BIO- BIO- B I O T Á R S A D A L O M IPAR ENERGIA ENERGIA EGÉSZSÉG Vörös biotech egészségügyi felhasználású termékek Fehér biotech ipari felhasználású termékek Zöld biotech mezőgazdasági, élelmiszer és környezeti felhasználású biotechológia IPAR VEGYIPAR ENERGIA ENERGIA EGÉSZSÉG EGÉSZSÉG BIO- BIOETANOL BIO- ÚJ GYÓGYSZEREK METÁN BIOGÁZ GÉNTERÁPIA DIAGNOSZTIKA ÁLLATEGÉSZSÉGÜGY ALAPANYAG ENERGIA TECHNOLÓGIA ÉLELMISZERIPAR KÖRNYEZET KÖRNYEZET MEZ MEZ Õ Õ GAZDASÁG GAZDASÁG KÖRNYEZETVÉDELEM REZISZTENS NÖVÉNYEK TRANSZGÉNIKUS ÁLLATOK

BIM BSc

1833: Payen és Persoz: csírázó árpa szerepe a keményítőhidrolízisben- dextrinek, cukrok Memoir sur la diastase, les principaux produits de ses reactions, et leurs applications aux art industrielles, Annales de Chimie et de Physique,1833, 2me Serie 53, 73-92 1835: Berzelius – a diastase hidrolízise KATALÍZIS 1853-1857: *N-tartalmú szerves (szervezetlen) anyag, illetve *élő (szervezett) (alacsonyrendű növény vagy „infusorium” (pl. alkoholos fermentáció) 1858 Traube feltételezi, hogy a fermentációt fermentumok végzik. ((Pasteur – hatása)) De: első vállalat - 1874 - C.Hansen’s Laboratory rennin 1878 Kühne e n z u m h = élesztőben 1897 Buchner megállapitja, hogy az élesztőben erjesztő enzimek vannak SUMNER elõször izolált tiszta enzimet, a kristályos ureázt (1946:Nobeldíj)

A fehérjék speciális csoportjai és biológiai funkcióik: BIM BSc e n z u m h = élesztőben 1878 Kühne A fehérjék speciális csoportjai és biológiai funkcióik: Regulátor fehérjék lac-represszor RNS szintézis interferonok vírus rezisztencia inzulin glükóz metabolizmus növ. hormon Transzport fehérjék laktóz permeáz sejtmembrán transzport mioglobin O2 - izomban hemoglogin O2 - vérben Védőfehérjék antitestek (abzymek) idegen anyag -komplex trombin véralvadás

B.thuringiensis biol. Inszekticid Cl.botulinum ételmérgezés BIM BSc Toxinok B.thuringiensis biol. Inszekticid Cl.botulinum ételmérgezés Tartalék ta.fehérjék ovalbumin tojásfehérje kazein tejfehérje zein kukoricacsíra chaperonok prionok Kontraktil fehérjék dynein cilia, flagella miozin izom Szerkezeti fehérjék kollagén izületek, inak glikoproteinek sejtfal ENZIMEK reakciókatalízis

BIM BSc Eyring: 30-as évek, átmeneti állapot b

Reakció Katalizátor Aktiválási energia kJ/mol k rel 25 oC BIM BSc Egyszerű és enzimes katalízis összehasonlítása Reakció Katalizátor Aktiválási energia kJ/mol k rel 25 oC H2O2 → H2O + 1/2O2 - I-1 kataláz 75 56,5 26,8 1 2,1.103 3,5.108 Kazein +nH2O →(n+1)peptid H+ tripszin 86 50 2,1.106 Szaharóz+H2O → glükóz+fruktóz invertáz 107 46 5,6.1010 Linolénsav + O2 → linolénsavperoxid Cu 2+ lipoxigenáz 150-270 30-50 16,7 ~102 ~ 107

csak egy kis felület a protein molekulán! MASTERSLIDE BIM BSc SZUBSZTRÁT KÖTŐ HELY Zsák,zseb rendszerint töltés illetve hidrofób a kötést stabilizálhatja nemkovalens kölcsönhatás csak egy kis felület a protein molekulán! video Az enzim-katalizis általános esetei: 1. sav-bázis modern elméle Linus Pauling 1946 2.kovalens katalizis Haldane 1930 3.fém ion katalizis Hatások, amelyek felelősek ill. jellemzik az enzimkatalizis(ér)t: proximitási effektus orientácós effektus kulcs – zár hasonlat indukált illeszkedés Daniel Koshland-konformációváltozás ENTRÓPIACSAPDA enztul 1963 Példák: lizozim kimotripszin REAKTIV CSOPORTOK fehérjeszerkezet

BIM BSc ENERGIAGÁT

ES S + szabad E szabad E komplex ZÁR termékek KULCS-ZÁR HASONLAT KULCS BIM BSc KULCS ES S komplex + ZÁR termékek szabad E + Hermann Emil Fischer (1852-1919) 2.Nobel díjas 1894 szabad E

A sztereospecifitás alapja Orientációs effektus BIM BSc „Three-point attachment” A sztereospecifitás alapja

http://www.chem.ucsb.edu/~molvisual/ABLE/induced_fit/index.html

Izocitrát dehidrogenáz BIM SB 2001

elektrosztatikus kölcsönhatás REAKTÍV CSOPORTOK... BIM BSc Asp -COO- Cys -SH Glu -COO- & -CONH2 His HC C imidazol +HN NH CH láncvégi NH2 és COO- Lys  - NH2 elektrosztatikus kölcsönhatás Met CH3 –S - H - kötések Ser -OH C O.....H O C O.....H N Thr CH3CHOH -

BIM BSc Fehérjeszerkezet

Aktív centrum kialakulása BIM BSc

ENZIMEK TULAJDONSÁGAI CSAK TERMODINAMIKAILAG LEHETSÉGES REAKCIÓK G 0 BIM BSc ENZIMEK TULAJDONSÁGAI CSAK TERMODINAMIKAILAG LEHETSÉGES REAKCIÓK G 0 REVERZIBILIS REAKCIÓK de:eltolás, elvétel... DENATURÁLHATÓAK T, pH, ionerősség, oldószerek SPECIFIKUSAK S-specifitás csoport-specifitás sztereo-specifitás régió-specifitás ENZIMEK ELŐNYEI NAGYOBB REAKCIÓSEBESSÉG 106-1012* ENYHÉBB REAKCIÓKÖRÜLMÉNYEK NAGYOBB REAKCIÓ-..+ SPECIFITÁS REGULÁLHATÓSÁG

HOLOENZIM APOENZIM + KOFAKTOR BIM BSc FÉMION KOENZIM Mg,Ca,Zn, FEHÉRJE inaktív APOENZIM + KOFAKTOR FÉMION KOENZIM Mg,Ca,Zn, Fe,Cu,Mo Prosztetikus csoport stabil kovalens kötés. FAD(H2), Hem, Piridoxal-P(B6) Koszubsztrát Ciklikus regenerálás NAD(H), ATP

ENZIMEK ELNEVEZÉSE ureáz 1. S – után urea + viz CO2 + 2NH3 S-név + áz BIM BSc 1. S – után urea + viz CO2 + 2NH3 ureáz S-név + áz ENZIMEK ELNEVEZÉSE 2.Reakció (és S) után EtOH AcO AcOH alkohol-dehidrogenáz (S-név)+reakciónév+ áz 3.Triviális nevek: + -in pepszin, tripszin, rennin fehérjebontók 4. IUB IUPAC 1964,1972,1978 Enzyme Commission IUBMB

E.C.1.1.1.49. D-glucose-6P: NADP 1-oxydoreductase BIM BSc koszubsztrát katalógusszám E.C.1.1.1.49. D-glucose-6P: NADP 1-oxydoreductase a reakció mibenléte szubsztrát a támadás helye az 1 C-atomon van

BIM BSc DataBank