BIM BSc Zemplén Géza,1915 Az enzimek és gyakorlati alkalmazásuk. A kir.Magyar Term.Tud. Társulat kiadása 349 oldal BIOKATALÍZIS

 élesztőben  ENZYMH 1858 Traube feltételezi, hogy a fermentációt fermentumok végzik. 1897Buchner megállapitja, hogy az élesztőben erjesztő enzimek vannakBuchner (1907:Nobeldíj) 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, : Berzelius – a diastase hidrolízise KATALÍZIS : *N-tartalmú szerves (szervezetlen) anyag, illetve *élő (szervezett) (alacsonyrendű növény vagy „infusorium” (pl. alkoholos fermentáció) ((Pasteur – hatása)) De: első vállalat C.Hansen’s Laboratory rennin 1926 SUMNER elõször izolált tiszta enzimet, a kristályos ureázt (1946:Nobeldíj) 1878 Kühne

A fehérjék speciális csoportjai és biológiai funkcióik: Regulátor fehérjék lac-represszor RNS szintézis interferonokvírus rezisztencia inzulinglükóz metabolizmus növ. hormon Transzport fehérjék laktóz permeázsejtmembrán transzport mioglobinO 2 - izomban hemogloginO 2 - vérben Védőfehérjék antitestek (abzymek)idegen anyag -komplex trombinvéralvadás BIM BSc

Toxinok B.thuringiensisbiol. Inszekticid Cl.botulinumételmérgezés Tartalék ta.fehérjék ovalbumintojásfehérje kazeintejfehérje zeinkukoricacsíra Kontraktil fehérjék dyneincilia, flagella miozinizom Szerkezeti fehérjék kollagénizületek, inak glikoproteineksejtfal ENZIMEKreakciókatalízis chaperonok prionok BIM BSc

Regulátor fehérjék lac-represszor RNS szintézis interferonokvírus rezisztencia inzulinglükóz metabolizmus növ. hormon Transzport fehérjék laktóz permeázsejtmembrán transzport mioglobinO 2 - izomban hemogloginO 2 - vérben Védőfehérjék antitestek (abzymek)idegen anyag -komplex trombinvéralvadás katalitikus hatás BIM BSc

BIOKATALÍZIS és RNS RNS - világ  RIBOZIMEK & ATP, NAD +, CoA, (koenzimek) tRNS RNaseP 377 bp  125 kD a fehérjéje csak 119 AS  14 kD Enzimek - katalitikus hatású FEHÉRJÉK sejtnek % sz.a. BIM BSc

ÖSSZETEVŐ VEGYÜLET CSOPORT % A SEJTÖMEGBEN ÁTLAG MÓLTÖMEG DB/SEJTFAJTA/SEJT H2OH2O70184* SZERVETLEN IONOK: K +,Mg 2+,Ca 2+,Fe 2+,Cl - PO 4 4-,SO ,5* Szénhidrátok és prekurzoraik 31502* Aminosavak és prekurzoraik 0,41203* Nukleotidok és prekurzoraik0,43001,2* Lipidek és prekurzoraik27502,5* Egyéb kis molekulák (hem,kinonok,….) 0,21501,5* Fehérjék Nukleinsavak DNS RNS 12,5* * / sejt kül.enzimfeh. Gyorsan szaporodó E. coli összetétele Watson (1970) nyomán BIM BSc

b Eyring: 30-as évek, átmeneti állapot BIM BSc T abszolút hőmérséklet o K K Boltzmann állandó (1, J/ o K) h Planck állandó (6, Js)

Egyszerű és enzimes katalízis összehasonlítása ReakcióKatalizátor Aktiválási energia kJ/mol k rel k rel 25 o C H 2 O 2 → H 2 O + 1/2O 2 - I -1 kataláz 75 56,5 26,8 1 2, , Kazein +nH 2 O →(n+1)peptid H + tripszin , Szaharóz+H 2 O → glükóz+fruktóz H + invertáz , Linolénsav + O 2 → linolénsavperoxid - Cu 2+ lipoxigenáz ,7 1 ~10 2 ~ 10 7 BIM BSc

AKTIVÁLT KOMPLEX ES* FUNKCIONÁLIS DOMAIN-EK SZUBSZTRÁT KÖTŐ HELY REGULÁTOR DOMAINEK: Me modulátor (INHIBITOR,AKTIVÁTOR,S,P) Kovalens módositás: foszforilezés glikozilezés proteolizis Katalitikus domain AKTIV CENTRUM =AKTÍV HELY lehetnek azonosak is BIM BSc

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

ENERGIAGÁT BIM BSc

1894 BIM BSc Hermann Emil Fischer ( ) 2.Nobel díjas Sima enzimes reakció

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

Hexokináz glükóz ~8Å~8Å

Hexokináz:nyílt Hexokináz:glükózzal, zárt Hexokináz:eltávozott a termék, nyílt Hexokináz:nyílt Hexokináz:glükózzal, zárt Hexokináz:eltávozott a termék, nyílt

KIMOTRIPSZIN MECHANIZMUS 1 BIM BSc

BIM SB 2001 KIMOTRIPSZIN MECHANIZMUS 2

A kimotripszin aktív c. képe, katalitikus triád MASTER

BIM SB 2001

LIZOZIM NAG MASTER BIM BSc

„BOTÁZ”, „PÖCÖKÁZ”, „STICKASE” ES S S  G* nemkat  G* kat P ES P BIM BSc

Asp -COO - Cys -SH Glu -COO- & -CONH 2 His HC C imidazol + HN NH CH Lys  - NH 2 Met CH 3 –S - Ser -OH Thr CH 3 CHOH - láncvégi NH 2 és COO - elektrosztatikus kölcsönhatás H - kötések C O.....H O C O.....H N REAKTÍV CSOPORTOK... BIM BSc

Fehérjeszerkezet BIM BSc tipikusan aminosav

Aktív centrum kialakulása BIM BSc

ENZIMEK ELŐNYEI NAGYOBB REAKCIÓSEBESSÉG * ENYHÉBB REAKCIÓKÖRÜLMÉNYEK NAGY(OBB) REAKCIÓ-..+ SPECIFITÁS REGULÁLHATÓSÁG 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 BIM BSc

APOENZIM + KOFAKTOR HOLOENZIM FEHÉRJE inaktív FÉMION Mg,Ca,Zn, Fe,Cu,Mo KOENZIM Prosztetikus csoport stabil kovalens kötés. FAD(H 2 ), Hem, Piridoxal-P(B 6 ) Koszubsztrát Ciklikus regenerálás NAD(H), ATP BIM BSc

Oxidált NAD + Redukált NADH

ATPFoszfát átvivő Ubikinon:H-átvivő vissza

BIOTIN: Karboxilcsoport átvivő prosztetikus csoport FAD: hidrogénátvivő Prosztetikus csoport

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

DataBank BIM BSc >300 =430 >130 >50 >60

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

IUBMB Enzyme Nomenclature EC Accepted name: glucose-6-phosphate dehydrogenase Reaction: D-glucose 6-phosphate + NADP + = D-glucono-1,5-lactone 6-phosphate + NADPH + H + For diagram of reaction click here.click here Other name(s): NADP-glucose-6-phosphate dehydrogenase; Zwischenferment; D-glucose 6-phosphate dehydrogenase; glucose 6-phosphate dehydrogenase (NADP); NADP-dependent glucose 6-phosphate dehydrogenase; 6-phosphoglucose dehydrogenase; Entner-Doudoroff enzyme; glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase; G6PDH; GPD Systematic name: D-glucose-6-phosphate:NADP+ 1-oxidoreductase Comments: Also acts slowly on β-D-glucose and other sugars. Certain preparations reduce NAD+ as well as NADP+. Links to other databases: BRENDA, EXPASY, GTD, KEGG, ERGO, PDB, CAS registry number: BRENDAEXPASYGTDKEGGERGOPDB References: 1.Engel, H.J., Domschke, W., Alberti, M. and Domagk, G.F. Protein structure and enzymatic activity. II. Purification and properties of a crystalline glucose-6-phosphate dehydrogenase from Candida utilis. Biochim. Biophys. Acta 191 (1969) [PMID: ] Glaser, L. and Brown, D.H. Purification and properties of D-glucose-6-phosphate dehydrogenase. J. Biol. Chem. 216 (1955)

Alkoholdehidrogenáz: Alkohol + NAD + aldehid v. keton + NADH + H + EC Alcohol :NAD + Oxidoreductase EC ATP: D-hexose 6-phosphotransferase Hexokináz: ATP + D-hexóz ADP + D-Hexóz-6-Foszfát

BIM SB következik: ENZIMKINETIKA BRENDABRENDA - Comprehensive Enzyme Information system EMPEMP - Enzymes and Metabolic Pathways database KEGGKEGG - Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes MetaCycMetaCyc - Metabolic Encyclopedia of enzymes and metabolic pathways IUBMB Enzyme Nomenclature BioCartaBioCarta - Pathways of Life