a więc są to słabe 
oddziaływania. Wiązania wodorowe mogą powstawać zarówno między atomami tej samej cząsteczki 
jak i atomami różnych cząsteczek. 

Pomimo,  że  wiązania  wodorowego  należą  do  słabych  oddziaływań,  są  one  chyba 

najważniejszymi  siłami,  które  utrzymują  przestrzenną  konformację  cząsteczki  białka.  Wynika  to  z 
faktu,  iż  w  cząsteczce  białka  występują  tysiące  wiązań  wodorowych,  w  sumie  mają  więc  one  dużą 
wartość energetyczną.

Ogólnie  należy  stwierdzić,  że  wiązania  wodorowe  są  niezmiernie  ważnym  elementem 

strukturalnym  układów  biologicznych.  Biorą  one  udział  w  tworzeniu  struktur  cząsteczek  białek, 
kwasów  nukleinowych  i  polisacharydów.  Powstawanie  wiązań  wodorowych  między  cząsteczkami 
wody  i  cząsteczkami  substancji  rozpuszczonej  jest  warunkiem  rozpuszczania  w  wodzie  wielu 
związków  organicznych.  Nadto  tworzenie  się  i  rozpad  wiązań  wodorowych  warunkuje  szereg  tak 
ważnych biologicznie funkcji, jak np. działanie enzymów. 

Siły van der Waalsa są wynikiem wzajemnego oddziaływania elektronów i jąder w cząsteczkach, 

są  więc  przykładem  oddziaływań  elektrostatycznych.  Ogólnie  biorąc  energia  wiązań  powstałych  na 
bazie  sił  van der Waalsa  jest  bardzo  mała,  rzędu  4-8 kJ/mol.  Mechanizm  powstawania  tych 
oddziaływań  może  być  różny.  Rozróżnia  się  m.in.  efekt  dyspersyjny,  efekt  indukcyjny  czy  efekt 
kierunkowy. 

E f e kt   d ys p er s yj n y  (siły dyspersyjne) pojawia się jedynie wtedy, gdy cząsteczki znajdują się 

bardzo  blisko  siebie,  tak  że  prawie  się  stykają.  W  wyniku  ruchu  elektronów  walencyjnych  gęstość 
ładunku ujemnego na zewnętrznej powłoce atomów ulega szybkim fluktuacjom wzbudzając podobną 
fluktuację  w  powłoce  walencyjnej  sąsiednich  atomów.  Powstają  szybkozmienne  dipole,  które 
wzajemnie  przyciągają  się  zwiększając,  w  miarę  zbliżania  się,  wzajemną  polaryzację  elektronową. 
Siły te występują przez bardzo krótki czas (rzędu 10

-9

 s) i są bardzo słabe (ok. 4 kJ/mol). 

E f e kt   i nd u kc yj n y  polega  na  oddziaływaniu  indukowanych  dipoli  (jego  znaczenie  jest 

niewielkie). 

E f e kt   ki e r un ko w y   związany  jest  z  asymetrią  elektryczną  cząsteczek  (dipole)  powodującą 

oddziaływanie orientacyjne i przyciąganie odpowiednio utrwalających się dipoli. 

S i ł y va n d er W aal s a  maleją odwrotnie proporcjonalnie z siódmą potęgą odległości (r

7

) i są 

one bardzo małe w porównaniu do innych omówionych wiązań. Tym niemniej, sumując się wywołują 
efekty o dużym znaczeniu dla stabilizacji niektórych struktur białka.

Do  czynników  strukturotwórczych,  w e d ł u g  a ut o r a ,  można  też  zaliczyć  białka  zwane 

molekularnymi opiekunkami. 

15

Molekularne opiekunki (chaperones). Nawet cząsteczki białka, którym udało się uzyskać prawidłowy kształt 

w fazie  posttranslacyjnej  (po  zakończeniu  biosyntezy), mogą  w każdej  chwili  ulec  deformacji  wskutek działania 
różnych czynników denaturujących. Od lat zadawano sobie pytania: 



Jak ludzkie komórki radzą sobie z rozpoznawaniem białek, które mają złą strukturę przestrzenną? 



Czy takie źle zwinięte białka mogą powrócić do prawidłowego kształtu? 



Co dzieje się, kiedy cząsteczka białka jest tak beznadziejnie zniekształcona, że już w żaden sposób 

nie może przybrać prawidłowej konformacji? 

W  ostatnich  latach  częściowo  znaleziono  odpowiedź  na  te  pytania.  Okazuje  się,  że  w  tych  przypadkach 

wkracza do akcji specjalna grupa białek: białka opiekuńcze, zwane też przyzwoitkami. 

Białka  opiekuńcze łączą się  z odkształconymi  białkami i pomagają im  w uzyskaniu odpowiedniej struktury 

trójwymiarowej. Często wymaga to zużycia pewnej ilości energii zmagazynowanej w 

ATP

. Następnie komórkowe 

opiekunki odłączają się od białek, które uzyskały odpowiedni kształt, i zajmują się innymi cząsteczkami białek o 
nieprawidłowej konformacji. Same białka opiekuńcze są bardzo odporne na denaturację. 

Białka  opiekuńcze  są  bardzo  wszędobylskie.  Można  je  znaleźć  w  cytoplazmie  (tam  biorą  udział  w 

nadawaniu kształtu białkom wytwarzanych w procesie  translacji oraz w naprawianiu zdeformowanych białek), w 
jądrze  komórkowym,  w  szorstkiej  siateczce  śródplazmatycznej  (gdzie  uczestniczą  w  kształtowaniu  białek 
przeznaczonych  do  wydzielenia  przez komórkę)  oraz w pobliżu  błon białkowo-lipidowych (białka  opiekuńcze są 
potrzebne  w procesie transportu innych  białek przez błony biologiczne:  z jednej strony błony jedna  przyzwoitka 
rozwija białko i wpuszcza je do kanału w błonie, a po przeciwnej stronie błony białkowo-lipidowej inna przyzwoitka 
odbiera  transportowany  łańcuch  polipeptydowy  i  nadaje  mu  odpowiednią  konformację).  Bez  udziału  białek 
opiekuńczych  wiele  procesów  metabolicznych  nie  mogłoby  przebiegać  prawidłowo,  a  naprawienie  popsutej 
cząsteczki białka przekraczałoby możliwości komórki. 

16



 H

H

H

H
N

O

C

C

N

O

C

C

C

H

2

N

COOH

R

2

H

2

C

CH

2

CH

2

H

108o

110o

3.3.2. Białka fibrylarne

Białka fibrylarne (skleroproteiny) to białka o budowie włókienkowej, nierozpuszczalne w wodzie, 

rozcieńczonych  kwasach,  alkoholu;  odporne  na  działanie  enzymów  proteolitycznych  i  czynników 
chemicznych.  Są  głównym  składnikiem  substancji  podporowych  i  strukturalnych  organizmu,  np. 
skóry i  kości (kolagen), ścięgien  i  wiązadeł  (elastyna),  paznokci,  piór,  włosów (keratyna), jedwabiu 
naturalnego (fibroina), rzęsek bakterii (flagellina), pancerzy owadów (sklerotyna). Białka te nie mają 
wartości odżywczych. 

Białka  fibrylarne  wykazują  wysoki  stopień  regularności  i  uporządkowania  struktury.  Obok 

wiązań  peptydowych  podstawowym  czynnikiem  strukturotwórczym  białek  fibrylarnych  są 
wiązania  wodorowe.  Długie  łańcuchy  polipeptydowe  tych  białek  przyjmują  najczęściej  regularną 
strukturę  drugorzędową,  w której  szkielet  skręcony  jest  wokół  własnej  osi,  tak  że  powstaje 
przestrzenna  możliwość  utworzenia  stabilizujących  układ  wiązań  wodorowych  między  atomami 
oddalonych od siebie ugrupowań peptydowych. 

Struktura  kolagenu

. 

Kolagen  jest  głównym  składnikiem  białek  skóry,  tkanki  łącznej  (m.in. 

wiązadła  i  ścięgna)  oraz  białek  wchodzących  w  skład  chrząstek  i  kości.  Kolagen  odznacza się  dużą 
wytrzymałością  na  rozciąganie.  Jego  skład  aminokwasowy  jest 
następujący:  glicyna  33%,  prolina  12%,  hydroksyprolina  9%, 
ponadto  9,5%  Ala,  3%  Wal,  l,5% Liz(OH);  przy  absolutnym 
braku Cys i Try. Ustalono, że we włókienkowych cząsteczkach 
kolagenu  trzy  podstawowe  aminokwasy  tworzą  łańcuch 
peptydowy układający się wzdłuż linii śrubowej o bardzo dużym 
skoku  (3,3  reszty  aminokwasowe  na  1  skręt),  a  trzy  takie 
łańcuchy  splatają  się  ze  sobą  na  kształt  liny  (rysunek  obok). 
Poszczególne  łańcuchy  łączą  się  między  sobą  wiązaniami 
wodorowymi  tworzonymi  przez  atomy  azotu  i  tlenu  wiązań 
peptydowych. 

O  przestrzennej  strukturze  kolagenu  decyduje  przede  wszystkim  jego  niezwykły  skład 

aminokwasowy. Periodyczna struktura pierwszorzędowa wygląda następująco: -Gly-X-Y-Gly-X-Y-. 
X często  jest  proliną  (nigdy  hydroksyproliną),  Y  jest  często  hydroksyproliną.  Należy  sobie 
uświadomić,  że  wiązania  peptydowe  utworzone  z  udziałem  proliny  i  hydroksyproliny  są 
„zdeformowane”  (patrz  rysunek  powyżej)  na  skutek  pierścieniowej  budowy  tych  aminokwasów. 
Stąd kąt rozwarcia płaszczyzn wiązań peptydowych za proliną wynosi 110

, podczas gdy normalnie 

wynosi on około 100

. 

Hydroksyprolina  (Hyp)  i  hydroksylizyna  (Lys-OH)  nie  są  wbudowywane  w  łańcuch  podczas 

syntezy. Oba te aminokwasy powstają w gotowych łańcuchach prokolagenu z proliny i lizyny pod 
działaniem  dioksygenaz  -  enzymów  wbudowujących  atomy  tlenu  z  wytworzeniem  grup 
hydroksylowych. 

Trzy  enzymy  modyfikują  prokolagen: 

4-dioksygenaza  prokolageno-prolinowa  (EC 1.14.11.2), 

3-dioksygenaza prokolageno-prolinowa (EC 1.14.11.7) i 5-dioksygenaza prokolageno-lizynowa (EC`1.14.11.4).

   - glicyna 
   - prolina 

           - hydroksyprolina         

Struktura II-rzędowa kolagenu

17

C

O

H

H

O

N

C

R

O

C

N

R

H

C

N

C N

C

H

O

C

C

H

H

C

O

H

H

O

N

C

O

C

N

H

C

N

C N

C

H

O

C

C

R

R

C

O

H

H

O

N

C

R

O

C

N

R

H

C

N

C N

C

H

O

C

C

C

O

H

H

O

N

C

C

O

C

N

H

C

N

C N

C

H

O

C

C

R

R

C

Struktura  fałdowa.  Białka  zwane  β-ke r a t yn a mi   stanowią  składniki  naskórka,  włosów, 

paznokci,  kopyt.  Podobnie  jak  kolagen  są  nierozpuszczalne  wodzie  i  cechuje  je  odporność  na 
czynniki  chemiczne.  Ich  cząsteczki  są  zbudowane  głównie  z  aminokwasów  o  hydrofobowych 
łańcuchach bocznych i aminokwasów zasadowych oraz znacznych ilości cysteiny. 

Keratyna  rozciągniętego  włosa  (β-keratyna)  charakteryzuje  się  regularną  strukturą.  Struktura  ta 

zwana  jest  fałdową,  inaczej:  strukturą pofałdowanej  kartki,  harmonijkową lub  beta fałdową. Między 
różnymi  łańcuchami  polipeptydowych  lub  różnymi  częściami  tego  samego  łańcucha  powstają 
wiązanie  wodorowe  wytworzone  głównie  w  obrębie  wiązań  peptydowych.  Płaskie  wiązanie 
peptydowe  sprawia,  że  łańcuch  przyjmuje  postać  pofałdowanej  kartki  z  łańcuchami  bocznymi 
znajdującymi się poniżej lub powyżej tej płaszczyzny. Łańcuchy boczne sterczą teraz niemal pionowo 
w górę, względnie w dół, jak widać na modelu przedstawionym poniżej. Łańcuchy sąsiadujące ze sobą 
mogą być równoległe lub antyrównoległe zależnie czy przebiegają one odpowiednio: w tym samym 
kierunku lub kierunku przeciwnym (rysunek poniżej).

 A - Struktura fałdowa, B – układ peptydów równoległy, C – układ peptydów antyrównoległy 

Struktura α-helisy.  Helisa (z  grec. heliks,  helikos  =  skręcony)  to  linia  śrubowa,  linia  leżąca  na 

powierzchni  walca  (poprawniej:  cylindra).  Strukturę  α-helisy  w  1951  roku  zaproponowali  Pauling  i 
Corey. α-He l i s a  w przypadku struktury białek to łańcuch polipeptydowy płaszczyznowo nawijający 
się  na  hipotetyczny  walec  (rysunek  poniżej).  Sposób  jego  ułożenia  umożliwia  utworzenie  się 
wewnątrz łańcuchowych wiązań wodorowych pomiędzy atomami wiązań peptydowych w kolejno po 
sobie  następujących  zwojach  helisy.  Grupa  >C=O  każdego  aminokwasu  wiąże  się  wiązaniem 
wodorowym  z  grupą  HN<  aminokwasu,  zajmującego  w  sekwencji  liniowej  pozycję  wysuniętą  do 
przodu o cztery reszty aminokwasowe. Ostatecznie wszystkie grupy >NH i >C=O łańcucha głównego 
łączą  się  wiązaniami  wodorowymi.  Każda  reszta  aminokwasowa  jest  przesunięta  w  stosunku  do 
sąsiedniej  o  0,15  nm  wzdłuż  osi  helisy  i  obrócona  o  kąt  100°  wokół  osi.  Na  jeden  obrót  helisy 
przypada  więc  3,6  reszt  aminokwasowych.  W  ten  sposób,  co  czwarte  reszty  aminokwasowe  w 
α-helisie znajdują się przestrzennie blisko siebie. Łańcuchy boczne aminokwasów wystają na zewnątrz 
cylindra  w  ułożeniu  śrubowym.  Prolina  „deformuje”  α-helisę.  Odmiana  helisy  prawoskrętna  jest 
bardziej stabilna dla łańcuchów polipeptydowych. 

R

H

CH

C O

HN

C R

C

O

NH

NH

O C

R

C

HN

O

C

CH

R

H

CH

C O

HN

C R

C

O

NH

NH

O C

R

C

HN

O

C

CH

R

H

R

H

C

N

C

N

C

N

R

H

R

H

H

R

H

R

C

C

NH

O

C R

HN

CH

C

O

CH

C O

HN

C R

C

O

NH

R

C

NH

O

HN

CH

C

O

NH

O C

R

C

HN

O

C

CH

C

N

A

B

C

18

  - Rodniki hydrofobowe

  - Rodniki hydrofilowe

                                                  3,6Å 

                                                                             5,4Å

Struktura α-helisy charakterystyczna jest dla niezbyt długich łańcuchów polipeptydowych takich, 

jakie występują w α-ke r at yn i e  (białko fibrylarne) lub mi o gl o bi ni e  (białko globularne).  

Włókienka α - ke r at yn y  zbudowane są z dwóch typów łańcuchów polipeptydowych. Oba mają 

budowę  α-helisy,  ale  oś  jednego  (I)  jest  prosta,  drugiego  (II)  zaś  tworzy  linię  śrubową  o  znacznie 
większym  skoku  aniżeli  w  α-helisie.  Łańcuch  typu  I  stanowi  trzon,  wokół  którego  oplata  się  6 
śrubowych łańcuchów typu II.

3.3.3. Białka globularne

Omawiane poprzednio białka fibrylarne stanowią agregaty wielocząsteczkowe o uporządkowanej 

budowie. W przeciwieństwie do nich białka globularne w stanie naturalnym to pojedyncze, niezależne 
od  siebie  cząsteczki,  przypominające  „kłębuszki  poplątanej  wełny”.  Łańcuch  polipeptydowy  białek 
globularnych jest z reguły nieregularne poskręcany i pofałdowany. Brak w strukturze trzeciorzędowej 
tych białek wyraźnej regularności i uporządkowania. Na rysunku przedstawiono schematyczny model 
cząsteczki białka globularnego. Wewnątrz „kłębuszka” znajduje się strefa hydrofobowa, a na zewnątrz 
strefa hydrofilowa, co decydująco wpływa na właściwości tych białek. 

19

Schematyczny model cząsteczki białka globularnego.

W  białkach  globularnych  występują  jedynie  dwa  typy  struktur  drugorzędowych:  α-helisa  i 

β-fałdowa. W wielu białkach globularnych fragmenty łańcucha polipeptydowego o strukturze α-helisy 
są  poprzedzielane  strukturą β-fałdową.  Ponadto  obie te  struktury mogą  oddziaływać  pomiędzy sobą
tworząc  bardziej  złożone  struktury  „ponad”  drugorzędowe  zwane  motywami.  Motywy  strukturalne, 
powstają  wskutek  asocjacji  α-helisy  lub  struktury  β-fałdowej.  Powszechnie  występującym 
motywem β, czyli powstałym jedynie na bazie struktury β-fałdowej jest motyw „szpilki do włosów”. 
Ten  motyw  zbudowany  jest  z  jednego  łańcucha  polipeptydowego,  przyjmującego  antyrównoległą
strukturę typu harmonijki. Innym przykładem bardziej złożonej struktury opierającej się na strukturze 
β-fałdowej jest motyw „klucza greckiego”. Jest to bardziej rozbudowany motyw „szpilki do włosów”, 
gdzie  jeden  łańcuch  polipeptydowy  tworzy  ze  sobą  cztery  struktury  β-fałdowe  ułożone  względem 
siebie  antyrównoległe.  Struktura  α-helisy  podobnie  jak  harmonijkowa  tworzy  własne  motywy 
strukturalne.  Najczęściej  jest  to  motyw  „helisa-pętla-helisa".  Innym  przykładem  motywów  α,  są
struktury  tzw.  „suwaków  leucynowych”,  zbudowanych  z  dwóch  oplecionych  ze  sobą  α-helis, 
bogatych w leucynę. Oprócz motywów β lub α, występują struktury mieszane typu α / β. Za przykład 
może posłużyć motyw βαβ, w którym pomiędzy dwoma ułożonymi równolegle łańcuchami struktury 
β-fałdowej znajduje się α-helisa. Hydrofobowa strona łańcuchów β jest ciasno upakowana i kontaktuje 
się z hydrofobową stroną α-helisy. 

Wszystkie  omówione  motywy  dotyczą  białek  globularnych  zbudowanych  jedynie  z  jednego 

łańcucha  polipeptydowego.  Jednakże  wiele  białek  zbudowanych  jest  z  kilku  łańcuchów 
polipeptydowych,  fałdujących  się  niezależnie  od  siebie  i  pomiędzy  którymi  również  formują  się
swego rodzaju motywy, zwane domenami. Domeny można zdefiniować, jako precyzyjnie splecione ze 
sobą fragmenty łańcuchów polipeptydowych, tworzących w przestrzeni szczególnie regularne rejony. 
Zbudowane  są  one  ze  100  do  400  reszt  aminokwasowych.  Można  za  przykład  podać  domenę 
składającą  się  z  czterech  α-helis  tworzących  złożony  motyw  „helisa-pętla-helisa",  ułożonych 
wzajemnie równolegle, w ten sposób, że reszty aminokwasowe poszczególnych łańcuchów zazębiają
się między sobą tworząc przestrzeń hydrofobową w centralnej części domeny. Inną, bardzo podobną
strukturą,  charakterystyczną  dla  białek  globularnych  jest  domena  „globinowa”.  Powstaje  ona  w 
wyniku  dopasowania  grzbietów  jednej  α-helisy  w  grzbiet  drugiej.  Domeny  często  są  składnikami 
części funkcjonalnych białek.

20

Niektóre białka mają niezwykle skomplikowaną strukturę trzeciorzędową, nawet z kilkunastoma 

motywami i kilkoma domenami, jak np. dystrofina.

Dystrofina  jest  białkiem  kodowanym  przez  gen  leżący  na  chromosomie  X.  Mutacje  tego  genu  wywołują 

choroby  zwane  dystrofiami  mięśniowymi  Duchenne’a  i  Becker’a.  D y s t r o f i n a   zbudowana  jest  z  3685 
aminokwasów  (M

cz

  =  427  kDa).  Podzielona  jest  na  cztery  domeny  -  pierwsza  domena  na  N-końcu  o  masie 

cząsteczkowej 30 kDa jest homologiem α-aktyniny, domena centralna zbudowana z 25 powtórzonych motywów 
potrójnych  helis  podobnych  do  występujących  w  spektrynie,  domena  bogata  w  cysteiny  (280  reszt)  oraz  C-
końcowa  domena.  C-końcowa  domena  zawiera  kilka  charakterystycznych  motywów  –  domenę  WW  (posiadają 
dwie konserwatywne reszty tryptofanu), motyw „EF hands”, domenę ZZ (motyw wiążący cynk) oraz dwie α-helisy. 

Allosteria  (z  grec.  allos  =  obcy,  inny;  stereos  =  stanowiący  bryłę)  to  innokształtność 

przestrzenna,  czyli  zmiana  konformacji  łańcuchowej.  Cząsteczki  większości  białek  globularnych 
odznaczają  się  względnie  dużą  elastycznością.  Trzeciorzędowa  struktura  wielu  z  nich  może  ulegać 
odwracalnym  „odkształceniom”  na  skutek  niekowalencyjnego  przyłączenia  jakiejś  innej  cząsteczki 
(tzw. l i ga nd u ). Takie białka nazywa się bi ał ka mi   a l l o s t e r yc zn ymi . E f ekt   a l l o s t e r yc zn y
polega  na  odwracalnej  zmianie  konformacji  białka  w  pewnym  ściśle  określonym  obszarze  jego 
cząsteczki  na  skutek  przyłączenia  ligandu  (efektora  allosterycznego)  w  innym  miejscu.  Ta  zmiana 
konformacji pociąga za sobą zaburzenia aktywności biologicznej białka. Najlepiej poznanym białkiem 
allosterycznym jest hemoglobina. Wiele enzymów również jest białkami allosterycznymi. Na zasadzie 
allosterii działają aktywatory i inhibitory niektórych enzymów. 

Hemoglobina zawarta w erytrocytach działa jako przenośnik tlenu we krwi oraz odgrywa decydującą rolę w 

transporcie  dwutlenku  węgla  i  jonów  wodorowych  (pokrewnym  białkiem  jest  mioglobina,  odpowiedzialna  za 
transport  tlenu  w  mięśniach).  Kształt  cząsteczki  hemoglobiny  jest  zbliżony  do  kuli  o  średnicy  5,5  nm. 
Hemoglobina jest białkiem złożonym. Składa się z dwóch łańcuchów α (po 141 aminokwasów) i dwóch łańcuchów 
β  (po  146  aminokwasów).  Łańcuchy  te  są  upakowane  w  formę  czworościanu.  Oddziałują  ze  sobą  za 
pośrednictwem wiązań niekowalencyjnych tworząc charakterystyczny tetramer oznaczany jako α-β-α-β lub α

2

β

2

. 

Oba  typy  łańcuchów  mają  bardzo  zbliżoną  strukturę  trzeciorzędowa  i  zawierają  taką  samą  niebiałkową  grupę 
prostetyczną  —  cząsteczkę  hemu.  Grupy  hemowe  są  umiejscowione,  pojedynczo  w  każdej  podjednostce,  w 
zagłębieniach na ich powierzchni. Hem jest związkiem kompleksowym, w którym atom żelaza dwuwartościowego 
(Fe

2+

) znajdujący się w środku układu porfirynowego tworzy wiązania koordynacyjne z czterema atomami azotu 

porfiryny.  Atom  żelaza  może  przyłączyć  cząsteczkę  O

2

  bez  zmiany  swojej  wartościowości,  tworząc  tzw. 

utlenowaną  formę  hemoglobiny  (zwaną  też  oksyhemoglobiną)  o  jasnoczerwonym  kolorze.  Cztery  miejsca 
wiązania  tlenu  są  znacznie od  siebie  oddalone;  odległość między  dwoma  najbliżej  położonymi  atomami  żelaza 
wynosi 2,5 nm. Przyłączanie tlenu jest odwracalne i zależy od ciśnienia cząstkowego tlenu w narządach. 

Przyłączenie  tlenu  (będącego  w  stosunku  do  hemoglobiny  ligandem)  do  jednego  z  protomerów  zwiększa 

zdolność  przyłączania  O

2

  przez  pozostałe  protomery.  W  miarę  postępującego  utlenowania  hemoglobiny  jej 

protomery  łączą  się  coraz  łatwiej  z  tlenem  na  skutek  zmian  konformacyjnych  wywołanych  efektem 
allosterycznym.  Utlenowana  cząsteczka  hemoglobiny  jest  bardziej  upakowana.  Na  przykład,  w  wyniku 
utlenowania odległość między atomami żelaza zmniejsza się z 4,0 do 3,3 nm. Reszty aminokwasów C-terminalne 
wszystkich  czterech  łańcuchów  mają  prawie  całkowitą  swobodę  rotacji.  Terminalne  grupy  karboksylowe  i 

21

łańcuchy  boczne  aminokwasów na  końcach  C  tworzą  wiązania  jonowe,  które  krępują  tetramer.  Ze  względu  na 
obecność ośmiu wiązań jonowych cząsteczka nieutlenowanej hemoglobiny jest bardziej napięta i skrępowana niż 
hemoglobiny utlenowanej. 

Właściwości białek globularnych
Białka, które posiadają określone właściwości biologiczne (tzn. wypełniają określone funkcje w 

komórce),  i  te  właściwości  nadal  zachowują  niezależnie  od  tego,  czy  są  wewnątrz  komórki  czy  też 
zostały z niej wyizolowane określa się nazwą bi a ł ka  n at yw n e  (rodzime). Białka natywne wykazują 
kilka charakterystycznych właściwości. 

Punkt  izoelektryczny.  Cechą  charakterystyczną  każdego  białka  jest  jego  p u n kt  

i zo el e kt r yc zn y . Jest to takie pH, w którym ilość ładunków dodatnich i ujemnych cząsteczki białka 
jest jednakowa. Taka cząsteczka, oczywiście, nie wędruje w polu elektrycznym. 

Denaturacja.  Część  białek  natywnych  należy  do  grupy  związków  bardzo  delikatnych.  Pod 

wpływem  wielu  czynników  zarówno  fizycznych,  jak  i  chemicznych,  np.  wysokiej  temperatury, 
znacznych zmian pH, promieni ultrafioletowych, rozpuszczalników organicznych itp., struktura białek 
ulega trudno odwracalnym lub całkowicie nieodwracalnym zmianom połączonym z utratą natywnych 
właściwości  biologicznych  (m.in.  białka  będące  enzymami  tracą  swoje  właściwości  katalityczne). 
Proces ten nazywa się de na t u r a cj ą . 

D e n at ur acj ę   bi ał ka  można  więc  zdefiniować  jako  utratę  natywnych  właściwości 

biologicznych  lub  innej  indywidualnej  cechy  charakterystycznej  tego  białka  spowodowaną 
zniszczeniem  jego  struktury  wtórnej  (przy  zachowaniu  struktury  pierwszorzędowej).  W  wyniku 
denaturacji  białka  mogą  wystąpić  zmiany  rozpuszczalności  i  przesunięcie  punktu  izoelektrycznego. 
Rozwinięcie łańcucha peptydowego może prowadzić do wzrostu lepkości, a także zmian absorpcji w 
nadfiolecie.  Obserwuje  się  również  często  procesy  agregacji  i  wytrącania,  co  jest  związane  ze 
zmianami stopnia hydratacji i rozpuszczalności zdenaturowanych białek. 

Ogólnie  biorąc,  mechanizm  denaturacji  związany  jest  ze  zniesieniem  oddziaływań  czynników 

strukturotwórczych, które odpowiedzialne są za stabilizację struktury przestrzennej cząsteczki białka. 
Podczas  denaturacji  rozrywane  mogą  być  wiązania  wodorowe,  jonowe,  disulfidowe  oraz  niszczone 
oddziaływania elektrostatyczne van der Waalsa. I tak:



działanie p od w yżs zo n ej   t e mp e r a t u r y doprowadza do zerwania wiązań wodorowych oraz 
zniesienia oddziaływań van der Waalsa, co w konsekwencji skutkuje zniszczeniem struktur II-, 
III- i IV-rzędowej białka,



pod wpływem roztworu m o c zn i ka  (6-8 mol/dm

3

) lub c h l or ku   gu a ni d yn y (4 mol/dm

3 

) i 

innych związków chemicznych silnie polarnych zerwaniu ulegają wiązania wodorowe,



j o n y  me t a l i   ci ę żki c h   (Hg

2+

,  Pb

2+

,  Cu

2+

,  itp.)  powodują  zerwanie  mostków 

disiarczkowych,  a  ponadto  częściowo  wiązań  jonowych,  co  w  niektórych  przypadkach  może 
prowadzić do wbudowania się tych jonów w cząsteczkę białka,



na  skutek  działania  kw a s ó w   l ub   za s ad   (wartość  pH  poniżej  3  lub  powyżej  9)  zerwaniu 
ulegają  wiązania  jonowe  i  w  pewnym  stopniu  wodorowe,  co  przede  wszystkim  skutkuje 
zniszczeniem III-rzędowej struktury białka, 



p r o mi en i o w a ni e   ( nadfioletowe, rentgenowskie  i  radioaktywne) w  skrajnych przypadkach 
może nawet prowadzić do rozrywania wiązań kowalencyjnych, 

22

+
+

+
+

-
-

-
-

+

-

+

+



innymi  czynnikami  mogącymi  wywoływać  denaturację  białek  są:  intensywne  mi e s za n i e , 
w yt r zą s a ni e  l ub   d zi ał a ni e  u l t r a d źwi ę ka mi .

Wpływ  pH  i  stężenia  elektrolitu  na  rozpuszczalność  białek  globularnych.  Ze  względu  na 

r o zp us z c za l n o ś ć  w wodzie białka globularne dzieli się na dwie grupy: 

1) a l b u mi n y - rozpuszczalne w wodzie, 
2) gl o b ul i n y - rozpuszczalne w rozcieńczonych elektrolitach (np. w 0,1-1%-owych roztworach 

NaCl). 

Białka najmniejszą rozpuszczalność posiadają w punkcie izoelektrycznym. Im pH roztworu jest 

bardziej  oddalone  od  pI  białka,  tym  lepsza  jest  jego  rozpuszczalność.  Zjawisko  to  można  wyjaśnić 
następująco.  W  roztworach  o  pH  różnym  od  pI  cząsteczki  białka  posiadają  ładunek  (dodatni  lub 
ujemny). Dwa ładunki jednoimienne odpychają się (m.in. tym silniej im większy jest ten ładunek). Nic 
więc  dziwnego,  że  naładowane  cząsteczki  białka  też  się  odpychają,  co  ułatwia  ich  hydratację  i  w 
efekcie  zwiększa  rozpuszczalność.  Podobnie  podczas  wysalania  (o  czym  będzie  mowa  poniżej) 
jednoimiennie naładowane cząsteczki białka znacznie trudniej ulegają agregacji i trudniej wytrącić je 
w postaci osadu.

0

20

40

60

80

100

3

4

5

6

7

8

9

10

11

pH

R

o

zp

u

sz

cz

a

ln

o

ść

 [

%

]

Wpływ pH i stężenia elektrolitu na rozpuszczalność modelowego białek globularnych o pI = 6.

W wielu przypadkach niewielkie stężenie elektrolitu - np. 0,8% wodny roztwór NaCl, czyli sól 

fizjologiczna - znacznie poprawia rozpuszczalność wielu białek (tzw. pr o ce s   w s al a ni a   bi ał e k ). 
Niektóre  białka  w  ogóle  nie  rozpuszczają  się  w  wodzie  i 
wprowadzenie ich do roztworu wymaga  obecności jonów 
elektrolitu.  Mechanizm  zjawiska  polega  na  tym,  że 
niezależnie  od  ogólnego  (sumarycznego)  ładunku 
molekuły,  cząstkowe  ujemne  i  dodatnie  ładunki  nie  są 
równomiernie  rozmieszczone  na  powierzchni  cząsteczki  białka.  W  efekcie  cząsteczki  białka  są 
dipolami. W punkcie izoelektrycznym dipol taki posiada znaczny moment, kilkaset razy większy od 
mementu  dipolowego  wody.  Zjawisko  to  wpływa  na  silne,  wzajemne  przyciąganie  pomiędzy 
molekułami  białka.  Dodatek  NaCl  sprawia,  że  w  roztworze  pojawiają  się  jony  Na

+

  i  Cl

-

,  które 

neutralizując  te  cząstkowe  ładunki  na  powierzchni  białka  znoszą  efekt  przyciągania  się  cząsteczek, 
tym samym ułatwiają ich rozpuszczanie się.

Przekroczenie pewnego progowego stężenia elektrolitu powoduje wytrącanie się białka z roztworu 

w  postaci  osadu  (tzw.  p r o c es   w ys al a ni a   b i ał ek ),  co  po  oddzieleniu  od  cieczy  i  wysuszeniu 
pozwala  otrzymać  białko  w  stanie  stałym.  Dobrym  odczynnikiem 
wysalającym białka jest siarczan amonu. Okazuje się, że zarówno jony 

H

2

O

1%NaCl

40%(NH

4

)

2

SO

4

20%(NH

4

)

2

SO

4

wsalanie

wysalanie

pI

H

2

O

Molekuła 
białka

-

+

-

-

23

NH

4

+

,  jak  i  SO

4

2-

  mają  bardzo  duże  powinowactwo  do  cząsteczek  wody  i  odrywają  je  od  otoczki 

hydratacyjnej białka. 

Frakcjonowane  wysalanie  białek.  Dobierając  odpowiednio  pH  i  stężenie  elektrolitu  można  na 

drodze wysalania z grubsza rozdzielić mieszaninę białek na pojedyncze frakcje, zawierające znacznie 
podczyszczone indywidualne białka.

24

Wytrącanie  białek  globularnych  rozpuszczalnikami  organicznymi.  Niektóre  rozpuszczalniki 

organiczne  o  silnych  właściwościach  hydrofilowych,  takie  jak  np.  etanol,  aceton  mają  zdolność 
wytrącania białka z roztworu. Związki  te  mają  bardzo silne powinowactwo do wody i  wyrywają  jej 
cząsteczki  z  otoczki  hydratacyjnej  białka.  Niestety,  część  molekuł  białka  ulega  denaturacji. 
Skuteczność  procesu  wytrącania  aktywnego  biologicznie  białka,  czyli  niezdenaturowanego,  można 
poprawić  poprzez  obniżenie  temperatury  wytrącania  do  4

C,  dbania  o  względnie  niskie  stężenie 

rozpuszczalnika  wobec  cząsteczek  białka,  (co,  m.in.  zapewnia  dozowanie  rozpuszczalnika  do 
roztworu  białka!)  i  maksymalnie  możliwe  skrócenia czasu  kontaktu  rozpuszczalnika  z cząsteczkami 
białka. W ten sposób można z dużą wydajnością (sięgającą nawet 86%) skutecznie wytrącać natywne 
białko  z  roztworu.  Za  takim  sposobem  otrzymywania  białka  w  stanie  stałym,  w  porównaniu  z 
wysalaniem,  przemawia  łatwość  regeneracji  odczynnika  wytrącającego.  [Od  autora:  siarczan 
amonowy  stosowany  do  wysalania  białek  jest  trudny  do  regeneracji,  a  jego  obecność  w  ściekach 
powoduje  bardzo  groźną  korozję  wszelkich  elementów  betonowych  (umocnień  wałów 
przeciwpowodziowych, filarów mostów, itp.)]. 

Suszenie  rozpyłowe.  W  ostatnich  latach,  dzięki  zastosowaniu  ultrafiltracji,  białko  w  stanie  stałym  (m.in. 

enzymatyczne)  korzystnie  jest  otrzymywać  z  zastosowaniem  suszenia  rozpyłowego.  Wydajność  tego  procesu 
sięga nawet 94%, a otrzymane białko w stanie stałym może być jednocześnie znacznie podczyszczone. 

Odbiałczanie  roztworów.  W  niektórych  sytuacjach  nieodzowne  jest  pozbycie  się  białka  z 

roztworu  wodnego.  Można efekt  taki osiągnąć stosując odczynniki  odbiałczające,  m.in. 5%  roztwór 
kwasu trichlorooctowego lub 10% roztwór kwasu sulfosalicylowego. Oba te związki prawie ze 100% 
skutecznością wytrącają zdenaturowane białko z wodnych roztworów.

Roztwory  koloidalne  białek.  Roztwory  wodne  białek  globularnych  mają  charakter  ko l o i d ó w 

h yd r of i l o w yc h . I jako takie, posiadają charakterystyczne cechy koloidów hydrofilowych, o których 
naucza chemia fizyczna. M.in. obniżają napięcie powierzchniowe, wykazują znaczną lepkość, są silnie 
uwodnione, żelatynują, wykazują słabą opalescencję i mały efekt Tyndala, itp. 

Dializa. Białka są olbrzymimi molekułami i jako takie nie d i al i zuj ą , tzn. nie wykazują zdolności 

do  dyfundowania  przez  błony  półprzepuszczalne.  Zjawisko  to  wykorzystuje  się  m.in.  do  odsalania 
roztworów  białek.  Wszystkie  związki  niskocząsteczkowe  (np.  jony,  sole,  mono-  i  disacharydy, 
aminokwasy, peptydy, itp.)  ulegają  dializie, tzn. dyfundują przez błonę  półprzepuszczalną woreczka 
dializacyjnego do otaczającego go roztworu, natomiast białko pozostaje wewnątrz woreczka. 

Elektroforeza.  Cząsteczki  białka  zawieszone  w  roztworze  wodnym  o  pH  różnym  od  ich  pI 

(punktu izoelektrycznego) posiadają ładunek elektryczny. Oczywiście, ładunek ten jest tym większy, 
im  większa  różnica  pomiędzy  pH  roztworu  a  pI.  Takie  białko  umieszczone  w  polu  elektrycznym 
zacznie wędrować w kierunku elektrody o przeciwnym znaku, z prędkością tym większą, im większy 
posiada ładunek. 

Punkty  izoelektryczne  białek  są  dość  zróżnicowane.  Istnieje  duże  prawdopodobieństwo,  że  w 

mieszaninie  białek  zawieszonych  w  buforze  o  jakimś  dobranym  pH,  część  cząsteczek  naładowana 
zostanie dodatnio, część ujemnie, a nadto znajdą się i takie, które nie będą miały ładunku. Jeżeli taką 
mieszaninę  umieści  się  w  polu  elektrycznym,  to  cząsteczki  białek  zaczną  wędrować  w  kierunku 
elektrod  o  przeciwnych  znakach  (oczywiście,  te  bez  ładunku  pozostaną  w  punkcie  startowym). 
Umożliwia to na skuteczne rozdzielenie mieszaniny białek. Ogólnie rozpowszechnionymi  metodami 
elektroforezy są elektroforeza bibułowa lub płytkowa cienkowarstwowa. 

Oczyszczanie białek. W obecnej dobie istnieje wiele metod pozwalających szybko i skutecznie wyizolować 

białko z mieszaniny różnych związków (w tym, innych białek) i oczyścić je do stanu homogenności (jednolitości). 
Metody te opisywane są w fachowej literaturze dotyczącej omawianego problemu. 

20

CH

2

CH
CH

2

O
O
O

CO-R

1

CO-R

2

CO-R

3

4. Tłuszczowce (lipidy) 

Do  grupy  związków  objętych  nazwą  tłuszczowce  lub  lipidy  zalicza  się  estry  wyższych  kwasów 

tłuszczowych  z  mono-  lub  wielowodorotlenowymi  alkoholami.  Są  one  nierozpuszczalne  w  wodzie. 
Dzieli się je na dwie podstawowe grupy: 

 lipidy proste, w skład których wchodzą wyłącznie alkohole i kwasy, 

 lipidy złożone, zawierające oprócz tych podstawowych składników inne związki. 

Lipidy proste dzieli się na: 

1) tłuszcze właściwe - estry kwasów tłuszczowych z glicerolem. 

Tłuszcze  właściwe,  zwane  w  skrócie  tłuszczami,  stanowią  substancje  zapasowe  żywych 

organizmów.  Są  szeroko  rozpowszechnione  w  świecie  roślinnym,  jak  i  zwierzęcym.  Pod 
względem budowy chemicznej stanowią mieszaninę estrów glicerolu z kwasami tłuszczowymi 

                                                   

gdzie: R-CO- reszta acylowa wyższego

kwasu tłuszczowego

ogólny wzór tłuszczów właściwych

Wszystkie  kwasy  tłuszczowe,  wchodzące  w  skład  tłuszczów  występujących  w  przyrodzie, 

poza nielicznymi wyjątkami, mają parzystą ilość atomów węgla 

(co jest zrozumiałe, biorąc pod 

uwagę sposób ich syntezy).

 W zależności od budowy chemicznej kwasy tłuszczowe dzieli się na 

2 grupy: 



kwasy tłuszczowe nasycone - nie zawierające wiązań podwójnych, 



kwasy tłuszczowe nienasycone - zawierające wiązania podwójne. 

W  przyrodzie  tłuszcze  występują  przeważnie  jako  glicerydy  mieszane,  o  różnym  składzie 

kwasowym, głównie zawierające trzy różne kwasy tłuszczowe.

Przykłady wyższych kwasów tłuszczowych:

C

15

H

31

 COOH kwas palmitynowy,

C

17

H

35

 COOH kwas stearynowy,

C

17

H

33

 COOH kwas olejowy (kwas nienasycony),

rycynolowy  (hydroksylowa  pochodna  kwasu  olejowego),  a  także  inne  wielonienasycone  linolowy, 

linolenowy, arachidonowy. 

Kwasy wielonienasycone występują szczególnie obficie w olejach roślinnych. Niektóre ssaki nie posiadają 

zdolności  syntetyzowania  tych  związków  i  w  takim  przypadku  stanowią  one  nieodzowny  składnik  ich 
pożywienia (tzw. związki egzogenne) i stąd noszą nazwę witaminy F.

2) woski - estry kwasów tłuszczowych z wyższymi alkoholami jednowodorotlenowymi, głównie 

alifatycznymi, np. 

C

30

H

61

-CO-O C

16

H

33

 melisynian cetylowy

Lipidy  złożone  również  dzielą  się  na  kilka  grup  w  zależności  od  dodatkowych  składników 

nietłuszczowych,  np.  fosfolipidy,  sfingomieliny,  glikolipidy,  itp.  Do  tłuszczowców  zalicza  się,  ze 
względu  na  niektóre  podobne  cechy,  również  sterydy,  które  są  estrami  kwasów  tłuszczowych  i 
jednowodorotlenowych wielkocząsteczkowych alkoholi pierścieniowych. 

Wśród  tłuszczowców  złożonych  na  uwagę  zasługują  fosfolipidy  (zwane  też  fosfatydami). 

Głównym reprezentantem tej grupy jest lecytyna (fosfatydylocholina). Zbudowana jest ona z glicerolu, 
którego dwie grupy wodorotlenowe zestryfikowane są kwasami tłuszczowymi, zaś trzecia - kwasem 
fosforowym połączonym z choliną. 

21

CH

2

CH
CH

2

O
O
O

CO
CO

R

1

R

2

P

O CH

2

CH

2

N(CH

3

)

3

+

lecytyna

R

1

- reszta kwasu tluszczowego nasyconego

R

2

- reszta kwasu tluszczowego nienasyconego

HO CH

2

CH

2

N(CH

3

)

3

+

cholina

Z  kolei  wśród  sterydów  na  uwagę  zasługuje  cholesterol,  występujący  niemal  we  wszystkich 

komórkach ludzkiego organizmu. Jego stężenie we krwi wynosi od 140 do 250 mg%. 

* * *

Bardziej szczegółowe informacje dotyczące dotychczas omówionych związków można znaleźć w 

wielu  popularnych,  łatwo  dostępnych  podręcznikach  (np.  z  zakresu  chemii  organicznej,  biochemii, 
itp.).

HO

cholesterol

P

umownie

oznacza fosforan

33

dehydrogenaza

glukozo-6-fosforanowa

OH

H

H

OH

H

H

HO

C

C

O

C

C

C

CH

2

O

O

P

lakton kwasu 6-fosfoglukonowego

glukozo-1-fosforan

OH

H

H

H

OH

H

H

HO

C

C

O

C

C

C

CH

2

OH

P

O

fruktozo-6-fosforan

C

O

C

C

C

H

H

H

OH

OH

OH

CH

2

OH

OH

2

C

P

izomeraza

heksozofosforanowa

fosfoglukomutaza

glukozo-6-fosforan

OH

OH

H

H

H

OH

H

H

HO

C

C

O

C

C

C

CH

2

O

P

ROZDZIAŁ 2. ELEMENTY ENZYMOLOGII 

Enzymy  są  swoistymi  białkami,  katalizującymi  zachodzące  w  przyrodzie  ożywionej  reakcje 

chemiczne. Pod pojęciem katalizy enzymatycznej rozumie się zwiększenie szybkości reakcji termody-
namicznie  możliwych  (nawet  milionkrotne), jedynie poprzez  zmniejszenie  energii  aktywacji  cząste-
czek substratu  bez  naruszania  stanu  końcowej  równowagi. Enzym  nie  wchodzi  w  skład  końcowych 
produktów reakcji i zasadniczo pozostaje w stanie nie zmienionym po zakończeniu reakcji. 

Zdecydowana większość dotychczas poznanych enzymów ma budowę białkową. Niektóre z nich 

są białkami prostymi, zbudowanymi wyłącznie z aminokwasów (np. większość hydrolaz). Jednak w 
przeważającej liczbie przypadków składają się one z części białkowej (a p oe n zy mu ) i niebiałkowej 
(witamin  i  ich  pochodnych,  jonów  metali  oraz  małocząsteczkowych  związków  organicznych)  tzw. 
gr u p   p r o s t et yc zn yc h  i   ko e n zy mó w .  Pod  nazwą  gr u p a   p r os t et yc zn a   rozumie  się 
różnorodne niebiałkowe związki chemiczne (sacharydy, żelazoporfiryny) i jony metali luźno związane 
z apoenzymem oraz silnie związane z częścią  białkową koenzymy. K o e n zym y  są witaminami lub 
ich pochodnymi. Połączenie koenzymu z apoenzymem określa się mianem h o l o e n zymu . Trwałość 
tego połączenia jest różna; bardzo często koenzym łatwo oddysocjowuje od apoenzymu. 

A p o e n zym  jest  czynny  wyłącznie  w  połączeniu  z  koenzymem  lub  grupą  prostetyczną  i 

decyduje  o  swoistości substratowej enzymu,  a  niekiedy również  kierunkowej,  np. dekarboksylację  i 
transaminację aminokwasów katalizują enzymy o różnych apoenzymach i tych samych koenzymach. 

Dla porządku należy wspomnieć, iż aktywność biokatalityczną mogą również wykazywać cząsteczki kwasów 

nukleinowych (Nagroda Nobla w 1989 roku dla G. Altmana i T. Czecha). 

2.1. Ogólne właściwości katalityczne enzymów 

Szczególną  cechą  enzymów  jest  ich  duża  specyficzność  (określana  także  jako  wybiórczość  czy 

swoistość)  zarówno  pod  względem  rodzaju  katalizowanej  reakcji  chemicznej  -  tzw.  specyficzność 
kierunkowa,  jak  i  wobec  związków  (substratów)  biorących  w  niej  udział  -  tzw.  specyficzność 
substratowa.  Swoistość  idzie  często  tak  daleko,  że  enzym  rozróżnia  odmianę  stereoizomeryczną 
substratu,  działając  wyłącznie  na  jedną  z  nich  –  tzw.  stereospecyficzność.  Nic  więc  dziwnego,  iż 
enzymy  mogą  katalizować w  sposób  wybiórczy takie  przekształcenia,  których  trudno lub  wręcz nie 
można dokonać w inny znany sposób. 

Specyficzność  kierunkowa.  Określony  enzym  katalizuje  na  ogół  pojedynczą  reakcję  lub  grupę 

ściśle  spokrewnionych  przemian  chemicznych.  Dokonuje  on  niejako  selekcji  wśród  możliwych 
reakcji, wybierając jedną z nich. Na przykład cząsteczka glukozo-6-fosforanu może w komórce ulec 
wielu różnym przemianom, w tym utlenieniu (do laktonu kwasu 6-fosfoglukonowego), izomeryzacji 
(do fruktozo-6-fosforanu) czy też mutarotacji (do glukozo-1-fosforanu).

Każda  z  tych  reakcji  jest  katalizowana  przez  inny  enzym:  pierwszą  katalizuje  dehydrogenaza 

glukozo-6-fosforanu, drugą – izomeraza heksozofosforanowej, wreszcie trzecią - fosfoglukomutaza. 

34

Specyficzność  substratowa.  Od  specyficzności  działania  enzymu  należy  odróżnić  jego 

specyficzność  substratową,  polegającą  na  katalizowaniu  przez  dany  enzym  przemiany  chemicznej 
tylko  jednego  określonego  substratu  lub  ograniczonej  ich  liczby.  Znane  są  enzymy,  wykazujące 
absolutną  wybiórczość  wobec substratu: np.  ureaza działa tylko i  wyłącznie na mocznik powodując 
jego  rozpad,  dehydrogenaza  metanolowa  utlenia  jedynie  metanol.  Jednakże  nie  wszystkie  enzymy 
wykazują  tak  daleko  posuniętą  specyficzność  substratową,  np.  proteinazy,  lipazy  czy  amylazy 
hydrolizują większość swoich substratów tj. odpowiednio białek, lipidów oraz pochodnych α-glukanu 
niezależnie od specyficznych cech budowy tych związków. O tych enzymach mówi się, że wykazują 
szeroką  specyficzność  (są  mało  specyficzne).  Ich  przeciwieństwem  są  enzymy  o  wąskiej 
specyficzności (wysoko specyficzne). 

Stereospecyficzność.  W  Rozdziale  1  tego  podręcznika  omówiono  zjawisko  izomerii  związków 

chemicznych.  Wiele  enzymów  rozróżnia  izomery  i  wykazuje  aktywność  katalityczną  wyłącznie  w 
stosunku do jednej z odmian izomerycznych związku lub też tworzy jedynie jedną z nich, np. cis lub 
trans,  α-  lub  β-, 

D

-  lub 

L

-,  itp.  Klasycznym 

przykładem  jest  dehydrogenaza  bursztynianowa, 
która  przekształca  bursztynian  do  fumaranu 
(odmiana  trans  kwasu  etenodikarboksylowego-
1,2).  Kwas  maleinowy  (odmiana  cis  kwasu 
etenodikarboksylowego-1,2)  nie  tylko,  że  nie 
powstaje w tej reakcji, lecz ją hamuje. 

Innym  przykładem,  który  dobrze  obrazuje  zagadnienie  stereospecyficzności  enzymów,  jest 

α-glukozydaza. Ta hydrolaza działa na wszystkie α-

D

-glukopiranozydy, nie biorąc jednak udziału w 

reakcjach hydrolizy innych glikozydów (np. β-

D

-glukopiranozydów, fruktofuranozydów, itp.). Z kolei 

subtilizyna 

(serynowa 

proteinaza 

z 

B.subtilis) 

z 

mieszaniny 

racemicznej 

estrów 

N-acetyloaminokwasów hydrolizuje jedynie formę 

L

-aminokwasu.

Znane są enzymy wykazujące regioselektywność. Rozpoznają one miejsce w cząsteczce związku 

chemicznego  (np.  atom  węgla,  grupę  funkcyjną,  itp.),  w  którym  pod 
działaniem  enzymu  następuje  przekształcenie  właściwe  dla  jego 
specyficzności  kierunkowej.  Takie  właściwości  przejawiają  m.in. 
monooksygenazy, które mogą selektywnie wbudowywać atom tlenu w 
jedno, ściśle określone miejsce cząsteczki, hydroksylując ją. Niektóre z 
nich,  hydroksylujące  np.  progesteron,  mogą  przejawiać  jednocześnie 
stereospecyficzność. To, czy hydroksylowanie nastąpi w pozycji 

 lub 

  oraz  w  którym  pierścieniu  i  przy  którym  atomie  węgla  zależy,  z 
jakiego  drobnoustroju  pochodzi  enzym.  Monooksygenazy  bakterii 
B.megaterium  ATCC,  jako  jedne  z  nielicznych,  hydroksylują 
progesteron przy 15  atomie  węgla  w  pozycji 

 i  Monooksygenazy 

szczepu  B.megaterium  KM  hydroksylują  progesteron  w  kilku 
pozycjach: 15 

 i  6  oraz 11. 

Natomiast  tautomerazy,  epimerazy  lub  Δ-izomerazy  przekształcają  jeden  izomer  w  drugi. 

Przykładem  może  być  epimeraza  UDP-glukozowa  przekształcająca  UDP–1-glukozę  w  UDP-1-
galaktozę. 

2.2. Istota katalizy enzymatycznej

Według  aktualnej  wiedzy,  katalityczne  działanie  enzymów  związane  jest  ze  zjawiskiem 

międzycząsteczkowych  oddziaływań.  Enzym  (E)  i  substrat  (S)  -  ewentualnie  substraty  -  tworzą 
przejściowo  połączenie  ES,  w  którym  na  skutek  specyficznych  właściwości  centrum  katalitycznego 
enzymu następuje aktywacja cząsteczki substratu z jednoczesnym osłabieniem niektórych jego wiązań 
kowalencyjnych.  Uaktywniony  kompleks  ES  przekształca  się  w  połączenie  EP,  gdzie  P  oznacza 
produkt reakcji. W końcowym etapie połączenie EP rozpada 
się na wolny enzym i produkt reakcji. Schematycznie reakcję 
taką można zapisać równaniem: 

Dokładne  poznanie  natury  oddziaływań  odpowiedzialnych  za  katalizę  enzymatyczną  jest 

przedmiotem badań i rozważań w literaturze naukowej od wielu lat. Pionierami w tej dziedzinie byli 

H

2

C COOH

H

2

C COOH

HC

CH

COOH

HOOC

bursztynian

fumaran

FAD

FADH2

dehydrogenaza
bursztynianowa

O

C H

3

Progesteron





C

O

15

11

6



E + S

ES

E + P

EP

35

E. Fischer, pierwszy sugerujący komplementarność centrów aktywnych enzymów do substratów, oraz 
L.Pauling,  autor  koncepcji  silnej  stabilizacji  stanu  przejściowego  przez  centrum  aktywne.  Od  tego 
czasu,  pojawiało się  wiele alternatywnych  propozycji jak  teoria  naprężeń sterycznych,  optymalnego 
nałożenia orbitali, elektrostatycznego klucza i zamka, itp. 

Jedno  z  bardziej  nowoczesnych  opracowań  na  temat  czynników  odgrywających  rolę  w  katalizie 

enzymatycznej  zawarł  w  swojej  książce  Warshel*.  Na  drodze  rozważań  teoretycznych  (półempirycznych) 
dochodzi  on  do  wniosku  o  dominującej  roli  oddziaływań  o  naturze  elektrostatycznej  w katalizie  enzymatycznej. 
Warshel  rozpatruje  następujące  czynniki,  które  w  różnych  modelach  teoretycznych  proponowano  jako  źródło 
aktywności katalitycznej enzymów: 



naprężenia steryczne;



desolwatację reagentów;



optymalne nakładanie orbitali (OS);



wiązania wodorowe o niskiej barierze przeniesienia protonu (LBHB);



efekty dynamiczne;



zmiany entropii w wyniku wiązania z enzymem, 



oddziaływania elektrostatyczne w preorientowanym, polarnym centrum aktywnym. 

Zmiany energii swobodnej podczas reakcji niekatalizowanej i enzymatycznej można przedstawić 

schematycznie  jak  na  rysunku  obok.  Wielkość  energii  swobodnej  tworzenia  stanu  przejściowego 
wyznacza  barierę  energetyczną  dla  całej 
reakcji. 

Ta 

bariera 

dla 

reakcji 

enzymatycznej jest wyraźnie niższa (o ∆G

E

) 

niż  bariera  energetyczna  dla  reakcji 
niekatalizowanej.  Enzymy:  zmniejszając 
energię 

swobodną 

tworzenia 

stanu 

przejściowego 

znacznie 

przyspieszają 

przekształcenie substratów w produkty. 

2.2.1. Mechanizm działania enzymów

W  czasie  reakcji  enzymatycznej 

cząsteczka  substratu  jest  wiązana  w 
określonym obszarze do cząsteczki enzymu 
w  tzw.  centrum  aktywnym,  przez  co  tworzy  się  kompleks  enzym–substrat.  Dzięki  specyficznemu 
rozkładowi  grup  chemicznych  w  centrum,  enzym  oddziałuje  na  ugrupowania  chemiczne  substratu 
rozluźniając konkretne wiązanie chemiczne. W wyniku rozerwania tych wiązań substrat przekształca 
się  w  produkt,  który  uwalniany  jest  z  kompleksu  z  enzymem.  Enzym  po  powrocie  do  formy 
pierwotnej (w enzymach złożonych po przyłączeniu przenoszonych grup do innego związku) tworzy 
nowy kompleks z następną cząsteczką substratu itd.

Mechanizm  łączenia  enzymu  z  substratem  tłumaczy się  obecnie  indukowanym  dopasowaniem, 

polegającym na dopasowaniu kształtu enzymu do substratu i przekształceniu go w produkt. Przy tym 
enzym  może  zniekształcić  substrat  wymuszając 
w  nim  konformację  podobną  do  stanu 
przejściowego.  Przykładem  może  być  wiązanie 
glukozy z heksokinazą. 

Centrum  aktywne  enzymów.  Centrum  aktywne  to  określony  obszar  cząsteczki  białka 

enzymatycznego,  w  którym  podczas  katalizy  następuje  wiązanie  substratu  i  następnie  jego 
przekształcenie  w  produkt  względnie  produkty  reakcji.  Specyficzność  kierunkowa  i  substratowa 
enzymów,  a  także  wiele  ich  właściwości,  zdeterminowanych  jest  budową  centrum  aktywnego. 
Przyjmuje się, że centrum aktywne enzymów zlokalizowane jest w głębi globularnej cząsteczki białka 
w  kieszonce  kształtem  przypominającej  szczelinę  lub  rowek.  Obszar  centrum  aktywnego  w 
przeważającej ilości tworzą reszty aminokwasów o właściwościach hydrofobowych, a co za tym idzie, 
panują  w  tym  obszarze  warunki  hydrofobowe.  Tak  więc,  jest  to  mikrośrodowisko  o  małej  stałej 

                                                          
*

[Warshel, A.: Computer Modelling Of Chemical Reactions In Enzymes And Solutions", John Wiley & Sohns, 

Inc., New York, Chichester, Brisbane, Toronto and Singapore, 1991 ]

+

E

S

S

E

Postęp reakcji

E

ne

rg

ia

 s

w

ob

od

na

stan przejściowy

∆G

E

produkty

substraty

reakcja enzymatyczna

36

dielektrycznej, a stąd o zwielokrotnionych oddziaływaniach elektrostatycznych. Dzięki temu możliwe 
jest rozluźnienie określonych wiązań kowalencyjnych w cząsteczce substratu i ich przekształcenie w 
inne układy wiązań. 

Aminokwasy wchodzące w skład centrum aktywnego - z uwagi na funkcję, jaką pełnią – dzieli się 

na cztery kategorie: 

1. aminokwas  lub  a mi n o kw a s y  b e zp o ś r e d ni o   dzi a ł aj ą ce ;  w  enzymach  złożonych  ich 

rolę pełnią koenzymy lub grupy prostetyczne, 

2. a mi n o kw a s y  w s po ma gaj ą ce , 
3. a mi n o kw a s y  ko n t a kt ow e , zwane również w i ą żą c ymi , 
4. a mi n o kw a s y  p o mo c ni c ze . 
A mi n o kw a s y  p o mo c ni c ze   nie biorą  bezpośredniego udziału w  katalizie, lecz niezbędne są 

do  utrzymanie  właściwej  konformacji  przestrzennej  pozostałych  aminokwasów  centrum  aktywnego 
(można je traktować, jako czynniki strukturotwórcze centrum aktywnego). 

A mi n o kw a s y  ko n t a kt o w e   (wi ą żąc e )  odpowiedzialne  są  za  rozpoznanie  substratu  i 

„wciągniecie”  go  do  kieszonki  centrum  aktywnego.  Z  reguły  są  zlokalizowane  na  obrzeżach 
kieszonki. Odpowiedzialne są za specyficzność substratową enzymów. 

Rola  a mi no kw a s u  b e zp o ś r ed ni o   d zi ał aj ącego  i  a mi n o kw a s ó w   w s p o ma ga j ą c ych

zostanie  wyjaśniona  na  przykładzie  centrum  katalitycznego  endopeptydaz  serynowych.  Enzymy  te 
hydrolitycznie rozszczepiają wiązania peptydowe w białkach. Omawiane aminokwasy zlokalizowane 
są w głębi kieszonki; w przestrzeni znajdują w bliskiej od siebie odległości przyjmując z góry ściśle 
określoną konfigurację (tak, jak to pokazano na rysunku). 

Mechanizm działania centrum katalitycznego proteinaz serynowych (opis w tekście).

W  centrum  katalitycznym  wszystkich  proteinaz  serynowych  występuje  triada  aminokwasów. 

Aminokwasem  bezpośrednio  działającym  jest  seryna,  która  w  subtilizynach  zajmuje  pozycję  221  w 
łańcuchu  polipeptydowym,  a  np.  w  chymotrypsynie  195.  Aminokwasami  wspomagającymi  są 
histydyna  i  kwas  asparaginowy.  W  środowisku  alkalicznym  zdysocjowana,  silnie  ujemna  grupa 
karboksylanowa  rodnika  aspartylowego  wywołuje  efekt  indukcyjny,  który  w  wyniku  rezonansu 
przenosi się poprzez rodnik imidazolowy histydyny i na azocie 3 pojawia się silny ładunek ujemny; w 
konsekwencji  wodór  grupy  hydroksylowej  seryny  zostaje  przeniesiony  na  azot  i  jednocześnie 
powstaje ujemny jon alkoholanowy seryny. Jeżeli w jego pobliżu znajdzie się odpowiednio ustawiony 
przestrzennie węgiel wiązania peptydowego – naładowany dodatnio – to oba przeciwnie naładowane 
atomy zaczną się zbliżać do siebie. Na skutek silnych oddziaływań elektrostatycznych panujących w 
tym  obszarze  wiązanie  peptydowe  ulegnie  rozerwaniu.  Proton  z  cząsteczki  wody  przyłączy  się  do 
atomu  azotu  grupy  aminowej  i  ten  fragmentu  łańcucha  peptydowego  odłączy  się  od  centrum 

Asp

CH

2

C

O

O

-

32

His

N

N

H

CH

2

64

Ser

221

CH

2

O

H

Asp

CH

2

C

O

OH

32

His

N

N

CH

2

H

64

Ser

221

CH

2

O-

C

NH

R

2

R

1

O 

-



+

-

Ser

221

CH

2

O

Ser

221

CH

2

O

C

R

2

O

H

2

O

OH

-

R

2

COOH

R

1

NH

2

+

-

Ser

221

CH

2

O

37

Lip

S
S

aktywnego.  Drugi  fragment  łańcucha  peptydowego  przejściowo  utworzy  wiązanie  estrowe  z  resztą 
seryny  centrum  aktywnego,  by  po  chwili  ulec  hydrolizie  pod  działaniem  wolnej  grupy  OH

-

  i  też 

oddzieli się od centrum aktywnego proteinazy. 

2.2.2. Koenzymy i grupy prostetyczne. 

W enzymach złożonych rolę aminokwasu bezpośrednio działającego pełnią koenzymy lub grupy 

prostetyczne.  Spełniają  one  rolę  przenośników  elektronów,  atomów  lub  niewielkich  grup 
chemicznych. Biorą udział w 2 kolejnych reakcjach enzymatycznych: w pierwszej pobierają z jednego 
substratu grupę chemiczną, w drugiej  oddają ją drugiemu substratowi, odtwarzając się w pierwotnej 
postaci,  po  czym  proces  się  powtarza.  Przenoszenie  takie  może  również  odbywać  się  w  obrębie tej 
samej  cząsteczki  i  mamy  wtedy  do  czynienia  z  izomeryzacją  substratu.  Trwałość  połączenia 
apoenzymu  z  koenzymami  jest  różna;  jeśli  koenzym  łatwo  dysocjuje,  reakcje  przenoszenia  grup 
chemicznych  na  koenzymy  i  z  koenzymów  katalizuje  układ  złożony  z  2  enzymów  o  wspólnym 
koenzymie; jeśli koenzym jest związany z enzymem trwale (pełniąc rolę grupy prostetycznej), enzym 
ten  katalizuje  kolejno  obie  reakcje.  Uogólniając,  niebiałkowe  składniki  enzymów  można  traktować, 
jako  kosubstraty  reakcji  enzymatycznej.  W  tabeli  2.1.  zestawiono  ważniejsze  koenzymy  i  grupy 
prostetyczne, których budowa chemiczna i mechanizm działania zostaną omówione dalej. 

Tabela 2.1. Ważniejsze koenzymy i grupy prostetyczne

Nazwa koenzymu lub grupy prostetycznej 

Skrót 

Przenoszone grupy lub 

charakterystyczna cecha

Koenzymy oksydoreduktaz
Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy 
Fosforan dinukleotydu 
nikotynamidoadeninowego 
Dinukleotyd flawinoadeninowy 
Mononukleotyd flawinowy 
Metaloflawoproteidy 
Flawoproteidy transportujące elektrony 
Ubichinon 
Liponian 
Porfiryny 

Koenzymy transferaz 
Adenozynometionina 
Adenozynotrifosforan 

Biotyna 
Difosfotiamina 
Fosforan pirydoksalu 

Koenzym A 
Koenzym B

12

Kwas foliowy 

Siarczan fosfoadenilowy
Urydynodifosforan 

NAD 
NADP 

FAD 
FMN 
Me-Fp 
ETF 
Q 
                

-

   
    

-

ATP 

-

DPT 
TPP

CoASH 
B

12

FH

4

PAPS
UDP 

Atomy wodoru i epimeryzacja
Atomy wodoru

Atomy wodoru i koenzym oksydaz
Atomy wodoru
Transport elektronów
Transport elektronów
Transport elektronów
Atomy wodoru i grupy acylowe 
Cytochromy,  oksydaza  cytochromowa 
koenzym katalazy i peroksydaz
  
Grupy metylowe
Grupy  fosforanowe,  pirofosforanowe  i 
AMP
CO

2

 (koenzym karboksylaz) 

Grupy aldehydowe lub dekarboksylacja
Przemiany  aminokwasów  (w  tym 
deaminacja)
Grupy acylowe
Wewnątrzcząsteczkowe przeniesienie 
grupy -COOH
Grupy  formylowe,  hydroksymetylowe, 
formimidowe
Reszta kwasu siarkowego
Grupy glikozylowe

38

Koenzymy i grupy prostetyczne oksydoreduktaz
Nukleotydy nikotynamidowe. Koenzymem wielu dehydrogenaz, czyli enzymów odrywających 

lub przyłączających atomy wodoru do substratów, jest dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD

+

) 

lub jego  fosforan - NADP

+

. Jak  wskazuje nazwa, koenzymy te  są  dinukleotydami 

zbudowanymi z nukleotydu adeninowego i nukleotydu nikotynamidowego lub jego 
fosforanu.  Podstawowym  składnikiem  nukleotydu  nikotynamidowego  jest  amid 
kwasu nikotynowego. Kwas nikotynowy, (znany także jako niacyna), jest pochodną 
pirydyny i jest jedną z witamin z grupy B o nazwie witamina PP. 

Niedobór  witaminy  PP  w  organizmie  człowieka  powoduje  zaburzenia  czynności  przewodu  pokarmowego 

oraz ośrodkowego układu nerwowego a także powoduje zmiany skórne znane jako pelagra. Kwas nikotynowy w 
wystarczających  dla  człowieka  ilościach  występuje  w  mięsie,  rybach  oraz  nasionach  zbóż.  Dzienne 
zapotrzebowanie człowieka na tę witaminę wynosi około 30mg.

Postać  utleniona  dinukleotydu  nikotynamidoadeninowego  przedstawiana  jest  skrótem  NAD

+

,  a 

jego  forma  zredukowana NADH  +  H

+

.  Umownie,  dla  wygody,  dopuszcza  się  również  symboliczne 

zapisy NAD (zamiast NAD

+

) i NADH

2

 (zamiast NADH+H

+

). 

Poznano  przeszło  200  dehydrogenaz  sprzężonych  z  NAD  lub  NADP.  Właściwości  i  działanie 

obu koenzymów jest analogiczne. Stężenie NAD w komórkach jest znacznie większe niż NADP i stąd 
dehydrogenazy  sprzężone  z  NAD  są  liczniejsze.  Ogólnie  można  przyjąć,  że  NAD  pełni  w  żywej 
komórce rolę akceptora wodoru, natomiast jego fosforan jest donorem wodoru (pełni rolę reduktora). 
W wielu przemianach enzymatycznych oba koenzymy mogą być nawzajem wymieniane. Ale znane są 
przemiany,  w  których  różnice  pomiędzy  NAD  i  NADP  są  bardzo  wyraźne.  Np.  dehydrogenaza 
alkoholowa  z  NAD  (EC  1.1.1.1)  jest  10000  razy  aktywniejsza  niż  z  NADP  (EC  1.1.1.2);  stąd 
rozróżnienie w klasyfikacji enzymów. Istnieje możliwość wymiany H pomiędzy obu koenzymami:

Zredukowane  formy  NADH

2

–  wyjątkowo  również  NADPH

2

-  w  żywych  komórkach 

regenerowane  (utleniane)  są  w  łańcuchu  oddechowym.  Ale  NADH

2

  może  też  regenerować  się  w 

reakcjach,  w  których staje  się  donorem  wodoru 
(w  tym,  jako  donor  wodoru  dla  oksygenaz  z 
pod-podklas  EC 1.14.12.  i  EC  1.14.13.). 
Większość 

reakcji 

katalizowana 

przez 

dehydrogenazy 

sprzężone 

z 

NAD 

jest 

odwracalna. Jeżeli reakcja redukcji ma przewagę 
nad reakcją utlenienia, enzym nazywa się reduktazą, np. przyłączenie atomów wodoru do podwójnego 
wiązania  w  kwasie  fumarowym  katalizuje  reduktaza  fumaranowa  (sprzężona  z  NAD  -  EC  1.3.1.6). 
Identyczną  reakcję  tyle,  że  biegnącą  głownie  w  przeciwnym  kierunku  katalizuje  dehydrogenaza 
bursztynianowa (sprzężona z FAD - EC 1.3.99.1). 

Swoistość  substratowa  dehydrogenaz  sprzężonych  z  NAD  lub  NADP  zależy  od  rodzaju 

apoenzymu. Nie jest ona jednak absolutna. W wielu przypadkach wyraża się bardzo dużymi różnicami 

N

C

O
NH

2

amid kwasu

nikotynowego

dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD)

i jego fosforan (NADP)

P

P

+

N

CONH

2

HO

OH

CH

2

O

O

O

OH

OH

OH

2

C

(

P

)

N

N

N

N

NH

2

N

Ryb

CONH

2

H

H

P

P

Aden

N

CONH

2

Ryb

P

P

Aden

+

+

H

+

XH

2

X

mechanizm odrywania wodoru od substratu XH

2

przez NAD

NAD

NADH + H+

NADPH

2

+ NAD

NADP + NADH

2

transdehydrogenaza

EC 1.6.1.1

NADH+H

+

NAD

reduktaza fumaranowa

H

2

C COOH

H

2

C COOH

kwas bursztnowy

HC

CH

COOH

HOOC

kwas fumarowy

(EC 1.3.1.6)

39

H

ryboflawina

N

N

N

NH

H

3

C

H

3

C

CH

2

O

O

CHOH
CHOH
CHOH
CH

2

O

Lip

S
S

szybkości  katalizowanych  reakcji,  np.  dehydrogenaza  aldehydu  fosfoglicerynowego  utlenia  również 
aldehyd glicerynowy, ale około 1000 razy wolniej. 

Apoenzymy  licznych  dehydrogenaz  sprzężonych  z  NAD  lub  NADP  zawierają  związane  jony 

metali  Mg

2+

,  Zn

2+

,  Mn

2+

.  Jony  te  są  aktywatorami  działania  tych  dehydrogenaz.  Np.  jony  Mg

2+

  lub 

Zn

2+

  odgrywają  ważną  rolę  podczas  utleniania  alkoholi,  ułatwiając  powstawanie  jonu 

alkoholanowego.

Niektóre  dehydrogenazy  sprzężone  z  NAD  lub  NADP  podczas  swojego  „właściwego”  działania,  czyli 

utleniania substratu mogą równocześnie prowadzić do jego d e k a r b o k s y l a c j i . Takiej dekarboksylacji ulegają 
tylko  α-ketokwasy  lub  α-hydroksykwasy.  Utlenianie  α-ketokwasów  połączone  z  ich  dekarboksylacją  nazywa  się 
α - o k s y d a c j ą  i katalizowane jest przez u k ł a d y   w i e l o e n z y m a t y c z n e  (sprzężone z            ,DPT, FAD, 
CoASH  i  NAD).  Przykładem  jest  przemiana  pirogronianu  do  acetylo~SCoA  katalizowana  przez 
d e h y d r o g e n a z ę   p i r o g r o n i a n o w ą   ( d e k a r b o k s y l u j ą c ą ) ,  o  czym  będzie  mowa  dalej.  Natomiast 
przykładem  dekarboksylacji  α-hydroksykwasów  podczas  ich  utlenienia  jest  działanie  dehydrogenaz 
jabłczanowych (dekarboksylujących). Ogólnie znane są aż cztery dehydrogenazy jabłczanowe sprzężone z NAD 
lub NADP, w tym trzy o właściwościach dekarboksylujących: 
EC 1.1.1.37 – d e h y d r o g e n a z a   j a b ł c z a n o w a - znana z cyklu Krebsa, sprzężona z NAD, utlenia jabłczan do 

szczawiooctanu, 

EC  1.1.1.38  – d e h y d r o g e n a z a   j a b ł c z a n o w a   ( s z c z a w i o o c t a n - d e k a r b o k s y l u j ą c a ) -  sprzężona  z 

NAD,  podczas  utleniania  jabłczanu,  jednocześnie  dekarboksyluje  go;  posiada  zdolność 
dekarboksylacji szczawiooctanu,

EC  1.1.1.39  – d e h y d r o g e n a z a   j a b ł c z a n o w a   ( d e k a r b o k s y l u j ą c a ) -  sprzężona  z  NAD,  podczas 

utleniania  jabłczanu,  jednocześnie  dekarboksyluje  go;  nie  posiada  zdolności  dekarboksylacji 
szczawiooctanu,

EC  1.1.1.40  – d e h y d r o g e n a z a   j a b ł c z a n o w a   ( s z c z a w i o o c t a n - d e k a r b o k s y l u j ą c a ) -  sprzężona  z 

NADP,  podczas  utleniania  jabłczanu,  jednocześnie  dekarboksyluje  go;  posiada  zdolność 
dekarboksylacji szczawiooctanu.

Nukleotydy  flawinowe.  W  skład  tych  nukleotydów  wchodzi  r yb of l a wi na .   Związek  ten 

zbudowany  jest  z  heterocyklicznej  izoalloksazyny  i  przyłączonego  do  niej  rybitolu, 
pięciowodorotlenowego alkoholu, będącego pochodną rybozy. Ryboflawina jest witaminą B

2

.

Ryboflawina posiada charakterystyczne żółte zabarwienie. Jej niedobór w organizmie człowieka powoduje 

zmiany chorobowe w obrębie jamy ustnej; m.in. pękanie kącików ust i śluzówki, obrzęki warg i ich łuszczenie się, 
zmiany  zapalne  języka  a  także  zaburzenia  ze  strony  narządu  wzroku.  Duże  ilości  tej  witaminy  występują  w 
drożdżach, w ziarnach zbóż i jajach. Zapotrzebowanie człowieka wynosi 2mg na dobę.

Fosforan  ryboflawiny  – m o n o nu kl e ot yd   f l a wi no w y –  zapisuje  się  symbolicznie  FMN,  a 

jego połączenie z nukleotydem adeninowym – d i nukl e ot yd   f l a w i n o ad en i n o w y – oznacza się 
skrótem  FAD.  Oba  nukleotydy  flawinowe  są  nierozerwalnie  związane  z  odpowiednimi  białkami 
enzymatycznymi, tworząc f l a w o pr ot e i d y , będąc jednocześnie przykładem grup prostetycznych. 

FMN i  FAD są  grupami  prostetycznymi  dehydrogenaz, przenoszących głównie atomy wodoru. 

Ich cechą charakterystyczną jest zdolność odrywania atomów wodoru od dwóch sąsiadujących ze sobą 
atomów  węgla,  tworząc  podwójne  wiązanie:  -CH

2

-CH

2

-→  -CH=CH-.  Przykładem  może  być 

wspomniana  już  dehydrogenaza  bursztynianowa  (EC  1.3.99.1).  Zredukowaną  formę  FAD 

dinukleotyd flawinoadeninowy (FAD)

O

OH

OH

N

N

N

N

NH

2

OH

2

C

N

N

N

NH

H

3

C

H

3

C

CH

2

O

O

CHOH
CHOH
CHOH
CH

2

O

P

P

40

ubichinon (Q)

O

O

H

3

C

H

3

C

CH

3

)

(

n H

symbolicznie  zapisuje  się  FADH

2

.  Podobnie  jak  zredukowany  NADH

2

,  zredukowany  FADH

2

  w 

komórce regeneruje się (utlenia) w łańcuchu oddechowym.

Ale  FMN  i  FAD  mogą  być  również  koenzymami  oksydaz:  enzymów  posiadających  zdolność 

bezpośredniego  przenoszenia  oderwanych  od  substratu  atomów  wodoru  na  tlen  –  uaktywnianie 
cząsteczki tlenu prowadzą in situ, tj. w miejscu zetknięcia się enzymu z cząsteczką tlenu. Reakcja ta 
przebiega  bez  zmiany  formy  grup  prostetycznych  na  ich  formy  zredukowane.  Przykładem  takiego 
enzymu  może  być  o ks yd a za   a mi n o w a 
za w i er aj ąc a  F A D   (EC  1.4.3.4).  Reakcję  taką 
symbolicznie zapisuje się z FAD ujętym w nawias 
dla podkreślenia, że nie zmienia się jego forma po 
zakończeniu  reakcji.  Dla  podkreślenia  roli  FAD 
lub FMN w tego typu reakcjach, nazywa się je kofaktorami reakcji utlenienia. 

FAD  jest  również  elementem  składowym  systemu  enzymatycznego  c yt o chrom u 

P 450.  Zredukowany  FADH

2

  może  z  kolei  być  donorem  wodoru  dla  oks ygenaz   z 

podpodklasy EC 1.14.14. 

Dość  często  apoenzym  oksydoreduktaz,  sprzężonych  z  FMN  lub 

FAD, zawiera w swojej budowie jony metali Fe

2+

, Zn

2+

 lub Mo

2+

, które 

współdziałają  podczas  reakcji  utleniania  i  redukcji;  enzymy  tego  typu 
nazywa  się  metaloflawoproteidami  i  oznacza  symbolem  Me-Fp. 
Transportują one przede wszystkim elektrony. 

Ubichinon (koenzym Q). Przenośnikiem atomów wodoru może być również ubichinon, zywany 

też  koenzymem  Q.  Związek  ten  pod  względem  budowy  przypomina  witaminy  E  i  K,  choć  sam 
witaminą nie jest, gdyż w komórkach zwierzęcych jest syntetyzowany (z tyrozyny). Łańcych boczny 
zbudowany  jest  z  jednostek  izoprenoidowych.  Ich  liczba  bywa  rózna  w  zależności  od  źródła 
pochodzenia ubichinonu. Np. ubichinon z serca świni ma ich  50, a z serca wołu 10, co zapisuje  się 
symbolicznie  Q-50  i  odpowiednio  Q-10.  Ilośc  jednostek  izoprenoidowych  w  ubichinonach 
drobnoustrojowych waha się od 5 do 13. 

Mechanizm  przenoszenia  atomów  wodoru  przez  ubichinon  polega  na  utlenianiu  i  redukcji 

pierścienia chinonowego. 

N

N

N

NH

H

3

C

H

3

C

O

O

R

Fe

2+

metaloflawoproteid

H

2

O

oksydaza

O

2

(FAD)

+

+ H

2

O

2

CH

2

NH

2

R

C

O

H

R

NH

3

aminowa

przez FAD

XH

2

X

mechanizm odrywania wodoru od substratu XH

2

FAD

FADH2

N

N

N

NH

H

3

C

H

3

C

O

O

rybitol

P

P

Aden

N

N

N

NH

H

3

C

H

3

C

O

O

rybitol

H

H

P

P

Aden

Q

O

O

H

3

C

H

3

C

R

CH

3

QH2

H

3

C

H

3

C

R

CH

3

OH

OH

XH

2

X

mechanizm odrywania wodoru od substratu XH

2

przez ubichinon

41

Ubichinon  jako  koenzym  dehydrogenaz  bądź  reduktaz  spotykany  jest  rzadko.  Jednym  z 

nielicznych przykładów może być d e h yd r o ge n a za  N A D H   ( u bi c hi no n o wa ) –EC 1.6.5.3, która 
katalizuje  reakcję  utlenienia  NADH

2

  do  NAD  z  jednoczesną  redukcją  ubichinonu  do  ubichinolu. 

Ciekawym  enzymem  jest  d e h yd r o ge n a za  me t ano l o wa   (EC  1.1.99.8)  znaleziona  u  niektórych 
metylotrofów, której grupą prostetyczną jest ubichinonoproteina (kofaktor PQQ). 

Natomiast  ubichinon  w  komórkach  pełni  bardzo  ważną  rolę,  będąc  elementem  składowym 

ł ań c uc ha   o dd ec h o w e go . 

Związki porfirynowe. Porfiryny to  związki,  w których 4 pierścienie  pirolowe połączone są  ze 

sobą  mostkami  metinowymi  (=CH–).  Przy  atomach  węgla  β  (3  i  4) pierścieni  pirolowych  zamiast 
atomów  wodoru  występują  różne  grupy 
chemiczne  (metylowe,  winylowe,  octanowe  i 
inne).  W  celu  ujednolicenia  zapisu  związków 
tego  typu  Fisher  zaproponował  symboliczny, 
uproszczony ich  wzór. Pominięto  w  nim  mostki 
metinowe  a  pierścienie  pirolowe  zaznaczano
kodem  kreskowym.  Pierścienie  ponumerowano 
cyframi  rzymskimi  od  I  do  IV,  atomy  węgla  w 
pierścieniach  od  1  do  8,  a  mostki  metinowe 
literami  alfabetu  łacińskiego  od  α  do  δ,  jak  to 
przedstawiono na rysunku obok.

Z uwagi na  możliwość  podstawiania  atomów  wodoru  1-8  w  pierścieniach  pirolowych  różnymi 

podstawnikami,  istnieje  teoretycznie  olbrzymia  ilość  izomerów  pochodnych  porfiryny.  Jednakże  w 
naturalnych systemach biologicznych głównie występuje izomer typu III, w którym podstawniki przy 
IV  pierścieniu  pirolowym  są  ułożone  asymetrycznie  w  stosunku  do  innych  pierścieni.  Oznaczony  i 
nazwany jest on przez Fishera pr ot op or f i r yn ą   IX . Izomer ten jest prekursorem me t a l o po r f i r yn
wchodzących w skład he m o p r o t e i n  i c hl or of i l i .

M e t a l o p o r f i r y n y  to pochodne protoporfiryny IX z atomem metalu (żelaza, magnezu, miedzi) 

centralnie wbudowanym w układ porfirynowy za pośrednictwem atomów azotu pierścieni pirolowych. 
Metaloporfiryny  z  wbudowanym  żelazem  (hem  i  heminy)  występują  jako  grupy  prostetyczne  w 
h e mo p r ot ei na ch . Metaloporfiryny z wbudowanym Mg

2+

 są składnikami c h l or of i l u . 

H e m o p r o t e i n y  to białka zawierające jako grupę prostetyczną hem lub heminę. 

H e m   to  połączenie  żelaza  występującego  na  II  stopniu  utlenienia  (Fe

2+

)  z  protoporfiryną  IX. 

Hem  jest  barwną  grupą  prostetyczną  hemoglobiny  i  mioglobiny.  W  organizmach  zwierząt, 
hemoglobina  –  czerwony  barwnik  krwi  -  uczestniczy  w  transporcie  tlenu,  CO

2

  a  także  jonów 

wodorowych. Mioglobina uczestniczy w transporcie tlenu w mięśniach i w jego magazynowaniu. 

H e m i n y  to połączenia protoporfiryny IX z jonem żelaza występującym na III stopniu utlenienia 

(Fe

3+

).  Heminy  we  wszystkich  organizmach  pełnią  funkcję  przenośników  elektronów  w  łańcuchu 

oddechowym  (układ  cytochromów),  a  także  są  grupami  prostetycznymi  katalaz  i  peroksydaz, 
katalizując  procesy  utleniania.  Powstają  z  hemoglobiny  pod  wpływem  kwasu  solnego,  a  reakcja  ta 
służy w medycynie sądowej do wykrywania śladów krwi. 

HC

N

CH

N

N

HC

CH

N

porfiryna

I

II

III

IV

1

2

5

7

6

8

4









H

H

3

3

I

II

IV

III

1

2

4

5

6

7

8

symboliczny, uproszczony

zapis wzoru porfiryny

M =

P =

V =

CH

3

CH=CH

2

CH

2

CH

2

COOH

I

II

IV

III

V

M

M

M

M

V

P

P

I

II

IV

III

V

M

M

M

M

V

P

P

Fe

2+

Fe

2+

protoporfiryna IX

hem

ferrochelataza

EC 4.99.1.1

enzymatyczna transformacja protoporfiryny IX w hem

42

fragment łańc

ń

ucha polipeptydowego

cytochromu c

His

Liz

S

S
Cys Ser

Cys

Glu(NH

2

)

miejsce przyłączenia heminy

N

CH

3

HC

CH

N

CH

3

N

CH

2

CH

2

HOOC

H

3

C

Fe

+3

CH

3

HOOC CH

2

CH

2

HC

CH

N

CH

2

H

2

C

CH

2

CH

2

hemina

cytochrom c

C y t o c h r o m y   to  hemoproteiny,  które  dzięki  odwracalnej  zmianie  stopnia  utlenienia  żelaza 

grupy heminowej (z Fe

2+

 na Fe

3+

) stanowią układ przenośników elektronów w łańcuchu oddechowym 

w żywych organizmach. Na podstawie budowy chemicznej, widma absorpcyjnego i przede wszystkim 
miejsca w łańcuchu oddechowym, cytochromy dzieli się na grupy: a, b i  c (np. cytochromy b)  oraz 
podgrupy (np. cytochromy a

3

). Kompleks hemoprotein a + a

3

 jest enzymem znanym jako o ks yd a za 

c yt o ch r o mo w a . 

O k s y d a z a   c y t o c h r o m u   c   (EC 1.9.3.1) to enzym będący kompleksem hemoprotein a i a

3

, 

składający się z kilku łańcuchów polipeptydowych o różnej masie cząsteczkowej, 2 grup heminowych 
oraz  2  atomów  miedzi.  Oksydaza  cytochromowa  jest  końcowym  enzymem  łańcucha  oddechowego; 
aktywuje tlen atomowy do przyłączenia atomów wodoru, przenosząc na niego elektrony. 

C h l o r o f i l e , pochodne protoporfiryny IX, zielone barwniki występujące u fotosyntetyzujących 

roślin, glonów i bakterii (bakteriochlorofil). Chlorofile pełnią rolę grupy prostetycznej chromoproteidu 
zwanego  chloroplastyną.  Są  to  metaloporfiryny,  zawierające  wbudowany  w  centrum  jon  magnezu 
(Mg

2+

).  Połączone  są  wiązaniem  estrowym  z 

fitolem. Rozróżnia się  4  rodzaje  chlorofilu.  U 
wszystkich  roślin  wyższych  i  glonów 
występuje  chlorofil  a  (niebieskozielony,  co 
najmniej w 3 formach: P700, Ca680, Ca670 -
liczby  oznaczają  długość  fali  świetlnej,  przy 
której występuje maksimum absorpcji światła). 
Chlorofil  b  -  żółtozielony,  występujący  u 
roślin wyższych i niektórych glonów. Chlorofil 
c  —  występuje  w  małych  ilościach  w 
czerwono  zabarwionych  roślinach  wodnych 
(m.in.  z  rodzaju  Alternanthera),  brunatnicach, 
niektórych 

okrzemkach 

i 

wiciowcach. 

Chlorofil  d  znajdowany  jest  u  krasnorostów. 
Chlorofil  a  absorbuje  głównie  światło 
fioletowe  i czerwone,  oraz  żółtozielone,  chlorofil  b  absorbuje  głównie  światło  niebieskie 
i pomarańczowe. Chlorofile z karotenoidami wchodzą w skład fotosystemów PS-I i PS-II. 

Kwas  liponowy  (tiooktanowy).  Związek  ten  uczestniczy  w  transporcie  elektronów, a  także  w 

przenoszeniu grup acylowych w reakcjach α-oksydacji (oksydacyjnej dekarboksylacji α-ketokwasów). 
Jest elementem składowym układów wieloenzymatycznych wraz z DPT, CoASH, FAD i NAD,  np. w 
dehydrogenazie  pirogronianowej  (dekarboksylującej).  Jest  to  kwas  6,8-ditiolooktanowym.  Łatwo 
ulega odwracalnemu utleenieniu i redukcji. 

C

20

H

39

OOC

CH

3

fityl

chlorofil a

N

CH

3

H

C

CH

N

CH

3

N

HC

CH

N

CH

3

CH

CH

3

CH

2

CH

2

C

2

H

5

CH

2

CH

OOC

C

O

H

Mg

2+

43

C

Enzym-NH

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

CH

2

S

CH

2

S

O

liponian

Lip

S
S

Lip

S
S H

~

C

O

CH

3

DPT

enzym

DPT CH

CH

3

OH

enzym

Lip

S
S

H

H

FAD

FADH2

CoASH

CH

3

C

O

~

SCoA

O

OH

OH

N

N

N

N

NH

2

CH

2

S

CH

2

CH

2

CHNH

2

COOH

CH

3

+

adenozynometionina

H

H

kwas tetrawodorofoliowy (H

4

folian)

1

2

3

4

5 6

7

8

9

10

COOH

CH

2

CH

2

COOH
CH

O

NH

NH

C

CH

2

H

2

N

OH

N

N

N

N

Jak już wspomniano, liponian jest składnikiem układów wieloenzymatycznych. W układach tych, 

jako kosubstrat, transportuje rodniki acylowe.

Koenzymy i grupy prostetyczne transferaz
Adenozynometionina.  Jest  to  koenzym  transferaz  przenoszących  jednowęglową  grupę  –CH

3

. 

Grupa metylowa w tym układzie jest wybitnie reaktywna (tzw. „aktywny metyl”). I dlatego, w formie 
jonu  CH

3

+

,  może  być  przenoszona  na  elektroujemnie  naładowane  inne  grupy  chemiczne 

(najkorzystniej  z  wolną  parą  elektronową).  Koenzym  ten  bierze  udział  w  wielu  szlakach 
anabolicznych, metylując m.in. grupę aminową (np. w biosyntezie choliny). 

Kwas  foliowy. Koenzym  ten  jest  pochodną  pterydyny,  heterocyklicznego  dipierścieniowego 

związku,  do  którego  bocznej  gupy  metylowej  przy  C6  przyłączona  jest  cząsteczka  kwasu 
p-aminobenzoesowego  i  dalej  poprzez  wiązanie  amidowe  jedna  lub  więcej  cząstwczek  kwasu 
glutaminowego. Kwas  foliowy  jest  witaminą.  Jej  niedobór  w  ustroju  człowieka  może prowadzić  do 
pojawienia  się  trombocytopenii  i  pokrewnych  odmian  niedokrwistości.  Do  organizmu  człowieka 
dostarczany jest przez bakterie jelitowe. 

Kwas foliowy - a właściwie produkt jego redukcji, kwas 5,6,7,8-tetrawodorofoliowy (H

4

folian) -

jest grupą prostetyczną enzymów przenoszących jednowęglowe rodniki typu: 

 CH

3

–

 HOCH

2

–

 –CH

2

–

 –CH=
 HOC–
 HN=CH–

Miejscem przyłączenia grup C

1

 są atomy N-5 lub N-10 tetrawodorofolianu. Natomiast  źródłem 

ich pochodzenia są przemiany aminokwasów: histydyny, tryptofanu, seryny i metioniny. 

Lip

S
S

XH

2

X

Lip

S
S

H

H

liponian

uteniony

liponian

zredukowany

44

Biotyna.  Biotyna  jest  grupą  prostetyczną  karboksylaz  i  dekarboksylaz.  Przyłączenie  grupy 

-COO

-

 do substratu wymaga dostarczenia energi chemicznej; jej dawcą jest ATP, który transformuje 

do aż AMP.

Biotyna  jest  witaminą  H.  Jej  brak  w  organizmie  człowieka  wywołuje  zaburzenia  skórne  oraz  zmiany 

psychomotoryczne: depresję, brak łaknienia i snu, itp. Witamina ta jest wytwarzana przez bakterie jelitowe.

Koenzym  A.  Na  pierwszy  rzut  oka  przypomina  on  opisane  wcześniej  dinukleotydy.  Jednakże 

koenzym  ten  nie  jest  zaliczany  do  dinukleotydów.  Zbudowany  jest  z  adenozyno-3’-fosforanu–5’-
pirofosforanu  połączonego wiązaniem estrowym z  kwasem pantotenowym, a  ten  z  kolei  wiązaniem 
peptydowym z cystoaminą. Cysteoamina jest produktem dekarboksylacji cysteiny. Kwas pantotenowy 
jest  amidem  kwasu  2,4-dihydroksy-3,3-dimetylomasłowego  i  β-alaniny.  Symbolicznie  koenzym  A 
zapisuje się jako CoASH. 

Kwas  pantotenowy  jest  witaminą  B

5

.  Niezbędna  jest  ona  do  prawidłowego  metabolizmu  białek,  cukrów  i 

tłuszczów  oraz  do  syntezy  niektórych  hormonów,  uczestniczy  w  regeneracji  tkanek  i  przyspiesza  gojenie  ran, 
zapobiega  przemęczeniu  i  usprawnia  układ  sercowo-naczyniowy,  nerwowy  i  pokarmowy,  bierze  udział  w 
wytwarzaniu tłuszczów, cholesterolu, poprawia pigmentację i stan włosów. Kwas pantotenowy wytwarzany jest w 
organizmach  roślin,  drobnoustrojów,  a  także  niektórych  pleśni.  Bogatym  źródłem  tego  związku  są  drożdże, 
grzyby,  groch,  wątróbka,  otręby  pszenne,  ryby  (np.  śledzie,  makrele,  pstrągi),  mleko  pełne,  mięso  kurczaka, 
mleczko  pszczele,  pestki  słonecznika,  sery,  orzechy,  jajka,  owoce  awokado,  pomarańcze,  ziemniaki,  brokuły, 
ciemny ryż, melony, pełnoziarnisty chleb, soja, masło orzechowe, banany.

Koenzym A odgrywa podstawową rolę podczas aktywacji i 

przenoszenia rodników acylowych. Reakcje przyłączenia CoASH 
do  kwasu  karboksylowego  katalizują  syntetazy,  które  do  swego 
działania  wymagają  dostarczenia  energii,  której  źródłem  jest 
ATP. 

Powstałe 

wiązanie 

tioestrowe 

jest 

wiązaniem 

wysokoenergetycznym  (zaznaczane  we  wzorach  chemicznych 
tyldą

  „~”

).  Przykładem  może  być  synteza  acetylo~SCoA  z  kwasu  octowego,  katalizowana  przez 

syntetazę acetylo-CoA (EC 6.2.1.1). 

Difosfotiamina.  Tiamina  jest  związkiem  zbudowanym  z  pierścienia  pirymidynowego 

połączonego  z  heterocyklicznym  pierścieniem  tiazolowym  grupą  metylenową.  W  difosfotiaminie 
grupa hydroksylowa łańcucha bocznego pierścienia tiazolowego jest  zestryfikowana pirofosforanem. 
Z  apoenzymem  wiąże  się  właśnie  przez  ugrupowanie  pirofosforanowe.  Symbolicznie  diosfotiaminę 
zapisuje się jako DPT. 

HN

NH

O

S

C
O

NH-Enzym

biotyna

HN

NH

O

S

R

biotyna

NH

O

N

R

S

HOOC

ATP

AMP+PP

CO

2

karboksylaza

karboksybiotyna

adenozyno-3'-fosforan-5`-pirofosforan

koenzym A (CoA-SH)

P

O CH

2

C

CH

3

CH

3

CH

OH

C

O

NH CH

2

CH

2

C

O

NH CH

2

CH

2

SH

P

O

OH

CH

2

O

N

N

N

N

NH

2

P

cysteoamina

kwas pantotenowy

ATP

AMP+PP

syntetaza

X-CoA

CoASH

X COOH

~

SCoA

X C

O

45

N

N

H

3

C

NH

2

CH

2

N

S

CH

2

CH

3

CH

2

O

P

P

+

difosfotiamina (DPT)

Tiamina  jest  w i t a m i n ą   B

1

.  Skutkami  jej  niedoboru  są  zaburzenia  czynności  centralnego  układu 

nerwowego  (uczucie  osłabienia  i  zmęczenie,  możliwy  oczopląs,  zaburzenia  pamięci  i  koncentracji  a  nawet 
depresja), niewydolność krążenia (przyspieszona akcja serca, powiększenie wymiarów serca, obrzęki kończyn), 
zaburzenia ze strony przewodu pokarmowego (utrata łaknienia, nudności, wymioty, biegunki, bóle brzucha, brak 
apetytu,  spadek  wagi).  W  przypadku  silnej  awitaminozy  B

1

  może  wystąpić  choroba  Beri-beri,  objawiająca  się 

bólami  kończyn,  osłabieniem  mięśni  i  ich  drżeniem  oraz  wyraźną  niewydolnością  układu  krążenia.  Etanol 
powoduje rozkład tego związku, o czym powinni pamiętać ludzie nadużywający alkoholu i dbać o dostarczanie jej 
do  organizmu.  Ź r ó d ł e m   t e j   w i t a m i n y   są  produkty  zbożowe, mięso,  groch,  fasola,  drożdże,  orzechy,  ryby, 
owoce i warzywa. Zapotrzebowanie człowieka na tę witaminę wynosi ok. 1,5 mg na dobę.

Difosfotiamina jest grupą prostetyczną enzymów przenoszących aldehydy: glikolowy, octowy i 

semialdehyd bursztynowy. 

Jako grupa prostetyczna k e t o l a z ,  DPT przenosi aldehyd glikolowy, który odrywa od ksylulozo-

5-fosforanu i transportuje go na erytrozo-4-fosforan. 

Jako  e l e m e n t   u k ł a d ó w   w i e l o e n z y m a t y c z n y c h   -   podczas  α-oksydacji  -  np. 

pirogronianu  lub  α-ketoglutaranu  zachowuje  się  jak  transferaza,  a  równocześnie  jak  liaza.  Jako 
dehydrogenaza  pirogronianowa  (acetyl-transportująca)  –  EC  1.2.4.1,  prowadzi  dekarboksylację 
pirogronianu  do  aldehydu  octowego,  a  jako  dehydrogenaza  ketoglutaranowa  (bursztynian-
transporująca) – EC 1.2.4.2, dekarboksyluje α-ketoglutaran do semialdehydu bursztynianowego, które 
dalej przenosi na kwas liponowy. 

Pirydoksyna.  Mieszanina  trzech  naturalnych  związków:  pirydoksyny,  pirydoksalu  i 

pirydoksaminy. Są one pochodnymi pirydyny. 

DPT

N

S

CH

2

CH

3

R

H

CH

2

O

+

PP

Enzym

aldehyd

3-fosfoglicerynowy

P

CH OH
CH

2

O

C

O

H

transketolaza

ksylulozo-5-fosforan

CH

2

OH

C O
CH

HO

CH OH
CH

2

O

P

N

S

CH

2

CH

3

R

CH

2

O

+

PP

Enzym

~

C

H

HO

CH

2

OH

aktywny aldehyd glikolowy

~

DPT

N

H

3

C

HO

CH

2

OH

CH

2

OH

N

H

3

C

HO

CH

2

OH

CH

2

NH

2

N

H

3

C

HO

CH

2

OH

C

O

H

pirydoksyna

pirydoksamina

pirydoksal

DPT

N

S

CH

2

CH

3

R

H

CH

2

O

+

PP

Enzym

~

DPT

CH

3

C O
COOH

pirogronian

hydroksyetylo

CO

2

fragment dehydrogenazy

pirogronianowej

(dekarboksylującej)

N

S

CH

2

CH

3

R

CH

2

O

+

PP

Enzym

~

C

OH

H

CH

3

46

5 - F o s f o r a n   p i r y d o ks a l u   (PLP)  jest  koenzymem  lub  grupą  prostetyczną  przeszło  50 

enzymów.  Bierze  udział  w  przemianach  aminokwasów.  Przede  wszystkim  współdziała  z 
aminotransferazami przenoszącymi grupę aminową z aminokwasów na α-ketokwasy i odwrotnie. Jest 
koenzymem  dekarboksylaz  aminokwasów.  Uczestniczy  ponadto  w  przemianie  tryptofanu  w  amid 
kwasu nikotynowego, transformacji glicyny w serynę i w biosyntezie cysteiny. Szczegóły dotyczące 
reakcji  transaminacji  i  dekarboksylacji  aminokwasów  zostaną  opisane  w  rozdziale  omawiającym 
metabolizm aminokwasów. 

Mieszanina  pirydoksyny,  pirydoksalu  i  pirydoksaminy  nazywana  jest  witaminą  B

6

.  Wszystkie  trzy  związki 

ulegają w organizmie wzajemnym przekształceniom i wykazują podobne działanie biologiczne. Niedobór witaminy 
B6  występuje  tylko  wyjątkowo,  np.  u  małych  dzieci  karmionych  sztucznymi  odżywkami  lub  karmionych  przez 
matki,  które  długo  przyjmowały  doustne  środki  antykoncepcyjne  oraz  u  alkoholików  i  ich  potomstwa.  Do 
najczęściej spotykanych objawów należą stany zapalne skóry (łojotokowe zmiany na twarzy), podrażnienie języka 
i  błon  śluzowych  jamy  ustnej  (języka,  kącików  warg)  zmiany  w  ośrodkowym  układzie  nerwowym  (apatia, 
bezsenność, nadwrażliwość, napady drgawek), zwiększona podatność na infekcje. Witamina B

6

 wytwarzana jest 

przez florę bakteryjną przewodu pokarmowego, w dużych występuje w wątrobie, jajach, jarzynach i mięsie.

Cyjanokobalamina. Jej nazwa wywodzi się od jonu cyjankowego połączonego koordynacyjnie 

z  atomem  kobaltu,  wbudowanym  w  rdzeń  porfirynowy.  Rdzeń  porfirynowy  wraz  z  jonem  kobaltu 
noszą  nazwę  ko b al a mi ny.  Zamiast  jonu  CN

-

,  z  kobalaminą  może  być  połączony  inny  anion,  np. 

hydoksylowy,  chlorkowy  czy  azotynowy.  W  tym  ostatnim  przypadku  związek  nosi  nazwę 
nitrokobalaminy, a znajdowany jest w podłożach hodowlanych Streptomyces griseus. 

Cyjanokobalamina jest koenzymem niektórych dehydrataz, amoniako-liaz i mutaz. 

Witamina  B

12

,  znana  jako  czynnik  przeciwdziałający  niedokrwistości  złośliwej  lub  jako  czynnik 

przeciwanemiczny.  Brak  tej  witaminy  powoduje  charakterystyczne  zmiany  w  obrazie  krwi,  związane  z  anemią 
złośliwą. Obserwuje się również zmiany zapalne języka oraz brak kwasu solnego w żołądku. Organizmy roślin i 
zwierząt  nie  produkują  cyjanokobalaminy.  Zdolność  tą  mają  niektóre  gatunki  bakterii  (choć  u  niektórych 
mikroorganizmów  jest  ona  także  czynnikiem  wzrostowym).  Zwierzęta  mięsożerne  zapotrzebowanie  na  tę 
witaminę  pokrywają,  spożywając  mięso  innych  zwierząt.  Szczególnie  obfita  w  cyjanokobalaminę  jest  wątroba. 
Zwierzęta  roślinożerne  wykorzystują  cyjanokobalaminę  wytwarzaną  przez  florę  bakteryjną  ich  przewodu 
pokarmowego.  Źródło  to  jest  czasem  niewystarczające  i  u  niektórych  gatunków  zwierząt  dochodzi  niekiedy  do 
zjadania własnych odchodów, co prowadzi do zwiększenia ilości tej witaminy w organizmie. Organizm dorosłego 
człowieka  potrzebuje  ok.  3  mg  cyjanokobalaminy  dziennie.  Zapotrzebowanie  to  jest  w  zupełności  pokrywane 
przez normalną dietę.

Nukleozydofosforany.  Nukleotydy,  które  do  swojej  reszty  fosforanowej  dodatkowo  mają 

przyłączoną  jedną  lub  dwie  cząsteczki  kwasu  fosforowego,  czyli  nukleozydodi-  i  trifosforany  są 
koenzymami,  a  właściwie  poprawniej  definiując  kofaktorami  czy  też  kosubstratami  reakcji 
katalizowanych przez liczne enzymy. Zaliczane są one do związków bogatych w energię chemiczną; 
tzw.  związków  makroergicznych  lub  inaczej  związków  wysokoenergetycznych.  Wśród  nich 
najczęściej kosubstratem w reakcjach enzymatycznych bywa a de n o zyn o t r i f os f or a n   – ATP. Jest 
on  kosubstratem  większości  ligaz  (enzymów  z  klasy  EC  6.),  kinaz  (transferaz  z  podklasy  EC  2.7., 

H

+

CN

P

N

N

CH

3

CH

3

O

OH

O

HOH

2

C

CH

3

CH

CH

2

NH

CO

CH

2

Co

H

3

C

H

2

NOH

2

C

H

2

NOH

2

CH

2

C

H

2

NOH

2

C

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CONH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

CONH

2

CH

2

CONH

2

H

3

C

CH

3

CH

3

N

CH

N

C

N

C

N

cyjanokobalamina

47

O

OH

CH

2

O

O

P O

OH

N

N

N

N

NH

2

H

adenozyna

AMP

ADP

ATP



O



P O

OH

P

OH

OH

O

O

przenoszących  grupę  fosforanową  na  różne  substraty)  czy  wreszcie  niektórych  karboksykinaz 
(enzymów z pod-podklasy EC 4.1.1.).

T e r m o d y n a m i k a   r e a kc j i   e n z y m a t y c z n y c h . Zgodnie z prawami termodynamiki reakcje 

endoergiczne  nie  mogą  przebiegać  spontanicznie,  nawet  jeśli  są  katalizowane  przez  enzymy.  Tego 
typu  reakcje  muszą  być  sprzężone  z  inną  reakcją  silnie  egzoergiczną,  tak  by  suma  ich  energii 
swobodnej  ΔG  była  równa  zero  lub  ujemna. 
Przykładowo  reakcja  glukozy  z  kwasem 
fosforowym jest reakcją endoergiczną; zmiana 
energii  swobodnej  ΔG  = 12 kJ/mol.  Stąd 
równowaga  tej  reakcji  jest  silnie  przesunięta 
na 

lewą 

stronę; 

glukozo-6-fosforan 

praktycznie  nie  powstaje.  Reakcja  hydrolizy 
ATP do ADP + P

i

* jest z kolei silnie egzoergiczna; ΔG = −29 kJ/mol. Przy tak dużej ujemnej wartości 

ΔG jest  to  reakcja  praktycznie nieodwracalna. W przypadku enzymatycznego sprzęgnięcia  obu tych 
reakcji suma energii swobodnej ΔG = −17 kJ/mol. W takim układzie równowaga reakcji przesunięta 
jest zdecydowanie na prawą stronę i praktycznie cała pula glukozy jest przemieniona w glukozo-6-P. 

W  ATP  pierwsza  cząsteczka  kwasu  fosforowego  przyłączona  jest  do  grupy  –OH  rybozy 

zwykłym  wiązaniem  estrowym.  Energia  swobodna  jego  hydrolizy  wynosi  ΔG =  −14 kJ/mol. 
Natomiast  kolejne  cząsteczki  kwasu  fosforowego  wiążą  się  ze  sobą  wiązaniem  bezwodnikowym. 
Energia swobodna ich hydrolizy odpowiednio wynosi: 

Stąd  ATP  i  ADP  (adenozynodifosforan)  należą  do  związków  bogatych  w  energię  chemiczną. 

Natomiast  AMP  (adenozynomonofosforan)  jest  związkiem  niskoenergetycznym.  Przyjmuje  się,  że 
dolną  wartością  energii  swobodnej  hydrolizy,  która  decyduje  o  zaliczeniu  związku  do 
makroergicznych jest ΔG zbliżone do −29 kJ/mol. 

W  tabeli  2.2.  przykładowo  podano  przybliżone  średnie  wartości  energii  swobodnej  hydrolizy 

kilku  związków  zawierających  grupę  fosforanową.  Energia  swobodna  hydrolizy  ATP  do  ADP+P

i

wynosi  ΔG = −29 kJ/mol,  co  sprawia,  że  ten  nukleozydotrifosforan  wraz  z  ADP  i  pirofosforanem 
należą  do  grupy  fosforanów  znajdujących  się  pośrodku  listy  cytowanych  związków 
wysokoenergetycznych  i  niskoenergetycznych.  Dlatego  ATP  może  być  donorem  fosforanów  dla 
związków  niskoenergetycznych  znajdujących  na  liście  poniżej,  o ΔG >−29 kJ/mol.  Z  tego  samego 
powodu ADP może być akceptorem wysokoenergetycznego fosforanu od związków znajdujących się 
na tej liście powyżej, o ΔG <−29 kJ/mol. 

                                                          
* umownie P

i

 oznacza fosforan nieorganiczny

ATP

G= -29 kJ/mol

ADP + P

i

,

G= -28 kJ/mol

ADP

AMP + P

i

glukoza

G= -17 kJ/mol

ATP

ADP + P

i

glukozo-6- P

G= -29 kJ/mol

ATP

ADP

glukoza + H

3

PO

4

glukozo-6- P

-H

2

O

+H

2

O

G= 12 kJ/mol

48

Należy jeszcze dodać, że wiązania bezwodnikowe w ATP łatwo ulegają rozerwaniu. Oderwana 

reszta  fosforanowa  lub  pirofosforanowa  może  być  przenoszona  na  różne  substraty,  tym  łatwiej,  iż 
rozkład ATP jednocześnie dostarcza energii swobodnej niezbędnej dla takich reakcji. 

Tabela 2.2. Energia swobodna hydrolizy niektórych fosforanów

Nazwa związku

ΔG [kJ/mol]

 1

Fosfoenolopirogronian
Karbamoilofosforan
1,3-difosfoglicerynian
Fosfokreatyna
Acetylo~SCoA

−62
−51
−49
−43
−34

ATP

AMP+PP

ATP

ADP+P

ADP

AMP+P

PP (pirofosforan)

−31
−29
−28
−27

Glukozo-1-fosforan
AMP
Glukozo-6-fosforan

−21
−14
−14

1

cytowane dane są przybliżonymi wartościami ΔG

ATP  zawiera dwa  wysokoenergetyczne wiązania bezwodnikowe. Oderwanie fosforanu,  prowa-

dzące do powstania ADP, powoduje utratę jednego z nich (ΔG =−29 kJ/mol). Oderwanie fosforanu od 
ADP prowadzi  do  powstania  AMP  (ΔG =−28 kJ/mol).  Teoretycznie wyliczona, sumaryczna  energia 
swobodna takiej dwuetapowej przemiany ATP do AMP obniża się więc o ΔG =−57 kJ/mol*. Ale od 
ATP może być oderwany również pirofosforan, jednoetapowo prowadząc do powstania AMP. Zmiana 
energii swobodnej ΔG  takiej przemiany równa jest −31 kJ/mol. Dla pełnego jej bilansu należy jednak 
uwzględnić  dodatkowo  energię  swobodną  zawartą  w  pirofosforanie 
(ΔG =−27 kJ/mol),  co  po  podsumowaniu  daje  ΔG =−58 kJ/mol*.  Ta 
swobodna  energia  zawarta  w  PP

i

  jest  uwalniana  podczas  jego 

enzymatycznej hydrolizy pod działaniem pirofosfatazy nieorganicznej (EC 3.6.1.1). 

W  komórkach  żywych  organizmów  pomiędzy  ATP,  ADP  i  AMP  istnieje  pewnego  typu 

specyficzna  równowaga.  Kinaza  adenylanowa  (EC  2.7.4.3) 
przenosi  jeden  z  wysokoenergetycznych  fosforanów  z  ATP  na 
AMP, co prowadzi do powstania dwóch cząsteczek ADP, tak jak 
to przedstawiono na rysunku obok. 

Dla pełnego obrazu należy jeszcze wspomnieć, że w komórkach  ATP  uczestniczy w reakcjach 

enzymatycznych  w  postaci  kompleksu  z  jonem  Mg

2+

.  Stąd  jony  Mg

2+

  są  aktywatorami  enzymów 

współdziałających z ATP. 

Reasumując, r o l a   A T P   j a k o   k o s u b s t r a t u  w reakcjach enzymatycznych jest następująca: 

1. ATP jako d o n o r   e n e r g i i   s w o b o d n e j  w reakcjach syntez katalizowanych przez ligazy. W 

większości  takich przypadków ATP  ulega  rozkładowi do  AMP  +  PP

i

. Jak  już  wspomniano, 

ilość energii swobodnej dostarczona do takiego układu jest równoważna ΔG =−58 kJ/mol, co 
wystarcza  do  przeprowadzenia  rozmaitych  syntez,  niekiedy  nawet  związków 
wysokoenergetycznych. Za przykład niech posłuży synteza acetylo~SCoA katalizowana przez 
syntetazę acetylo-CoA (EC 6.2.1.1). 

                                                          

*

Sumaryczna  energia  swobodna  wyzwolona  w  jednoetapowym  i  dwuetapowym  przekształceniu  ATP  do  AMP 

oczywiście musi być taka sama. Różnica 1 kJ/mol pomiędzy wyliczeniami wynika ze stosowania przybliżonych wartości ΔG. 

PP

i

2P

i

pirofosfataza

nieorganiczna

ATP + AMP

2 ADP

kinaza

adenylanowa

49

NADH

ADP

ATP

NADPH

kinaza NADH

metionina + ATP

adenozynotransferaza

metioninowa

EC 2.5.1.6

PP + P

adenozynometionina

ATP  dużo  rzadziej,  jako  koenzym  ligaz,  ulega  podczas  reakcji  rozkładowi  do  ADP.  Tym 
niemniej  znanych  jest  sporo  i  takich  przypadków.  Dla  podkreślenia,  że  ATP  rozkłada  się 
jedynie  do  ADP  w  nazwie  ligazy w  nawiasie  umieszcza  się  (ADP-tworząca).  Jako  przykład 
podana  zostanie  syntetaza  acetylo-CoA  (ADP-tworząca)  –  EC 6.2.1.13.  Wybrano  ją  celowo, 
gdyż  tylko  wyjątkowo  niektóre  bakterie  posiadają  ten  enzym,  a  z  energetycznego  „punktu 
widzenia” komórki jest on korzystniejszy od wcześniej opisanej syntetazy acetylo-CoA.

2. ATP  jako  d o n o r   o r t o f o s f o r a n u .  Odpowiednie  transferazy  (kinazy)  przenoszą  rodnik 

fosforanowy  na  rozmaite  substraty,  np.  na  monosacharydy, 
glicerol, nukleozydy, itp. Za przykład posłuży synteza NADPH z 
NADH katalizowana przez kinazę NADH (EC 2.7.1.86). 

Na  marginesie  omawianego  zagadnienia  warto  zwrócić  uwagę  na  fakt,  że  w  wyjątkowych  sytuacjach 
źródłem  ortofosforanu  może  być  pirofosforan.  Nie  powinno  to  budzić  większego  zdziwienia,  bowiem 
energia  swobodna  jego  hydrolizy  ΔG =−27 kJ/mol.  Przykładem  może  być  kinaza  octanowa 
(pirofosforanowa)  –  EC  2.7.2.12,  katalizująca  przeniesienie  fosforanu  z  PP

i

  na  kwas  octowy  z 

wytworzeniem acetylofosforanu.

3. ATP jako d o n o r   p i r o f o s f o r a n u . W niektórych przypadkach konieczne jest przyłączenie 

do  substratu  rodnika  pirofosforanowego.  Jego  donorem  jest  ATP,  a  reakcję  katalizują 
pirofosfokinazy.  Jako  przykład  może  posłużyć  synteza 
difosfotiaminy 

z 

tiaminy. 

Reakcję 

katalizuje 

pirofosfokinaza tiaminowa (EC 2.7.6.2). 

4. ATP jako d o n o r   r o d n i ka   a d e n yl i l o w e g o . Adenylacja to reakcja przeniesienia rodnika 

adenylilowego  z  ATP  na  substrat  z  jednoczesnym  odłączeniem  PP

i

.  Reakcja  ta  ma 

podstawowe  znaczenie  dla  syntezy  dinukleotydów  adenilowych  i  związków  o  podobnej 
budowie (choćby wspomnianego wcześniej CoASH). Reakcję katalizują adenylilotransferazy 
(zwane  zwyczajowo  pirofosforylazami).  Jako  przykład  posłuży  synteza  FAD  z  FMN 
katalizowana przez adenylilotransferazę FMN (EC 2.7.7.2). 

Ale  enzymy  z  pod-podklasy  EC  2.7.7.  mogą  również  transportować  inne  nukleotydilowe 
rodniki  z  nukleotydotrifosforanów.  Jedną  z  takich  reakcji  o  podstawowym  znaczeniu  dla 
procesów  biochemicznych jest  synteza UDPG (urydyliloglukozy). Reakcja  katalizowana jest 
przez urydylilotransferazę glukozo-1-fosforanową (EC 2.7.7.9).

5. ATP  jako  d o n o r   a d e n o z y n y .  W  pewnych  szczególnych  przypadkach  ATP  staje  się 

donorem  adenozyny.  Przykładem  może  być  synteza  adenozynometioniny.  Koenzym  ten 
powstaje w reakcji metioniny z ATP, katalizowanej przez adenozynotransferazę metioninową 
(EC 2.5.1.6). 

Niekiedy  rolę  ATP  w  omówionych  wyżej  reakcjach  może  pełnić  inny  z 

nukleozydotrifosforanów.  O  urydynotrifosforanie  (UTP)  i  jego  roli  już  wspomniano. 
Guanozynotrifosforan (GTP) lub inozynotrifosforan (ITP) są koenzymami syntetazy bursztynylo-CoA 

ATP

AMP+PP

syntetaza

acetylo-CoA

CoASH

~

SCoA

C

O

CH

3

CH

3

COOH

ATP

ADP+P

CoASH

~

SCoA

C

O

CH

3

CH

3

COOH

syntetaza

acetylo-CoA

(ADP-tworzaca)

FMN

ATP

PP

i

FAD

adenylilotransferaza FMN

tiamina

ATP

AMP

pirofosfokinaza

tiaminowa

difosfotiamina

glukozo-1- P

UTP

PP

i

urydylilotransferaza

glukozo-1-fosforanowa

UDPG

50

(patrz  cykl  Krebsa).  Cytydynotrifosforan  (CTP)  bierze  udział  w  syntezie  substancji  lipidowych  pod 
postacią cytydylodifosfocholiny. 

Pomiędzy ATP a pozostałymi nukleotydotrifosforanami występuje zależność:

2.2.3. Kinetyka reakcji enzymatycznych

S z y b k o ś ć   r e a k c j i   e n z y m a t y c z n e j ,   podobnie  jak  każdej  reakcji  chemicznej,  wyraża się 

ubytkiem stężenia jednego z substratów lub też przyrostem stężenia któregoś z produktów: 

dt

P

d

dt

S

d

v

]

[

]

[







                              (2.1)

R ó w n o w a g a   r e a k c j i   e n z y m a t y c z n y c h .  Teoretycznie  wszystkie  reakcje  chemiczne 

(również  katalizowane  enzymatycznie)  są  odwracalne.  Po  pewnym  czasie  ustala  się  równowaga 
pomiędzy  substratami  reakcji  a  jej  produktami,  objawiająca  się  tym,  że  szybkość  powstawania 
produktów jest równa szybkości ich rewersji do substratów. Szybkość powstawania produktów v

1

 jest 

proporcjonalna  do  stężeń  reagujących  substratów.  Szybkość  reakcji  rewersji  produktów  v-

1

  jest 

proporcjonalna do stężeń produktów. W stanie równowagi:

2

1

v

v



]

[

]

[

1

1

B

A

k

v









]

[

1

1

AB

k

v









          (2.2)

gdzie: A,B – substraty; AB – produkt; k

+1

, k

-1

– stałe szybkości reakcji 

Dla przypomnienia: stałe szybkości reakcji k są charakterystyczne dla konkretnych reagentów. Rosną wraz 

ze wzrostem temperatury reakcji. 

Zgodnie z prawem działania mas Guldberga i Waagego w stanie równowagi, stężenia reagentów 

spełniają zależność: 

K

B

A

AB

k

k









]

[

]

[

]

[

1

1

gdzie: K jest stałą równowagi konkretnej reakcji. 

(2.3)

Im większa jest stała równowagi K, tym większe stężenie produktu AB, czyli równowaga reakcji 

bardziej przesunięta na prawo. Reakcja pomiędzy A i  B zachodzi tym energiczniej,  im większa jest 
stała równowagi reakcji K. 

Jeszcze  raz  należy  wyraźnie  podkreślić:  obecność  enzymu  w  układzie  nie  zmienia  wartości 

stałej K. Enzym jedynie przyspiesza moment osiągnięcia równowagi przez reagenty. Jeżeli K>1 
to reakcja jest spontaniczna. 

Stałą K można wyrazić liczbowo, o ile znane są stężenia substratów i produktów reakcji w stanie 

równowagi. Wartości K można również wyliczyć na drodze termodynamicznej. Pomiędzy zmianami 
energii swobodnej ∆G a stałą równowagi reakcji K istnieje zależność: 

K

ln 

-RT

G







gdzie: R - stała gazowa, T – temperatura bezwzględna

(2.4)

Z zależności tej wynika prosta formuła potwierdzająca wcześniejsze stwierdzenia: im większa 

stała równowagi reakcji K, tym większa różnica pomiędzy wartościami energii swobodnej substratów 
i produktów. I odwrotnie: im większe ∆G, tym równowaga reakcja jest bardziej przesunięta na korzyść 
produktów. W krańcowych przypadkach, gdy ujemna wartość ∆G jest bardzo duża cały substrat ulega 
przekształceniu w produkt, a reakcja praktycznie staje się nieodwracalna. 

Z  kolei  pomiędzy  zmianami  energii  swobodnej  ∆G  (w  chemii  fizycznej  znanej  pod  słuszną 

nazwą potencjału termodynamicznego), entalpią układu i zmianami entropii występuje zależność: 

S

T

H

G











(2.5)

S z y b k o ś ć   p o c zą t k o w a   r e a k c j i   e n z y m a t y c z n e j . 

Szybkość początkowa reakcji v jest to szybkość wyznaczona przed 
powstaniem dostatecznie dużej ilości produktu, który by umożliwiał 
zachodzenie  reakcji  odwrotnej.  Szybkość  początkowa  reakcji 
enzymatycznej  jest  zawsze  proporcjonalna  do  stężenia  enzymu. 

nukleozydotrifosforan + ADP

kinaza

nukleozydodifosforanowa

nukleozydodifosforan + ATP

EC 2.7.4.6

S

P

enzym

A + B

AB

v

+1

, k

+1

v

-1

, k

-1

V

[E]

Wpływ stężenia enzymu [E] na 
szybkość reakcji enzymatycznej V

[S]>>[E]

51

m

K

[S]

2

max

V

max

V

V

Stąd  oznaczenie  ilości  enzymu  (jego  aktywności)  powinno  być  oparte,  o  ile  jest  to  możliwe,  na 
pomiarach  początkowej  szybkości  reakcji  przy  znacznym  nadmiarze  substratu  S.  W  takim 
układzie szybkość reakcji nie zależy od stężenia substratu i reakcja jest rzędu zerowego.

A k t y w n o ś ć   e n z y m a t y c z n a .  Oznaczenie  bezwzględnej  ilości  enzymu  (np.  w  gramach  lub 

molach) jest trudne do wykonania, gdyż wiąże się z oczyszczeniem białka enzymatycznego do stanu 
homogenności.  Stąd  umówiono  się, że  za  miarę  ilości  enzymu  w  biopreparatach przyjmuje się jego 
aktywność  katalityczną  (enzymatyczną),  czyli  szybkość,  z  jaką  w  założonych  warunkach  preparat 
enzymatyczny przekształca  określoną ilość  wybranego arbitralnie substratu. Miarą tej szybkości jest 
ubytek  substratu  lub  przyrost  produktów  reakcji  enzymatycznej  w  przeliczeniu  na  jednostkę  czasu. 
Zdefiniowano również oficjalnie obowiązujące standardowe jednostki enzymatyczne. 

Pierwszą  z  nich,  obowiązującą  w  układzie  SI,  nazwano  ka t al e m  (Kat).  1  Kat  to  taka  ilość 

enzymu, która katalizuje przemianę 1 mola substratu w czasie 1 sekundy w temperaturze 30

C. 

Druga z tych oficjalnie obowiązujących jednostek, rekomendowana przez Międzynarodową Unię 

Biochemiczną,  nazwana  została  m i ę d z y n a r o d o w ą   j e d n o s t ką   e n z y m a t y c z n ą   (w  skrócie 
m.j.e.). 1 m.j.e. to taka ilość enzymu, która katalizuje przemianę 1 μmola substratu w ciągu 1 minuty 
w temperaturze 30

C. 

Jednakże dla wielu enzymów obie te oficjalne obowiązujące jednostki nie znalazły praktycznego 

zastosowania.  Natomiast  powszechnie  przyjęły  się  jednostki  enzymatyczne  skojarzone  z 
odpowiednimi metodami oznaczania aktywności opracowanymi dla całej gamy konkretnych enzymów 
a nawet grup enzymów. 

Teoria  Michaelisa-Menten.  W  1913  roku  L.Michaelis  i  M.L.Menten  przedstawili  swoją 

koncepcję  katalizy enzymatycznej.  Model   Michaelisa–Menten  opiera się  na  założeniu  powstawania 
przejściowego kompleksu enzymu-substrat:

(2.6)

Zgodnie  z  tym  równaniem,  przy  niewielkich  stężeniach  substratu  -  równoważnym  stężeniom 

enzymu  -  reakcja  enzymatyczna  staje  się  reakcją  I  rzędu  i  jej  szybkość  staje  się  proporcjonalna  do 
stężenia zarówno substratu [S], jak i enzymu [E]. Przy stałym stężeniu enzymu [E] szybkość reakcji 
będzie zależała jedynie od stężenia substratu. Wpływ stężenia substratu [S] na początkową szybkość 
reakcji enzymatycznej przy stałym stężeniu enzymu przedstawia poniższy wykres. 

Dla  pewnych  stężeń  substratu  -  równoważnym  ilościom  dostępnych  centrów  aktywnych 

enzymu -  reakcja  osiągnie  szybkość  maksymalną  V

max

.  Dalsze  zwiększanie  stężenia  substratu  nie 

przyspiesza jego przemiany. Jak już wspomniano wcześniej szybkość reakcji enzymatycznej zależy 
od  łatwości  tworzenia  kompleksu  enzymu  z  substratem.  Z  równania  (2.6)  wynika,  że  w  stanie 
równowagi szybkość tworzenia kompleksu ES jest równa szybkości jego rozpadu: 

1

2

2

1











v

v

v

v

(2.7)

]

[

]

[

1

1

S

E

k

v









]

[

1

1

ES

k

v









]

[

2

2

ES

k

v







]

[

]

[

2

1

P

E

k

v











(2.8)

Po  podstawieniu  zależności  (2.8)  do  równania  (2.7)  i  po  prostych  matematycznych 

przekształceniach otrzymuje się: 

E + S

ES

E + P

k

-1

k

1

k

2

k

-2

52

[S]

v

V

max

K

m2

K

m1

S

1

S

2

V

max



1
v

-1
K

m

 1
[S]

tgα = K

m

/V

max

2

1

2

2

1

1

]

[

]

[

]

[

]

[

























k

k

P

k

k

k

S

k

E

ES

(2.9)

Uwzględniając fakt, że na początku reakcji [P] 

 0 oraz po dalszych prostych przekształceniach 

równania (2.9), otrzymuje się:

m

K















1

2

1

]

[

]

[

]

[

k

k

k

ES

S

E

(2.10)

Wielkość K

m

 nosi nazwę s t a ł e j   M i c h a e l i s a .   J est ona charakterystyczna dla danego układu 

enzym-substrat.  Łatwo  zauważyć,  że  im  mniejsza  wartość  K

m

,  tym  większe  stężenie  kompleksu 

przejściowego [ES]. 

Analizując równania (2.6) 

 (2.10) należy zauważyć, że

1. stężenie enzymu [E] w równaniu (2.10), w rzeczywistości jest stężeniem enzymu wolnego w 

danym  momencie  reakcji,  czyli  niezwiązanego  w  kompleks  przejściowy  ES.  Na  każdym 
etapie reakcji część enzymu wyjściowego [E

0

] obecnego w układzie reakcyjnym jest związana 

w ES. Stąd [E]= [E

0

]-[ES]. 

2. Szybkość  reakcji  enzymatycznej  v,  czyli  szybkość  powstawania  produktu  P,  zależy  tak 

naprawdę od szybkości rozpadu kompleksu ES, czyli od v

+2

. Stąd: v = v

+2

=k

+2



 [ES]. 

3. Gdy  cały  enzym  jest  w  kompleksie  z  substratem,  czyli  [E

0

]=[ES]  szybkość  reakcji 

enzymatycznej osiąga maksymalną szybkość V

max

.

Uwzględniając  powyższe  założenia  w  równaniu  (2.10)  otrzymuje  się  r ó w n a n i e  

m a t e m a t y c z n e   M i c h a e l i s a - M e n t e n :

]

[

]

[

max

S

K

S

V

v

m







(2.11)

Równanie (2.11) pozwala w prosty sposób zdefiniować stałą Michaelisa K

m

:

gdy:  v= 1/2

V

max

 to

K

m

 = [S]

Stała  Michaelisa  K

m

  jest  to  takie  stężenie  substratu  [S],  przy  którym  szybkość  reakcji 

enzymatycznej równa się połowie szybkości maksymalnej V

max

.

Łatwo wykazać, że:

1. Jeśli [S]<<K

m

 (czyli przy małych stężeniach substratu), to reakcja jest I rzędu: v= f([S]),

2. Jeśli [S]=K

m

, to v=1/2

V

max

3. Jeśli [S]>>K

m

, to reakcja jest 0 rzędu i v=V

max

.

Odwrotność stałej Michaelisa 1/K

m

 nazywana jest powinowactwem danego enzymy do substratu. 

Im  mniejsza  stała  Michaelisa  K

m

,  tym  większe  powinowactwo  enzymu  do  substratu,  co  pokazuje 

poniższy rysunek. Celowo dla obu substratów - S

1

 i S

2

– przyjęto identyczne szybkości maksymalne 

reakcji V

max

.  K

m2

>K

m1

, co  oznacza, że ten  enzym wykazuje  większe powinowactwo do substratu S

1

aniżeli do S

2

. Oznacza to, że szybciej przekształca on substrat S

1

 aniżeli S

2

.

       Wpływ rodzaju substratu na szybkość reakcji 

Wykres Lineweavera-Burka

enzymatycznej

Stałe Michaelisa K

m

 dla różnych układów enzym-substrat mogą mieć różne wartości; nawet od 

10

–2

 mola/dm

3

 do 10

–7

mola/ dm

3

. 

Stałą K

m

 można wyznaczyć graficznie korzystając ze wzoru Lineweavera-Burka.. 

53

max

max

1

]

[

1

1

V

S

V

K

v

m







Szczegółowo kinetyką reakcji enzymatycznych zajmuje się enzymologia i tam można znaleźć więcej danych 

odnośnie tematu.

2.2.4. Klasyfikacja i nomenklatura enzymów 

Pierwotne  nazewnictwo  enzymów  było  nieuporządkowane  i  dopuszczało  stosowanie  dowolnych 

nazw takich, jak pepsyna, papaina, subtilizyna. W późniejszym okresie nazwę enzymu wywodzono od 
typu  reakcji  lub  substratu,  na  który  działał,  przy  czym  za  charakterystyczną  dla  enzymów  uznano 
końcówkę -aza (np. reduktaza, lipaza, itp.). 

Od  1964  roku  Komisja  Enzymowa  Międzynarodowej  Unii  Biochemicznej  zaleciła  stosowanie 

s y s t e m a t y c z n y c h   n a zw   e n z y m ó w ,  składających  się  przeważnie  z  dwu  części.  Pierwsza  jest 
utworzona od nazwy katalizowanej reakcji i określa jej rodzaj (np. oksydoreduktaza, glukohydrolaza, 
itp.).  Druga  część  nazwy  enzymu  składa  się  z  nazwy  substratu  lub  substratów  biorących  udział  w 
reakcji. Np.: 

maltohydrolaza 1,4-α-D-glukanu (zwana oficjalnie i zwyczajowo β-amylazą) - EC 3.2.1.2, 
oksydoreduktaza alkohol:NAD (oficjalnie zwana dehydrogenazą alkoholową) - EC 1.1.1.1. 
Nazwy systematyczne enzymów są długie i niekiedy bardzo skomplikowane. Z tego powodu ich 

stosowanie napotyka na spory opór  ze strony biochemików. Ponadto  do wielu enzymów  przylgnęły 
nazwy  stosowane  pierwotnie.  Dlatego  zdecydowano,  że  obok  nazwy  systematycznej,  dopuszczalne 
jest stosowanie nazw zwyczajowych. Ostatnio (po 2000 roku) pojawiła się koncepcja wprowadzenia 
tzw. nazw oficjalnych enzymów wywodzących się od nazw zwyczajowych. I tak np. nazwa α-amylaza 
jest w świetle tej koncepcji nazwą oficjalną enzymu sklasyfikowanego pod numerem EC 3.2.1.1.

Należy jeszcze uzupełnić, że pierwotne, zwyczajowe nazwy niektórych enzymów (np. sacharaza, 

maltaza) okazały się w świetle aktualnej wiedzy bez pokrycia i dla nich nie zaleca się ich stosowania. 
Ponadto zdarza się, że pod jedną i tą samą nazwą zwyczajową są znane nawet trzy różne enzymy, np. 
tyrozynaza. Nazwa „tyrozynaza” dla dwóch z nich oczywiście jest nazwą błędną. 

W numerze 1 czasopisma "Postępy Biochemii"  z 1985 roku zamieszczono słownik zalecanych i 

zwyczajowych nazw enzymów w języku polskim. 

Wszystkie  poznane  enzymy  zostały  ujęte  przez  Komisję  Enzymową  w  jednolity  system 

klasyfikacji  (EC).  Każdy  enzym  w  ramach  tego  systemu  posiada  odpowiedni  numer  złożony  z 
czterech członów liczbowych oddzielonych kropkami (np. dehydrogenaza alkoholowa ma numer EC 
1.1.1.1).  Podanie  tego  numeru  jednoznacznie  określa  konkretny  enzym,  co  pozwala  uniknąć 
nieporozumień i pomyłek. Zasady klasyfikacji i numeracji zbadanych enzymów oparte zostały o ich 
specyficzność kierunkową (rodzaj katalizowanej reakcji) i substratową. Wszystkie enzymy podzielono 
na sześć głównych klas: 



EC.1. Oksydoreduktazy - enzymy katalizujące reakcje odłączania lub przyłączania atomów 

wodoru, przyłączenia atomu tlenu lub przenoszenia elektronów. 



EC.2. Transferazy - enzymy przenoszące grupy funkcyjne, rodniki, fragmenty cząsteczek itp. 



EC 3. Hydrolazy - enzymy katalizujące reakcje hydrolizy. 



EC 4. Liazy - enzymy niehydrolitycznie rozrywające wiązania. 



EC 5. Izomerazy -  enzymy  katalizujące  przemiany  wewnątrzcząsteczkowe  (racemizacja, 

izomeryzacja, przenoszenie grup itp.). 



EC 6. Ligazy - enzymy syntetyzujące, katalizujące tworzenie wiązań. 

Każda  klasa  główna  dzieli  się  na  szereg  podklas,  których  kolejne  numery  stanowią  drugi  człon 

numeru  klasyfikacyjnego  i  wynikają,  ogólnie  biorąc,  z  uściślonej  specyficzności  kierunkowej.  Na 
przykład  EC.3.4.  jest  numerem  podklasy  hydrolaz  peptydowych,  czyli  enzymów  hydrolizujących 
wiązanie  peptydowe.  W  obrębie  podklas  rozróżnia  się  pod-podklasy  -  trzeci  człon  numeru 
klasyfikacyjnego. Określa on dokładniej specyfikę katalizowanej reakcji. Dla oksydoreduktaz określa 
grupę funkcyjną będącą akceptorem; dla transferaz uściśla rodzaj przenoszonej grupy; dla hydrolaz -
typ  hydrolizowanego  wiązania;  dla  liaz  -  rodzaj  odszczepianej  grupy;  dla  izomeraz  -  charakter 
przekształcenia i wreszcie dla ligaz - rodzaj powstałego związku. 

54

Dostęp do internetowej bazy danych dotyczącej nomenklatury enzymów (Enzyme Nomenclature 

Database)  można  znaleźć pod  adresem 

http://www.expasy.org/enzyme/

.  Na  następnej  stronie 

przykładowo pokazano stronę internetową ExPASy dla dehydrogenazy alkoholowej – EC 1.1.1.1. 

55

Wzór strony E xP A S y  dla EC 1.1.1.1 – dehydrogenaza alkoholowa.

Official Name

Alcohol dehydrogenase. 

Alternative Name(s)

Aldehyde reductase.

Reaction catalysed

An alcohol

 + 

NAD(+)

 <=> 

an aldehyde or ketone

 + 

NADH

Cofactor(s)

Zinc or Iron. 

Comment(s)



Acts on primary or secondary alcohols or hemiacetals. 



The animal, but not the yeast, enzyme acts also on cyclic secondary alcohols. 

Cross-references

Biochemical 
Pathways; map 
number(s)

D8

 ; 

E6

 ; 

J10

PROSITE

PDOC00058

 ; 

PDOC00059

 ; 

PDOC00060

BRENDA

1.1.1.1

PUMA2

1.1.1.1

PRIAM enzyme-
specific profiles

1.1.1.1

Kyoto University 
LIGAND chemical 
database

1.1.1.1

IUBMB Enzyme 
Nomenclature

1.1.1.1

IntEnz

1.1.1.1

MEDLINE

Find literature relating to 1.1.1.1

Swiss-Prot

P80222

, ADH1_ALLMI;  

P49645

, ADH1_APTAU;  

P06525

, ADH1_ARATH;  

P41747

, ADH1_ASPFL;  

P12311

, ADH1_BACST;  

Q17334

, ADH1_CAEEL;  

P43067

, ADH1_CANAL;  

P48814

, ADH1_CERCA;  

P23991

, ADH1_CHICK;  

P23236

, ADH1_DROHY;  

P48586

, ADH1_DROMN;  

P09370

, ADH1_DROMO;  

P22246

, ADH1_DROMT;  

P07161

, ADH1_DROMU;  

P12854

, ADH1_DRONA;  

P08843

, ADH1_EMENI;  

P05336

, ADH1_HORVU;  

P20369

, ADH1_KLULA;  

Q07288

, ADH1_KLUMA;  

P00333

, ADH1_MAIZE;  

P80512

, ADH1_NAJNA;  

Q9P6C8

, ADH1_NEUCR;  

P20306

, ADH1_ORYSA;  

P12886

, ADH1_PEA;  

P14219

, ADH1_PENAM;  

P25141

, ADH1_PETHY;  

O00097

, ADH1_PICST;  

Q03505

, ADH1_RABIT;  

P22797

, ADH1_RANPE;  

P14673

, ADH1_SOLTU;  

P80338

, ADH1_STRCA;  

P13603

, ADH1_TRIRP;  

P00330

, ADH1_YEAST;  

Q07264

, ADH1_ZEALU;  

P20368

, ADH1_ZYMMO;  

P42327

, ADH2_BACST;  

O45687

, ADH2_CAEEL;  

O94038

, ADH2_CANAL;  

P48815

, ADH2_CERCA;  

P27581

, ADH2_DROAR;  

P25720

, ADH2_DROBU;  

P23237

, ADH2_DROHY;  

P48587

, ADH2_DROMN;  

P09369

, ADH2_DROMO;  

P07160

, ADH2_DROMU;  

P24267

, ADH2_DROWH;  

P37686

, ADH2_ECOLI;  

P54202

, ADH2_EMENI;  

Q24803

, ADH2_ENTHI;  

P10847

, ADH2_HORVU;  

P49383

, ADH2_KLULA;  

Zasady klasyfikacji enzymów w podklasach i pod-podklasach. 
Oksydoreduktazy.   W tej klasie enzymów drugi człon numeru - czyli podklasa - wskazuje, na 

jaką  grupę  funkcyjną  lub  grupę  związków  działa  dana  oksydoreduktaza.  Pewnego  typu  odstępstwo 
występuje  w  podklasach  EC 1.13.  i  EC  1.14.  Te  dwie  podklasy  skupiają  oksygenazy  –  enzymy 

56

wbudowujące  atom  lub  dwa  atomy  tlenu  do  substratów,  choć  oficjalnie  mówi  się  o 
„oksydoreduktazach  działających  na  pojedyncze  lub  podwójne  donory  z  jednoczesnym 
wybudowaniem atomów tlenu”. 

Poniżej  przedstawiono  przykłady  podklas  (w  EC  1.13.  i  EC  1.14.  również  pod-podklas)  w  tej 

klasie enzymów. 

EC 1. Oksydoreduktazy

EC 1.1.  działające na grupę –CH

2

-OH jako donor 

EC 1.2.  działające na grupę –CHO lub >C=O jako donor 
EC 1.3.  odrywające atomy wodoru od –CH

2

-CH

2

, prowadząc do –CH=CH

EC 1.4.  działające na grupę –CH

2

-NH

2

 jako donor 

EC 1.5.  działające na grupę -CH-NH- jako donor 
EC 1.6.  działające na NADH lub NADPH 
EC 1.7.  działające na inne związki azotowe jako donory 
EC 1.8.  działające na związki siarki jako donory 
EC 1.9.  działające na grupę hemową jako donor 
EC 1.10. działające na związki difenolowe i pokrewne jako donory 
EC 1.11. działające na H

2

O

2

 jako akceptor 

peroksydazy

Są  to  p e r o k s y d a z y .  W  tej  podklasie  brak  jest  pod-podklas,  stąd  ich  numer  zaczyna  się  od 
EC 1.11.1. Na przykład numer EC 1.11.1.6 odnosi się do k a t a l a z y .

EC 1.12. działające na wodór jako donor 
EC 1.13. oksygenazy,  enzymy  wbudowujące  atom  lub  dwa  atomy  tlenu  do  substratu,  nie  wymagają 

dodatkowego donoru wodoru 

EC 1.13.11. dioksygenazy- wbudowują dwa atomy tlenu 
EC 1.13.12. monooksygenazy – wbudowują jeden atom tlenu 

EC 1.14. oksygenazy,  enzymy  wbudowujące  atom  lub  dwa  atomy  tlenu  do  substratu,  wymagają 

dodatkowego donoru wodoru 

Schematycznie, reakcje katalizowane przez te enzymy można przedstawić następująco: 

EC 1.14.11. dioksygenazy, DH

2

 = 2-ketoglutran 

EC 1.14.12. dioksygenazy, DH

2

 = NADH 

EC 1.14.13. monooksygenazy, DH

2

 = NADH 

EC 1.14.14. monooksygenazy, DH

2

 = FADH

2

 lub zredukowany FMN 

EC 1.14.15. monooksygenazy, DH

2

 = zredukowane żelazowo-siarkowe białka 

EC 1.14.16. – EC 1.14.20. monooksygenazy, DH

2

 = inne zredukowane związki 

EC 1.15. działające na ponadtlenki jako akceptory 
EC 1.16. utleniające jony metali 
EC 1.17. działające na grupy =CH

 lub –CH

2

 jako donory 

EC 1.18. działające na siarkowo-żelazowe białka jako donory 
EC 1.19. – EC 1.21. działające na inne związki jako donory 
EC 1.97. inne oksydoreduktazy 

W klasie oksydoreduktaz trzeci człon numeru - czyli pod-podklasa - wskazuje, co jest donorem lub 

akceptorem atomów wodoru względnie elektronów. Poniżej podano kilka przykładów pod-podklas z 
klasy oksydoreduktaz.

EC 1.x.1. akceptorem wodoru jest NAD lub NADP, 

     dehydrogenazy i reduktazy 

EC 1.x.2. akceptorem elektronów są cytochromy 
EC 1.x.3. akceptorem wodoru jest tlen cząsteczkowy,

       oksydazy 

Oksydazy  są  flawoproteidami  (np.  z  FAD),  metaloflawoproteidami  bądź  hemoproteidami.  Znane  są 
dwa typy oksydaz: oksydazy typu I wytwarzają podczas działania wodę, oksydazy typu II wytwarzają 
nadtlenek wodoru.

XH

X-OH

O

2

DH

2

D

H

2

O

mechanizm działania

monooksygenazy z podklasy EC 1.14.

XH

2

O

2

DH

2

D

mechanizm działania

dioksygenazy z podklasy EC 1.14.

X

OH

OH

XH

2

O

2

H

2

O

(koenzym)

X

1/2

oksydazy typu I

XH

2

O

2

(koenzym)

X

oksydazy typu II

H

2

O

2

57

Przykładem oksydazy typu I jest oksydaza cytochromu-c (EC 1.9.3.1), a przykładem oksydazy typu II 
oksydaza glukozowa (EC 1.1.3.4).

EC 1.x.4. akceptorem są związki disulfidowe (min. liponian)           dehydrogenazy (dekarboksylujące) 
EC 1.x.5. akceptorem wodoru jest ubichinon

             dehydrogenazy 

EC 1.x.7. akceptorem są żelazo-siarkowe białka 
EC1.x.99.z innym akceptorem (najczęściej z FAD)

             dehydrogenazy 

Transferazy.  W  tej klasie enzymów drugi człon numeru - czyli podklasa - wskazuje, jaką grupę 

funkcyjną transportuje dana transferaza. Trzeci człon numeru – pod-podklasa – uściśla o jaki rodnik 
chodzi lub wskazuje akceptor przenoszonej grupy. 

EC 2. Transferazy

EC 2.1. transportujące grupy jednowęglowe (C

1

) 

EC 2.1.1. metylotransferazy (

CH

3

) 

EC 2.1.2. hydroksymetylo- i formylotransferazy (

CH

2

OH, CHO) 

EC 2.1.3. karboksy

 i karbamoilotransferazy 

EC 2.1.4. amidynotransferza (

CONH

2

) 

EC 2.2. transportujące grupy aldehydowe lub ketonowe 
EC 2.3. Acylotransferazy 

EC 2.3.1. transportujące grupy inne niż acetylo-aminowe 
EC 2.3.2. aminoacylotransferazy 
EC 2.3.3. acylowe grupy przekształcane na alkilowe rodniki podczas transportu 

EC 2.4. glikozylotransferazy 

EC 2.4.1. heksozylotransferazy 
EC 2.4.2. pentozylotransferazy 
EC 2.4.99 transportujące inne glikozylowe grupy 

EC 2.5. transportujące alkilowe lub arylowe grupy, inne niż metylowe grupy
EC 2.6. transportujące grupy z azotem

EC 2.6.1. Transaminazy 

         aminotransferazy

EC 2.6.2. Oksymotransferazy 
EC 2.6.99. transportujące inne grupy z azotem 

EC 2.7. transportujące grupy zawierające fosfor

EC 2.7.1. Fosfotransferazy z grupą alkoholową jako akceptorem 

kinazy

EC 2.7.2. Fosfotransferazy z grupą karboksylową jako akceptorem 

kinazy

EC 2.7.3. Fosfotransferazy z grupą z azotem jako akceptorem 

kinazy

EC 2.7.4. Fosfotransferazy z grupą fosforową jako akceptorem 

kinazy

EC 2.7.6. Difosfotransferazy 

  difosfokinazy

EC 2.7.7. Nukleotydilotransferazy
EC 2.7.8. Transferazy dla innych pochodnych grup fosforowych
EC 2.7.9. Fosfotransferazy z parą akceptorów

          dikinazy

EC 2.8. transportujące grupy zawierające siarkę

EC 2.8.1. Siarkotransferazy
EC 2.8.2. Siarczanotransferazy
EC 2.8.3. CoA-transferazy
EC 2.8.4. transportujące grupy tioalkylowe

EC 2.8. transportujące grupy zawierające selen

Hydrolazy  W   tej  klasie  enzymów  drugi  człon  numeru  (podklasa)  wskazuje,  jakiego  rodzaju 

wiązanie  ulega  hydrolizie.  Trzeci  człon  numeru  –  pod-podklasa  –  uściśla  typ  hydrolizowanego 
wiązania.

EC 3.Hydrolazy

EC 3.1. działające na wiązanie estrowe

EC 3.1.1. Hydrolazy estrów karboksylowych

       esterazy, lipazy i laktonazy

EC 3.1.2. Hydrolazy tioestrów
EC 3.1.3. Hydrolazy monoestrów fosforowych

           fosfatazy i nukleotydazy

EC 3.1.4. Hydrolazy diestrów fosforowych

    fosfolipazy i fosfodiesterazy

EC 3.1.5. Hydrolazy monoestrów trifosforowych
EC 3.1.6. Hydrolazy estrów kwasu siarkowego
EC 3.1.7. Hydrolazy monoestrów difosforowych

   difosfatazy

EC 3.1.8. Hydrolazy triestrów fosforowych
EC 3.1.11. 

3.1.31. Egzo- i endorybonukleazy

EC 3.2. Glikozylazy

58

EC 3.2.1. Glikozydazy, i inne enzymy hydrolizujące O- i S-glikozyle
EC 3.2.2. hydrolizujące związki N-glikozylowe

EC 3.3. działające na wiązanie eterowe

EC 3.3.1. Hydrolazy tioeterowe i trialkilosulfonianowe
EC 3.3.2. Hydrolazy eterowe

EC 3.4. działające na wiązanie peptydowe 

hydrolazy peptydowe

EC 3.4.11. Aminopeptydazy 
EC 3.4.13. Dipeptydazy 
EC 3.4.14. Dipeptydylo- i tripeptydylo-peptydazy 
EC 3.4.15. Peptydylo-dipeptydazy 
EC 3.4.16 Karboksypeptydazy serynowego typu
EC 3.4.17 Metalokarboksypeptydazy
EC 3.4.18 Karboksypeptydazy cysteinowego typu
EC 3.4.19 Omega peptydazy
EC 3.4.21. Endopeptydazy serynowe
EC 3.4.22. Endopeptydazy cysteinowe
EC 3.4.23. Endopeptydazy aspartylowe
EC 3.4.24. Metaloendopeptydazy
EC 3.4.25. Endopeptydazy treoninowe
EC 3.4.99. Endopeptydazy o nierozpoznanym mechanizmie działania

EC 3.5. działające na wiązanie C

N, inne niż peptydowe

EC 3.5.1. w linearnych amidach 

       m.in. amidazy i deacylazy

EC 3.5.2. w cyklicznych amidach 
EC 3.5.3. w linearnych amidynach 
EC 3.5.4. w cyklicznych amidynach 

EC 3.6. działające na bezwodniki kwasowe

EC 3.6.1. w związkach zawierających fosforanowe bezwodniki 

         m.in. difosfatazy

EC 3.6.2. w związkach zawierających sulfonowe bezwodniki 
EC 3.6.3. działające na bezwodniki kwasowe; katalizujące przenoszenie transmembranowe 
EC 3.6.5. działające na GTP; związane z komórkowym transportem 

EC 3.7. działające na wiązanie C

C

EC 3.7.1. w ketonowych substancjach 

EC 3.8. działające na halogenkowe wiązania

EC 3.8.1. w związkach C

halogen 

EC 3.9. działające na wiązanie fosforo-azotowe
EC 3.10. działające na wiązanie siarkowo-azotowe
EC 3.11. działające na wiązanie węglowo-fosforowe
EC 3.11. działające na wiązanie siarkowo-siarkowe
EC 3.11. działające na wiązanie węglowo-siarkowe

Liazy W  tej klasie enzymów drugi człon numeru (podklasa) wskazuje, jakiego rodzaju wiązanie 

ulega rozerwaniu. Trzeci człon numeru – pod-podklasa – uściśla typ rozrywanego wiązania.

EC 4. Liazy

EC 4.1. Liazy węgiel-węgiel

EC 4.1.1. karboksy-liazy 

dekarboksylazy

EC 4.1.2. aldehydo-liazy 
EC 4.1.3. liazy ketokwasów 
EC 4.1.99. inne węgiel-węgiel liazy

EC 4.2. Liazy węgiel-tlen

EC 4.2.1. hydro-liazy 

      dehydratazy

EC 4.2.2. działające na polisacharydy 
EC 4.2.3. działające na fosforany

syntazy 

EC 4.2.99 inne węgiel-tlen liazy

EC 4.3. Liazy węgiel-azot

EC 4.3.1. amoniako-liazy 
EC 4.3.2. liazy działające na amidy, amidyny, itp.
EC 4.3.3. amino-liazy 
EC 4.3.99. inne węgiel-azot liazy 

EC 4.4. Liazy węgiel-siarka
EC 4.5. Liazy węgiel-halogen
EC 4.6. Liazy fosfor-tlen

Izomerazy  W   tej  klasie  enzymów  drugi  człon  numeru  (podklasa)  uściśla  typ  katalizowanej 

reakcji.  Trzeci  człon  numeru  –  pod-podklasa  –  wskazuje,  jakie  związki  lub  ugrupowania  ulegają 
izomeryzacji.

EC 5. Izomerazy

59

EC 5.1. Racemazy i epimerazy

EC 5.1.1. działające na aminokwasy i ich pochodne 
EC 5.1.2. działające na hydroksykwasy i ich pochodne 
EC 5.1.3. działające na węglowodory i ich pochodne 
EC 5.1.99. działające na inne związki 

EC 5.2. cic-trans izomerazy
EC 5.3. wewnątrzcząsteczkowe oksydoreduktazy

EC 5.3.1. wzajemnie przekształcające się aldozy i ketozy
EC 5.3.2. wzajemnie przekształcające się ugrupowania enolowe i ketonowe

tautomerazy 

EC 5.3.3. przenoszące wiązania C=C

Δ-izomerazy 

EC 5.3.4. przenoszące wiązania S

S

EC 5.3.99. inne wewnątrzcząsteczkowe oksydoreduktazy

EC 5.4.wewnątrzcząsteczkowe transferazy

         mutazy 

EC 5.4.1. transportujące grupy acylowe 
EC 5.4.2. fosfotransferazy

fosfomutazy 

EC 5.4.3. transportujące grupy aminowe 
EC 5.4.99. transportujące inne grupy 

EC 5.5. wewnątrzcząsteczkowe liazy 
EC 5.99. inne izomerazy

Ligazy W  tej klasie enzymów drugi człon numeru (podklasa) wskazuje, jakiego typu wiązanie jest 

tworzone.  Trzeci  człon  numeru  –  pod-podklasa  –  uściśla,  jakiego  typu  związki  lub  ugrupowania 
powstają w wyniku syntezy. 

EC 6. Ligazy

EC 6.1. tworzące wiązanie węgiel-tlen 

EC 6.1.1. ligazy tworzące aminoacylo-tRNA i spokrewnione związki 

EC 6.2. tworzące wiązanie węgiel-siarka 

EC 6.2.1. ligazy kwas-tiol

  syntetazy acylo-CoA

EC 6.3. tworzące wiązanie węgiel-azot 

EC 6.3.1. ligazy kwas-amoniak

    syntetazy amidowe

EC 6.3.2. ligazy kwas- D-aminokwas

  syntetazy peptydowe

EC 6.3.3. cyklo-ligazy 
EC 6.3.4. inne ligazy tworzące wiązanie węgiel-azot
EC 6.3.5. ligazy wiązania węgiel-azot z glutaminą, jako amido-N donorem

EC 6.4. tworzące wiązanie węgiel-węgiel 
EC 6.5. tworzące wiązanie fosforowoestrowe 
EC 6.6. tworzące wiązanie azot-metal

     chelatazy

Izoenzymy

Izoenzymy,  to  odmiany tego  samego enzymu o identycznym centrum aktywnym i  mechanizmie 

działania, a różniące się w niewielkim stopniu sekwencją aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. 
Konsekwencją tego mogą być pewne różnice właściwości fizyko-chemicznych i biologicznych takich 
odmian enzymu, np.: różne pI, optymalne pH i temperatura działania, K

M

 i odczyn immunologiczny. 

Izoenzymy  są  umieszczane  w  Klasyfikacji  i  Nomenklaturze  Enzymów  pod  tym  samym  numerem. 
Zazwyczaj w komentarzu do danego enzymu wspomina się o jego odmianach i podaje odpowiednie 
odnośniki literaturowe. 

2.2.5. Czynniki wpływające na efektywność działania enzymów 

Zaletą  enzymów  są  łagodne  pod  względem  temperatury,  pH  i  ciśnienia  warunki  działania,  co 

obniża  koszt  procesów,  w  których  uczestniczą  oraz  pozwala  na  zachowanie  w  otrzymanych 
produktach  cennych,  a  nieodpornych  na  drastyczne  warunki  obróbki, składników.  Ponadto  przebieg 
procesów  katalizowanych  przez  enzymy  można  łatwo  regulować,  zmieniając  stężenie  enzymu  bądź 
temperaturę lub pH środowiska reakcyjnego. 

Do podstawowych czynników określających przebieg (kinetykę) reakcji enzymatycznych należą: 

pH  środowiska,  temperatura,  stężenie  jonów,  potencjał  oksydoredukcyjny,  obecność  inhibitorów, 
aktywatorów oraz stabilizatorów (substancji hamujących lub podwyższających efektywność działania 
enzymu) i oczywiście tak istotne parametry procesu, jak stężenie enzymu i substratu, o czym mowa 
była już wcześniej. Optymalne pH 

60

0

20

40

60

80

100

0

2

4

6

8

10

12

pH

A

kt

yw

no

ść

 w

zg

lę

dn

a 

[%

]

pepsyna

metaloproteinaza
        B.subtilis

subtilizyna

pH  środowiska. Szybkość  reakcji  enzymatycznych  w  znacznym  stopniu  zależy  od  pH 

środowiska.  Każdy  enzym  wykazuje  charakterystyczne  dla  siebie  optimum  pH.  Na  poniższym 
rysunku  przedstawiono  wpływ  pH  na  aktywność trzech  endopeptydaz:  pepsyny,  metaloproteinazy  z 
Bacillus subtilis oraz subtilizyny. 

Wpływ pH na aktywność trzech różnych endopeptydaz 

Jak  widać,  każda  z  tych  endopeptydaz  działa  w  zupełnie  innym  zakresie  pH:  pepsyna  w 

środowisku  kwaśnym  (optymalne  pH  1,8),  metaloproteinaza  w  obojętnym  (optymalne  pH  7,3),  a 
subtilizyna  w  alkalicznym  (optymalne  pH  10,2).  Związane  jest  to  z  wpływem  stężenie  jonów 
hydronowych  na  konformację  centrum  aktywnego  każdej  z  nich.  Pepsyna,  której  aminokwasem 
bezpośrednio  działającym  w  centrum  aktywnym  jest  kwas  asparaginowy,  wymaga  jego  formy 
niezdysocjowanej (czyli grupy -COOH). Grupa taka w przewadze występuje w środowisku kwaśnym. 
Endopeptydazy  serynowe,  których  centrum  aktywne  opisano  wyżej,  wymagają  do  aktywnego 
działania  zdysocjowanej  formy  kwasu  asparaginowego  (grupy  karboksylanowej  –COO

-

),  która 

występuje w przewadze w środowisku alkalicznym. 

Należy ponadto zwrócić uwagę na to, że o ile subtilizyna jest aktywna w szerokim zakresie pH od 

6  do  11,  to  pozostałe  dwie  proteinazy  działają  w  bardzo  wąskim  przedziale  pH  i  niewielkie  jego 
zmiany wykazują znaczny wpływ na wzrost lub obniżenie ich aktywności. Optymalne pH niektórych 
enzymów (np. aktywność subtilizyny) zmieniać się może w zależności od substratu na który działają, 
choć  są  to  wahania  nie  większe  niż  0.5 jednostki (np.  subtilizyna wobec hemoglobiny  optimum  pH 
wykazuje przy 10,2, a wobec kazeiny 10,5). 

Optymalna temperatura. Temperatura z jednej strony przyspiesza samą reakcję enzymatyczną, z 

drugiej  jednak  przyspiesza  denaturację  enzymu, 
co  wiąże  się  z  jego  inaktywacją.  Na  poniższym 
rysunku  przedstawiono  wpływ  temperatury  na 
aktywność  subtilizyny.  Do  osiągnięcia  pewnej 
granicznej  wielkości  (w  tym  przypadku 
temperatury 

60

C), 

szybkość 

reakcji 

katalizowanej przez ten enzym wzrasta, podobnie 
jak  to  się  dzieje  przy  wszystkich  reakcjach 
chemicznych, a następnie dość gwałtownie spada 
do  wartości  zerowych.  Większość  enzymów 
drobnoustrojowych  najefektywniej  działa  w 
granicach  60

C.  Enzymy  roślinne  i  zwierzęce  z 

reguły  już  powyżej  40-50

C  ulegają  denaturacji.  Znane  są  enzymy  z  bakterii  termofilnych, 

wykazujące optimum działania nawet w temperaturach sięgających 90

C. 

Stabilność enzymów w roztworach wodnych. Jak już wspomniano pH środowiska i temperatura 

bezpośrednio  wpływają  na  szybkość  reakcji  enzymatycznej.  Jednakże  mogą  również  niekorzystnie 
oddziaływać  na  sam  enzym,  prowadząc  do  jego  inaktywacji.  Dlatego  niezbędna  jest  znajomość 
wpływu tych dwóch czynników na aktywność enzymu w subtilizyny stabilność subtilizyny warunkach 
rzeczywistych  lub  do  nich  zbliżonych, panujących  podczas  procesu prowadzonego z jego  udziałem. 

0

20

40

60

80

100

-20

0

20

40

60

80

Temperatura [

o

C]

A

kt

yw

no

ść

 w

zg

lę

dn

a 

[%

]

Wpływ temperatury na aktywność subtilizyny

61

0

20

40

60

80

100

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

pH

A

kt

yw

no

ść

 w

zg

lę

dn

a 

[%

]

w buforze

Z dodatkiem 
1% CaCl

2

Preinkubacja: 
45

C, 60min

Większość enzymów jest względnie stabilna w obszarze pH zbliżonym dla ich optymalnego działania, 
jakkolwiek nie  jest  to  regułą. Na  rysunku 3  przedstawiono  wpływ pH  na  stabilność  subtilizyny.  Jej 
optymalne pH (porównaj rys.1) przekracza 10, jednakże obszar stabilności tego enzymu w warunkach 
przykładowej reakcji (1% kazeiny, 45 C, 60 min.) zawarty jest w zakresie 6.5-9.5, a w pH zbliżonym 
do optymalnego straty aktywności (w wyniku postępującej autolizy) sięgają 50% wyjściowej.

Wpływ pH na stabilność subtilizyny w roztworze buforowym i z dodatkiem 1% CaCl

2

Dużo poważniejsze straty enzymu spowodowane mogą być wpływem podwyższonej temperatury 

reakcji. Znaczna część enzymów jest bardzo wrażliwa na ten czynnik (wyjątkiem są niektóre enzymy 
termostabilne  otrzymywane  ze  szczepów  drobnoustrojów  termofilnych).  Na  rys.4  pokazano  wpływ 
temperatury  na  zachowanie  się  subtilizyny  podczas  przykładowego  procesu  hydrolizy  kazeiny  (1% 
roztwór substratu w buforze o pH 9). 

Wpływ temperatury na stabilność subtilizyny w roztworze buforowym i z dodatkiem 1%CaCl

2

Należy  wyraźnie  zaznaczyć,  że  subtilizyna  (konsekwentnie  w  tekście  niniejszego  opracowania 

rozpatrywana jako enzym modelowy) jest wyjątkowo odporna na działanie wielu czynników fizyko-
chemicznych,  w  tym  temperatury.  Tym  niemniej  w  warunkach  testu,  po  40  minutach  reakcji 
prowadzonej w 60 C straty jej aktywności sięgają  70%. W tym samym czasie w temperaturze 70 C 
enzym ulega już pełnej inaktywacji. Natomiast w 50

C po 60 minutach straty enzymu są stosunkowo 

niewielkie  i  wynoszą  36%.  Oczywiście,  ostatecznego  wyboru  temperatury  dokonuje  się  po 
szczegółowej  analizie  wyników  wszystkich  badań,  uwzględniającej  aspekty  technologiczne  i 
ekonomiczne  procesu.  Przy  tego  typu  analizach  przydatne jest  wyznaczenie  produktywności  reakcji 
enzymatycznej  w  kilku  wytypowanych  temperaturach  (rys.5).  Wybór  optymalnej  temperatury 
skojarzony  jest  w  tym  przypadku  z  czasem  procesu,  który  może  być  determinowany  innym 
czynnikiem (np. kosztem energii). 

0

20

40

60

80

100

0

15

30

45

60

75

90

105

120

c z as  [minuty ]

A

kt

yw

n

o

ść

 w

zg

lę

d

n

a

 [%

]

20

C

40

C

60

C

60

C

70

C

 Preinkubacja: 
w buforze o pH 9

Z dodatkiem
 1%CaCl

2

62

Rys. 5 Produktywność subtilizyny w hydrolizie kazeiny  

Inhibitory, aktywatory, stabilizatory.
Oprócz  wymienionych  wyżej  czynników  inaktywujących  działanie  enzymów,  istnieje  grupa 

substancji  zdolnych  do  wybiórczego  hamowania  ich  aktywności  katalitycznej  (są  to  tzw.  inhibitory 
specyficzne). W opracowaniu pominięto szczegóły dotyczące tego działu enzymologii. Należy jednak 
wiedzieć, że tego typu naturalne inhibitory występują w przyrodzie, co może mieć istotne znaczenie 
dla  aplikacji  enzymów  w  niektórych  przypadkach.  Przykładem  mogą  być  specyficzne  inhibitory 
proteinaz serynowych (w tym subtilizyny) znalezione m.in. w ziemniakach czy soi, które skutecznie 
blokują aktywność tej grupy enzymów.

Istnieje  wiele  typów  cząsteczek  ,  które  są  zdolne  do  zakłócania  aktywności  danego  enzymu. 

Każda  cząsteczka  działająca  bezpośrednio  na  enzym  w  kierunku  zmniejszenia  jego  aktywności 
katalitycznej  jest  określana jako  inhibitor.  Pewne inhibitory enzymów  są  normalnymi  metabolitami 
komórkowymi, które hamują dany enzym w ramach naturalnej metabolicznej kontroli  odpowiedniego 
szlaku. Inne inhibitory mogą być substancjami obcymi dla organizmu, takimi jak toksyny i leki, i w 
tym  przypadku  hamowanie  enzymu  może  mieć  działanie  terapeutyczne  ,  ale  również 

letalne

.

Rozróżnia się dwa główne typu inhibicji : - nieodwracalną  - odwracalną. 

Inhibicję odwracalną można podzielić na: 
1) kompetycyjną
2) niekompetycyjną
Inhibicja  nieodwrcalna  polega  na  wiązaniu  się  inhibitora  i  enzymu  w  sposób  trwały  , 

nieodwracalny, często tworząc wiązania kowalencyjne z resztami aminokwasów, znajdującymi się w 
miejscu aktywnym lub jego pobliżu i w ten sposób inaktywują enzym na stałe. W wiązaniu tym biorą 
udział reszty Ser i Cys mające , odpowiednio, reaktywne grupy -OH i -SH .  Przykładem może być
związek  diizopropylofluorofosforan  (DFP)  ,  składnik  gazów  bojowych  (

soman

)  działający  na  układ 

nerwowy,  reaguje  z  resztą  Ser  w  miejscu  aktywnym  enzymu  esterazy  acetylocholinowej, 
nieodwracalnie hamując enzym i uniemożliwiając przekazywanie impulsów nerwowych. 

Inhibitor  kompetycyjny  jest  zazwyczaj  strukturalnie  podobny  do  normalnego  substratu  danego 

enzymu. Dzięki temu współzawodniczy z cząsteczkami o wiązanie się z miejscem aktywnym. Enzym 
może  się  wiązać  albo  z  cząsteczkę  substratu,  albo  cząsteczkę  inhibitora,  ale  nie  z  obiema
jednocześnie.  Inhibitor  kompetycyjny  wiąże  się  z  miejscem  aktywnym  odwracalnie. Przy  dużych 
stężeniach  substratu  działanie  inhibitora  kompetycyjnego  zostaje  przezwyciężone  ,  ponieważ  duże 
stężenie substratu  będzie z powodzeniem współzawodniczyć z cząsteczką inhibitora o wiązanie się w 
miejscu  aktywnym.  Nie  nastąpi  więc  żadna  zmiana  w  wartości  V

max

  enzymu  ,  ale  w  obecności 

inhibitora kompetycyjnego zmniejsza się powinowactwo enzymu do jego substratu i dlatego wratośc 

63

K

m

  wzrasta.  Przykładem  hamowania  kompetycyjnego  może  być  dehydrogenaza  bursztynianowa. 

Enzum ten używa bursztyniany jako substratu i jest hamowany kompetycyjnie przez malonian, który 
różni się od bursztynianu posiadniem tylko jednej, a nie dwóch grup metylenowych. 

Inhibitor  niekompetycyjny  wiąże  się  odwracalnie  w  innym  miejscu  enzymu  niż  jego  miejsce 

aktywne  i  powoduje  zmianę  przestrzennego  kształtu  enzymu,  co  prowadzi  do  zmniejszenia 
aktywności  katalitycznej.  Ponieważ  inhibitor  wiąże  się  w  innym  miejscu  niż  substrat,  enzym  może 
wiązać  albo  inhibitor,  albo  substrat  równocześnie.   Efektu  inhibitora  niekompetycyjnego  nie  można 
przezwyciężyć przez zwiększanie stężenia substratu i dlatego zmniejsza się wartość V

max

 . W inhibicji 

niekompetycyjnej  powinowactwo  enzymu  do  substratu  pozostaje  nie  zmienione,  a  więc  wartość  K

m

nie zmienia się . Przykładem inhibicji niekompetycyjnej jest działanie pepstatyny na enzym reninę . 

Na  działanie  enzymów  wpływ  mogą  wywierać  jony  obecne  w  środowisku  reakcyjnym.  Jony 

dwuwartościowych  metali,  jak  magnez,  wapń,  cynk,  mangan  lub  kobalt  w  specyficzny  sposób 
aktywują wielu enzymów (t.zn. zwiększa- ją szybkość reakcji przez nie katalizowanej). Aktywatorami 
mogą być też aniony np. amylaza ślinowa jest aktywowana jonami Cl . Jony metali mogą wykazywać 
również  wpływ  stabilizujący  na  enzym  (tzn.  podwyższać  jego  stabilność  wobec  niekorzystnego 
wpływu m.in. pH i temperatury). Przy- kładem może być wpływ jonów Ca na subtilizynę. Na rys. 3 i 
4  pokazano,  że  jony  te  podwyższają  termostabilność  subtilizyny  (z  50  do  60  C)  i  jej  trwałość  w 
alkalicznym środowisku (z pH 9.5 do 10.5). Natomiast jony wielu metali ciężkich (np. Hg, Cu, Pb) są 

64

silnymi  inhibitorami  enzymów  (tzn.  inaktywują  one  enzym,  tym  samym  hamując  reakcję 
przebiegającą  przy  jego  udziale).  Jest  to  inhibicja  niespecyficzna,  której  podlegają  wszystkie  znane 
enzymy.  Istnieje  ponadto  wiele  innych  substancji  mających  zdolność  niespecyficznej  inaktywacji 
enzymów  (związanej  ze  zniszczeniem  naturalnej  struktury  białka).  Do  nich  zalicza  się  mocznik, 
aldehyd mrówkowy czy glutarowy, silne utleniacze (np. nadmanganian lub chlor). 

Koncentracja wody. 
W  praktyce  nie  wszystkie  reakcje  katalizowane  przez  enzym  przebiegają  do  końca.  Należy 

bowiem pamiętać, że są one odwracalne i po pewnym czasie ustala się równowaga pomiędzy reakcją 
przebiegającą  do  "przodu"  i  odwrotną.  Jednym  z  czynników  wpływających  na  ich  stałą  równowagi 
może  być  stężenie  wody  w  środowisku  reakcyjnym.  Dotyczy  to  zwłaszcza  prze-  mian,  w  których 
woda  jest  jednym  z  reagentów  (np.  w  reakcjach  enzymatycznej  hydrolizy).  Wykazano,  że  stężenie 
wody  decyduje  o  kierunku  ich  przebiegu.  I  tak,  subtilizyna  w  środowisku  wodnym  katalizuje 
hydrolizę  wiązań  peptydowych  w  białkach  lub  wiązań  estrowych  w  licznych  estrach,  natomiast  w 
środowisku  bezwodnym  lub  o  obniżonej  koncentracji  wody  katalizuje  rewersję  tych  reakcji.  Dla 
pożądanego przesunięcia stałej równowagi takich reakcji stosuje się rozmaite zabiegi. M.in. rewersję 
enzymatycznej  hydrolizy  (czyli  syntezę)  osiąga  się,  stosując  w  środowisku  reakcyjnym 
rozpuszczalniki  organiczne,  prowadząc  proces  w  układzie  dwufazowym  (z  rozpuszczalnikiem 
apolarnym nasyconym wodą), korzystnie z immobilizowaną formą enzymu itp. Obecnie jest to jeden z 
najbardziej  preferowanych  kierunków  badawczych,  m.in.  z  uwagi  na  potencjalnie  możliwe  do 
uzyskania efekty (również o charakterze aplikacyjnym w wielu procesach przemysłowych). 

Charakterystyka biokatalizatorów przemysłowych
Termin "biokatalizatory przemysłowe" (używany obecnie w bardzo szerokim znaczeniu) oznacza 

katalizatory otrzymywane w skali  przemysłowej  na drodze biologicznej.  Pod tym pojęciem rozumie 
się  zarówno  enzymy:  natywne,  spreparowane  rozmaitymi  technikami  (np.  ich  immobilizowane 
formy), ich mikstury, rozmaite proszki zawierające ich dodatek, jak i komórki: całe lub ich fragmenty, 
żywe i martwe. 

Enzymy  wyodrębniane  są  z  tkanek  zwierzęcych  lub  roślinnych  oraz  wytwarzane  przez 

drobnoustroje.  Te  pochodzące  z  dwóch  pierwszych  wymienionych  źródeł  występują  na  rynku 
stosunkowo  w  małych  ilościach  i  są  względnie  drogie.  Niektóre  z  nich:  renina,  pepsyna,  trypsyna, 
papaina i bromelaina są ekstrahowane ze spożywczych surowców. 

Tabela 1 Enzymy produkowane przez mikrobiologiczną fermentację (adaptowane z Trampera, 1994).

Enzym

Substrat

Mikroorganizm



-amylaza 

Skrobia

Bacillus amyloliquefaciens,
Bacillus licheniformis



-amylaza

Skrobia

Bacillus polymyxa

Amyloglukozydaza 
(glukoamylaza) 

Dekstryny 

Aspergillus niger
Rhizopus niveus

Celulazy

Celuloza 

Phanerochaete chrysosporium
Trichoderma reesei

Izomeraza glukozowa 

Glukoza 

Actinoplanes missouriensis
Streptomyces murinus
Streptomyces olivochromogenus

Oksydaza glukozowa 

Glukoza

Aspergillus niger



-glukozydaza 

Maltoza

Aspergillus niger
Bacillus amyloliquefaciens
Saccharomyces cerevisiae

65

Lipazy 

Lipidy 

Aspergillus niger
Candida rugosa
Geotrichum candidum
Rhizopus arrhizus

Pektynoesteraza 

Pektyna 

Aspergillus niger
Aspergillus oryzae

Proteinaza alkaliczna 
(serynowa) 

Białka 

Aspergillus oryzae
Bacillus licheniformis
Bacillus subtilis

Proteinaza kwaśna 
(pepsyno-podobna)  

Białka 

Aspergillus oryzae
Aspergillus saitoi

Proteinaza kwaśna (renino-
podobna) 

białka 

Endothia parasitica 
Mucor michei 
Mucor pusillus

Proteinaza obojętna                  białka       

                 

     Bacillus stearothermophilus
     Bacillus subtilis

Pullulanaza        
                   

Amylopektyna 
            

     Aerobacter aerogenes
     Bacillus cereus var.mycoides

W  wyniku  rozwoju  biotechnologii,  mikroorganizmy  stanowią  podstawowe  źródło  enzymów. 

Zastosowanie  mutacji  i  specjalnych  technik  selekcji  drobnoustrojów  pozwoliło  osiągnąć  wysoki 
poziom  produkowanych  przez  nie  enzymów,  w  niektórych  przypadkach  sięgający  10%  wszystkich 
wytwarzanych  białek  .  Ponadto  użycie  dużych  fermentorów  (do  300  m  )  sprawia,  że  obecnie  w 
krótkim  czasie  i  przy  niskich  kosztach  produkuje  się  na  skalę  przemysłową  olbrzymie  ilości 
rozmaitych enzymów (tabela 1). 

Niezależnie od źródła pochodzenia enzymy mogą katalizować te same reakcje chemiczne, ale nie 

muszą posiadać identycznej budowy chemicznej, a tym samym mogą znacznie różnić się optymalnymi 
warunkami  działania.  I  tak  na  przykład  α  -amylaza  katalizuje  hydrolizę  wiązań  ŕ-1,4-  między 
cząsteczkami  D-glukozy  w  polisacharydach,  takich  jak  amyloza.  α-amylaza  trzustkowa  posiada 
optymalne  pH  około  7  i  optymalną  temperaturę  37  C,  podczas  gdy  enzym  ten  wyodrębniony  z 
Aspergillus oryzae - optymalne pH 4,7 i optymalną temperaturę działania 50 C, a z Bacillus subtilis 
odpowiednio pH 6,5 i 75 C. W zasadzie te dwa parametry (pH i temperatura) decydują o możliwości 
zastosowania  enzymów  w  procesach  produkcji  środków  spożywczych  przebiegających  w  różnych 
warunkach  (np.  w  różnych gałęziach  przemysłu  spożywczego).  Fakt  ten  tłumaczy  występowanie  na 
rynku  rozmaitych  preparatów  homologicznych  enzymów.  Należy  jednak  mieć  na  uwadze,  że  tylko 
część drobnoustrojów i wytwarzanych przez nie bioproduktów (w tym enzymów) traktowana jest jako 
nieszkodliwa dla stosowania w środkach spożywczych (tabela 2). 

W  ogólnym  zarysie  proces  produkcji  enzymów  drobnoustrojowych  polega  na  hodowli 

wyselekcjonowanych  kultur  mikroorganizmów  na  specjalnie  opracowanych  dla  każdej  z  nich 
pożywkach,  z  zachowaniem  specyficznych  warunków  fizycznych  środowiska  hodowlanego,  a  w 
następnym  etapie  wyodrębnieniu  wytworzonego  enzymu.  Jeśli  enzym  jest  nagromadzany 
pozakomórkowo,  to  można  go  wyodrębnić  z  podłoża  pohodowlanego  na  drodze  wirowania  lub 
filtracji.  Filtrat  lub  supernatant  poddaje  się  ogólnie  stosowanym  proce-  durom  wydzielania  i 
oczyszczania  białek. Jeśli  zanieczyszczenia  zawarte  w  preparacie  nie  działają ujemnie  na  własności 
katalityczne  enzymu  oraz  nie  stanowią  toksykologicznego  zagrożenia  dla  konsumenta  nie  zachodzi 
konieczność  poddawania  ich  skomplikowanym  i  drogim  procesom  oczyszcza-  nia.  W  dużej  mierze 
przeznaczenie  enzymu  decyduje  o  stopniu  czystości  jego  handlowych  preparatów.  Ogólnie  biorąc, 
preparaty enzymów wykorzystywane dla celów analitycznych charakteryzują się najwyższą czystością 
(niekiedy  są  one  homogennym  białkiem  enzymatycznym).  Również  enzymy  stosowane  w  farmacji 
posiadają wysoką czystość. Natomiast te same enzymy przeznaczone dla przemysłu spożywczego nie 
wymagają  już  tak  wysokiego  stopnia  czystości.  Dla  niektórych  technologii  nie  muszą  być  nawet 
wyjaławiane. Coraz częściej dla konkretnego procesu wytwarza się specjalnie przeznaczony preparat 
enzymu, dobierając jego aktywność tak, aby dodana ilość wynosiła 0.05-0.5 % na kg substratu.