background image
background image

Aktywność enzymów

Szybkość reakcji nie zawsze jest 

proporcjonalna do stężenia enzymu. Mierząc 
szybkość reakcji enzymatycznej nie ocenia 
się bezpośrednio stężenia enzymu, lecz 
jego aktywność w
 warunkach badania.

Szybkość reakcji enzymatycznej, a co za 

tym idzie i aktywność enzymu jest zmienna i 
zależna od wielu czynników chemicznych i 
fizycznych, mogących przyspieszać lub 
hamować reakcję.

background image

Aktywatory i inhibitory 

reakcji enzymatycznej

AKTYWATORY

INHIBITORY

•Uczynniają enzymy 
lub zwiększają ich 

aktywność

•Jony metali

•Związki 

wielkocząsteczkowe

•Małocząsteczkowe 

związki organiczne

•Zmniejszają 
szybkość reakcji 

enzymatycznej

•Odwracalnie bądź 

nieodwracalnie 

hamują aktywność 

enzymów

background image
background image

INDUKCJA - Umożliwia syntezę określonych 

enzymów wyłącznie w obecności 
odpowiedniego substratu lub jego 
strukturalnego analogu

REPRESJA - Zahamowanie syntezy enzymów 

pod wpływem nadmiernej ilości produktów 
reakcji

background image

Regulacja aktywności 

enzymów Eucariota - 

TRANSKRYPCJA

Transkrypcja -  proces enzymatycznej syntezy RNA 

na matrycy DNA.

Białka regulatorowe

Regulacja „w cis”, regulacja „w trans”

background image

Białka regulatorowe

Są to inne niż podstawowe czynniki 

transkrypcyjne oddziaływujące z polimerazą RNA.

Zdolne do przyłączenia do DNA, mogą regulować 

poziom transkrypcji dodatnio lub ujemnie.

-domeny wiążące DNA,
-domeny odpowiedzialne za dimeryzację,
-domeny transaktywujące

background image

Domeny wiążące DNA i opdowiedzialne za 

dimeryzację zawierają struktury białkowe 
zwane motywami: 

-motyw „helisa-zwrot-helisa”,
-motyw „palca cynkowego”,
-motyw „helisa-pętla-helisa”

background image

Regulacja aktywności 

enzymów Eucariota - 

TRANSLACJA

Translacja -  jest drugim (po transkrypcji) 

procesem w biosyntezie enzymów. 
Powstawanie łańcucha polipeptydowego 
sterowane jest przez sekwencję mRNA.

modyfikacja czynników inicjacji

fosforylacja

acetylacja

glikolizacja

background image

Regulacja aktywności 

enzymów Procariota

Na poziomie transkrypcji - 

poprzez regulację 

liczby wytworzonych cząsteczek mRNA

Na poziomie translacji - przez regulację 

liczby kopii łańcuchów polipeptydowych 
syntetyzowanych z wykorzystaniem 
konkretnej cząsteczki mRNA

background image

Regulacja ekspresji 

enzymów u Procariota

Operon laktozowy

background image

Operon tryptofanowy

background image
background image

Modyfikacje 

posttranslacyjne

Posttranslacyjnym 

modyfikacjom 

łańcuchów  bocznych  aminokwasów 
ulega  15,  spośród  20  aminokwasów 
białkowych,  z  wyjątkiem  alaniny, 
waliny, 

leucyny, 

izoleucyny 

metioniny. 

background image

Glikozylacja

•Jedna z najpowszechniejszych modyfikacji zachodząca w ER.

•Wiekszość białek przechodzących przez ER ulega tej modyfikacji 
(wyjątek-albumina).

•Glikozylacja białek polega na przyłączaniu wiązaniem glikozydowym 
cukrowców do określonych reszt aminokwasowych polipeptydu.

•Proces ten prowadzi do powstania glikoproteiny.

•Kieruje to białko do właściwego miejsca przeznaczenia na terenie 
komórki lub poza komórkę.

•Glikozylacja ma odmienny przebieg podczas tworzenia O-glikanów i
N-glikanów. 

background image

1. Tworzenie wszystkich O- glikanów glikoprotein następuje drogą 

glikozylacji  sekwencyjnej,  tj.  kolejno  następującego  po  sobie 
przyłączania  reszt  monocukrowych  do  białka.  Wydłużanie  O-
oligosacharydu  charakteryzuje  się  tym,  że  produkt  działania 
jednej glikozylotransferazy staje się akceptorem-substratem dla 
następnej glikozylotransferazy. 

2. N-glikozylacja  polega  na  przyłączeniu  glikanu  do  amidowej 

grupy 

asparaginy 

za 

pośrednictwem 

reszty 

N-

acetyloglukozaminowej.  Biosynteza  N-glikanów  polega  na 
dołączaniu  kolejnych  monosacharydów  z  udziałem  glikozylaz 
oraz glikozylotransferaz zlokalizowanych w aparacie Golgiego

background image

Fosforylacja

Reakcje fosforylacji polegają na przeniesieniu końcowej grupy 
fosforanowej z ATP na atom tlenu grupy hydroksylowej 
specyficznej reszty aminokwasowej, mianowicie: Ser, Thr lub Tyr. 

background image

•Reakcje  fosforylacji,  zachodzące  w  organizmie 
są  katalizowane  enzymatycznie  przez  kinazy 
(fosfotransferazy),  wśród  których  wyróżnia  się 
dwie klasy: kinazy  białkowe fosforylujące Ser lub 
Thr  (klasa  I)  i  kinazy  białkowe  fosforylujące  Tyr 
(klasaII).

•Może aktywować ( np. Fosforylaza glikogenowa), 
lub  hamować  (syntaza  glikogenowa)  aktywność 
niektórych enzymów
 

background image

Enzym

Aktywno

ść: mała

Aktywno

ść: duża

Karboksylaza acetylo-CoA

EP

E

Syntaza glikogenoza

EP

E

Dehydrogenaza 

pirogronianowa

EP

E

Reduktaza HMG-CoA

EP

E

Fosforylaza glikogenowa

E

EP

Liaza cytryianowa

E

EP

Kinaza fosforylazy b

E

EP

Kinaza reduktazy HMG-

CoA

E

EP

E- forma defosforylowana

EP- forma fosforylowana

background image

Karboksylacja

Karboksylacja reszt glutaminianu do γ-arboksyglutaminianu w 
białkach uczestniczących w krzepnięciu krwi dostarcza miejsc 
wiążących jony Ca+2, przekształcając je ze słabych chelatorów 
wapnia w silne. 

Wytworzone γ-karboksyglutaminiany w protrombinie wiążą jony 
wapnia, dzięki czemu protrombina wiąże się z fosfolipidami 
błonowymi płytek krwi.

background image

• Acetylacja:

– Dołączenie grupy acetylowej

• Metylacja:

– Dołączenie grupy metylowej

background image

Cięcie proteolityczne

• Obróbka białka poprzez cięcie go przez proteazy:

– Odcinanie jednego z końców polipeptydu

– Cięcie na kilka fragmentów

– Aktywacja białka poprzez usunięcie zbędnych 

fragmentów 

– Usunięcie sekwencji liderowych 

– Splicing polipeptydowy - usunięcie 

fragmentów ze środka 

background image

Ubikwitynacja

background image
background image

Inhibitory

Substancje zmniejszające szybkość reakcji 
enzymatycznej.

Zahamowanie aktywności enzymatycznej jest 
jednym ze sposobów regulacji różnych 
procesów w żywej komórce.

Mogą one odwracalnie i nieodwracalnie     
hamować aktywność enzymów.

background image

    Ze względu na mechanizm działania na 

enzym dzieli się je na:

    - inhibitory kompetycyjne
    - inhibitory allosteryczne
    - inhibitory niekompetycyjne

background image

Inhibicja 

kompetycyjna

W inhibicji kompetycyjnej inhibitor i substrat 

współzawodniczą o miejsce aktywne cząsteczki 

enzymu.

Inhibitorami kompetycyjnymi (współzawodniczącymi) 

mogą być związki wykazujące analogie strukturalne 

do substratu, które konkurują z nim o centrum 

katalityczne enzymu z powodu braku absolutnej 

specyficzności grup czynnych tego centrum. 

Przykładem jest hamowanie dehydrogenazy 

bursztynianowej przez malonian.

                    COO —CH

2

—COO   malonian

                    COO—(CH

2

)

COO     bursztynian

background image

 Cechą hamowania kompetycyjnego jest 

zależność szybkości reakcji enzymatycznej od 
stężenia substratu, stężenia inhibitora oraz od 
względnego powinowactwa substratu i 
inhibitora do centrum aktywnego enzymu

background image
background image
background image

Inhibicja 

niekompetycyjna

Inhibitory niekompetycyjne - związki 
hamujące szybkość reakcji enzymatycznej 
przez działanie na wolny enzym lub na 
kompleks ES.

Nie zależy od stężenia substratu, a tylko od 
stężenia inhibitora i jego wartości K, 
charakteryzującej powinowactwo inhibitora do 
enzymu.

background image
background image
background image

Inhibicja 

akompetycyjna

Inhibitorem akompetycyjnym jest związek, 

który wiąże się odwracalnie z kompleksem ES 

(nie wiąże się z wolnym enzymem), tworząc 

nieaktywny katalitycznie kompleks EIS.

Utworzony kompleks EIS jest enzymatycznie 

nieaktywny i reakcja nie może być 

kontynuowana, dopóki miejsce aktywne 

enzymu nie zostanie zwolnione.

background image
background image

Regulacja 

allosteryczna

Aktywność enzymów może być zmieniana 
poprzez wiązanie allosterycznych efektorów 
do miejsc, które leżą poza centrum aktywnym 
(w centrum allosterycznym).

Efektory te mogą działać zarówno 
pozytywnie, zwiększjąc szybkość reakcji 
enzymatycznej, jak i negatywnie, powodując 
jej zmniejszenie (aktywatory i inhibitory 
allosteryczne reakcji).

background image

Aktywatory

Substancje zmieniające powinowactwo 
enzymu do substratu lub szybkość 
maksymalną reakcji.

Mogą być związkami nisko- i 
wysokocząsteczkowymi, zarówno 
nieorganicznymi, jak i organicznymi.

background image

Kinaza pirogronianowa kontroluje wypływ 
metabolitów glikolizy - regulacja indukowana 
przez fruktozo-1,6-bisfosforan (aktywujący 
enzym i tym samym przyśpieszająca proces 
glikolizy na tym etapie) oraz ATP oraz alaninę 
(hamujące enzym i spowalniające glikolizę) 

background image

Hamowanie zwrotne

Jest ujemną modulacją kluczowego etapu 

szlaku metabolicznego przez produkt końcowy 
tego szlaku. Zapobiega to niepotrzebnemu 
wytwarzaniu nadmiaru końcowego produktu 
przez obniżenie aktywności szlaku aż do 
momentu zwiększenia zapotrzebowania na 
ten produkt.

background image

Przykladem enzymu allosterycznego jest 

karbamoilotransferaza asparaginianowa

background image

Jest on regulowany na zasadzie sprzężenia 
zwrotnego przez trifosforan cytydyny (CTP) i 
trifosforan adenozyny (ATP). 

CTP hamuje, a ATP aktywuje enzym.

Wysoki poziom ATP może znieść hamujący 
efekt CTP.

background image

Fosforylacja

Dołączenie reszty fosforanowej

Regulowana przez kinazy

Może aktywować ( np.. Fosforylaza 
glikogenowa), lub hamować (syntaza 
glikogenowa) aktywność niektórych enzymów,

silnie wzmacnia sygnał

wykorzystuje ATP jako donor grup 
fosforanowych

background image

Bibliografia

Biochemia Harpera, Murray R.K. i wsp..

 Genomy T. A. Brown

Diagnostyka Laboratoryjna, tom 1, pod red.  A. 

Szutowicza 

    i A. Raszei-Specht


Document Outline