Izoenzime și Enzime

Izoenzime

• Izoenzimele sunt forme moleculare diferite ale aceleiași enzime.
• Ele catalizează aceeași reacție, dar în compartimente diferite și cu viteze diferite.
• Sunt formate din mai mulți monomeri în proporții diferite.
• Au proprietăți fizico-chimice asemănătoare.
• Exemple: Lactatdehidrogenaza (LDH) are 5 izoenzime, formate din 2 monomeri de bază: H (inima) și M (mușchi). Creatinfosfokinaza/creatinkinaza are 3 izoenzime, formate din 2 monomeri de bază: M (mușchi) și B (creier).

Enzime

• Sunt biocatalizatori, proteine care catalizează reacțiile din organismele vii.

• Acționează la concentrații mici.

• Nu se modifică în timpul reacției.

• Grabesc atingerea echilibrului chimic al reacției.

• Diminuează energia de activare a reacției.

• Prezența lor este esențială.

• Sunt specifice.

• Activitatea lor poate fi controlată.

• Mecanism de acțiune:

  • Etapa 1: Recunoașterea substratului de către enzimă și formarea complexului enzimă-substrat (E-S). Acesta este caracterizat de KM.
  • Etapa 2: Disocierea complexului, formând produși de reacție + enzimă. Acestă fază este caracterizată de Vmax.

• Nomenclatură:

  • Denumire comună: nume substrat/reacție + sufix "-ază".
  • Denumire științifică: conform clasificării.

• Clasificare după reacțiile catalizate:

  • Oxidoreductaze (catalizează reacțiile de oxidoreducere).
  • Transferaze (catalizează transferul unei grupări de pe o moleculă pe alta).
  • Hidrolaze (catalizează scindarea substratului sub acțiunea H2O).
  • Liaze (catalizează eliminarea unui compus sau adăugarea unei molecule într-o moleculă).
  • Izomeraze (catalizează reacțiile de interconversie a izomerilor).
  • Ligaze (catalizează reacțiile prin care se formează noi legături).

• Structura enzimelor:

  • Unele au activitate catalitică intrinsecă.
  • Altele (apoenzime) necesită cofactori pentru activitate.
    • Ioni metalici (ex. Zn2+).
    • Grupări prostetice (ex. gruparea porfirinică).
    • Coenzime (ex. piridoxal-fosfat, NAD+).

• Aminoacizi implicați:

  • Centrul de specificitate: recunoașterea substratului și legarea enzimei de el.
  • Partea catalitică: participarea la transformarea chimică a substratului.
  • Menținerea conformației centrului activ și a conformației enzimei.

• Mecanism de acțiune:

  • Modelul clasic (Emil Fischer)
  • Modelul Koshland (centrul activ indus)

• Specificitate:

  • Specificitate față de reacția chimică.
  • Specificitate față de substrat (natura legăturii, grupări chimice).
  • Specificitate absolută pentru un substrat (ex. urează).
  • Specificitate pentru stereochimice (ex. L-aminoacid oxidaza).

• Cinetica enzimatică:

  • Ecuația Michaelis-Menten: V0 = (Vmax*[S])/(KM +[S]).
    • KM: măsură a afinității enzimei față de substrat.
    • Vmax: viteza maximă a reacției când enzima este saturată cu substrat.
    • Kcat: numărul de molecule de substrat convertite în produs de o moleculă de enzimă într-un timp specific.
    • Eficiența catalitică (Kcat/KM).
  • Ecuația Lineweaver-Burk.

• Factori care influențează activitatea enzimelor:

  • pH.
  • Temperatură.

• Inhibitori enzimatici (reversibili):

  • Inhibiție competitivă: inhibitorul are o structură similară cu substratul.
  • Inhibiție necompetitivă: inhibitorul se leagă de o altă parte a enzimei decât centrul activ.
  • Inhibiție necompetitivă: inhibitorul se leagă doar de complexul E-S.

• Reglementarea activității enzimatice:

  • Inducția și represia sintezei enzimatice.
  • Modificarea covalentă (fosforilare/defosforilare).
  • Enzime alost erice.

• Inhibiție feedback.