1. 1
Struktura enzima i aktivni centarStruktura enzima i aktivni centar
enzimaenzima
Predavanja iz Kliničke enzimologije
Integrisane akademske studije: Farmacija-medicinska
biohemija
Školska 2014/2015. godina
2. 2
Struktura enzima kao proteinaStruktura enzima kao proteina
Tipovi proteinske strukture enzimaTipovi proteinske strukture enzima
• Svi enzimi imaju: primarnu, sekundarnu i tercijarnu strukturu
• Većina enzima ima i kvartenarnu strukturu
• Primarna struktura enzima
– linearna sekvenca aminokiselina
• Sekundarna struktura
– Alfa-heliksi, beta-presavijene ploče
• Trodimenzionalna struktura
– Uvijene strukture
3. 3
Struktura enzima kao proteinaStruktura enzima kao proteina
Tipovi proteinske strukture enzimaTipovi proteinske strukture enzima
• Kvarternarna struktura
• Katalitička aktivnost enzima tj fiziološka
aktivnost enzimske molekule vezana je
za tercijarnu odnosno kvarternarnu strukturu
• Kvarternarna struktura se sastoji iz subjedinica
• Homogene forme
– Kopije istih polipeptidnih lanaca
• Heterogene forme
– Različiti polipeptidni lanci
4. 4
Struktura enzima kao proteinaStruktura enzima kao proteina
Tipovi proteinske strukture enzimaTipovi proteinske strukture enzima
• Fizičke metode X- ray kristalografija i NMR
• (multidimenzionalna nuklearna magnetna rezonanca)
– Odreñena je struktura proteinskih molekula i
njena povezanost sa mehanizmima
enzimskih reakcija
• Metode molekularne biologije – molekularno kloniranjem
– omogućava purifikaciju i karakterizaciju enzima u većim količinama
• Manipulacija sekvence aminokiselina omogućava mutagenezu i
deleciju
– omogućava identifikaciju ključnih hemijskih grupa za vezivanje
liganada.
5. 5
Struktura enzima kao proteinaStruktura enzima kao proteina
Tipovi proteinske strukture enzimaTipovi proteinske strukture enzima
• Primarna struktura enzima
• Sekvenca amino kiselina je jedinstvena za svaki enzim
• Sličnosti u zavisnosti od filogenetskog razvoja enzima
• Sličnost primarne strukture serin-proteaza u aktivnom centru tj homologna
sekvenca
• Katalitička trijada Ser 195, His 57 i Asp 102
6. 6
Struktura enzima kao proteinaStruktura enzima kao proteina
• Značaj integriteta enzimske molekule
• Reverzibilna oštećenje su mala
• Ireverzibilna dovode do denaturacije
• Denaturacija enzimske molekule → gubitak aktivnosti enzima
• Denaturišući uslovi
1. Visoka temperatura dovodi do inaktivacije
a. > 600 C
b. Polimeraze >900C
c. Niske temeperature za očuvanje aktivnosti enzima
2. Ekstremni pH
a. Dovodi do ispravljanja polipeptidnih lanaca
3. Dodatak hemikalija
a. Urea
b. Deterñenti
7. 7
OpOpššte karakteristike aktivnog mesta enzimate karakteristike aktivnog mesta enzima
1. Aktivno mesto enzima je malo u poreñenju sa celom enzimskom
molekulom
2. Aktivno mesto je trodimenzionalne strukture
3. Veze aktivnog centra i enzima su nekovalentne.
4. Lokacija aktivnog mesta je obično u procepu tj. šupljini.
5. Specifičnost vezivanja supstrata je u funkciji specijalnog rasporeda
atoma u aktivnom centru enzima koje je komplementarno strukturi
molekule supstrata.
8. 8
SpecifiSpecifiččnost enzima i aktivni centarnost enzima i aktivni centar
1. Aktivno mesto enzima je malo u poreñenju sa celom
enzimskom molekulom
• Veličina enzima i supstrata
• Enzim je obično veći od supstrata izuzev:
– amilaze, DNK polimeraze, proteaze
9. 9
SpecifiSpecifiččnost enzima i aktivni centarnost enzima i aktivni centar
2. Aktivno mesto je trodimenzionalne strukture jer je
protein tercijerne strukture
3. Veze aktivnog centra i enzima su nekovalentne.
Vodonične veze, Van der Valsove, elektrostatske i
hidrofobične.
4. Lokacija aktivnog mesta
Aktivno mesto je obično u
procepu tj šupljini.
Aktivni centar je hidrofoban.
10. 10
SpecifiSpecifiččnost enzima i aktivni centarnost enzima i aktivni centar
5. Specifičnost vezivanja supstrata je u funkciji specijalnog
rasporeda atoma u aktivnom centru enzima koji je
komplementaran strukturi molekule supstrata
11. 11
OpOpššte karakteristike aktivnog mesta enzimate karakteristike aktivnog mesta enzima
.Produkt reakcije disocira i enzim se vraća u originalnu
konformaciju
Funkcionalne grupe aminokiselinskih ostataka i
kofaktori participiraju u stvaranju tranzicionog
kompleksa i taj kompleks je stabilizovan
dodatnim nekovalentnim vezama sa enzimom
Supstrat stvara veze sa aminokiselinama na
mestu za vezivanje supstrata u aktivnom mestu
enzima. Vezivanje supstrata indukuje
konformacione promene u aktivnom mestu.
Enzim sadrži aktivno katalitičko mesto, sa
regionom gde se vezuje supstrat. Aktivno mesto
može da sadrži i kofaktore, neproteinska
jedinjenja koja asistiraju u katalizi.
12. SpecifiSpecifiččnosti enzima za pojedine organenosti enzima za pojedine organe
• Prema rasprostranjenosti:
1.organ nespecifični:
enzimi glikolize, oksidacije i disanja
2. organ specifični:
samo u specifičnim organima (AMI, LIP, arginaza)
3. organ specifični izoenzimi
prostatična kisela fosfataza
Prilikom lezije tkiva u cirkulaciji se pojavljuju aktivnosti
enzima u onakvim meñusobnim odnosima kao i u
oštećenom organu.
12
