Vajad kellegagi rääkida?
Küsi julgelt abi LasteAbi
Logi sisse

Ensüümikineetika (1)

3 HALB
Punktid

Esitatud küsimused

  • Mis meid tegelikult huvitab?
  • Milline on kcat ja KM väärtus?
  • Milleks nii palju vaeva ühesubstraatsete reaktsioonide analüüsile?
Ensüümkineetika
Michaelis-Menteni võrrand
Minimaalne ehk lihtsaim ensüümkatalüüsitava reaktsiooni skeem on
kaheastmeline reaktsiooniskeem:
1. Seostumine ­ ensüümi E ja substraadi S vahelise kompleksi ehk
ensüüm substraat kompleksi ES moodustumine (pöörduv)
2. Keemiline etapp ­ produkti P moodustumine ensüüm substraat
kompleksist (pöördumatu) ja ensüümi vabanemine
Produkti moodustumise kiirus V on antud seosega:
V = d[P]/dt = k2[ES]
Küsimus ­ kuidas sõltub produkti moodustumise kiirus substraadi
kontsentratsioonist [S] antud ensüümi kontsentratsioonil [E]t ?
Michaelis-Menteni võrrandi tuletamine kiire tasakaalu eeldusel, I
NB! Otsime ES kompleksi kontsentratsiooni [ES] sõltuvust substraadi
kontsentratsioonist [S]
Kiire tasakaalu eeldus: ES kompleksi lagunemine vabaks ensüümiks ja
substraadiks on palju kiirem kui lagunemine vabaks ensüümiks ja produktiks
(k-1 >> k2)
Sellisel juhul on reaktsiooni esimene aste tasakaalus ja me saame [ES]
avaldada reaktsiooni [E] + [S] [ES] dissotsiatsioonikonstandi Ks kaudu
Ks = [E][S]/[ES] ja [ES] = [E][S]/Ks
Sellist lähenemist kasutasid aastal 1913 ka kaasaegse ensümoloogia
rajajateks peetavad Leonor Michaelis ja Maud Menten
Kuna vaba ensüümi kontsentratsioon [E] ei ole teada siis tuleb see asendada
kogu ensüümi kontsentratsiooni [E]t kaudu
Kuna ensüüm saab olla kas vaba või kompleksis substraadiga, siis kehtib
seos
[E]t = [E] + [ES] ja [E] = [E]t - [ES]
Michaelis-Menteni võrrandi tuletamine kiire tasakaalu eeldusel,
II
Peale mõningast algebrad saame lõpptulemuseks:
V = k2 [E]t [S]/(Ks + [S])
Võrrand kirjeldab produkti moodustumise kiiruse sõltuvust substraadi
kontsentratsioonist, [E]t, k2 ja Ks on konstandid
Võrrandi rakandatavuse eeldusteks on:
1. V on ensüümkatalüüsitava reaktsiooni algkiirus, s.t. reaktsiooni kiirus
olukorras, kus produkti moodustumine ajas on lineaarne
välistab järgmised komplikatsioonid:
ensüümi denaturatsioon
produktinhibitsioon
võimalik pöördreaktsioon
2. Substraat on ensüümiga võrreldes ülehulgas, s.t [S] >> [E]t (NB! mitte
segi ajada küllastatusega [S] >> Ks)
võimaldab kasutada võrrandis substraadi algkontsentratsiooni
Michaelis-Menteni võrrandi tuletamine statsionaarse faasi eeldusel
Briggs ja Haldane 1925
Statsionaarse faasi eeldus ­ mingi aja vältel esineb olukord, kus ES
kompleksi juurde toovate ja ära viivate reaktsioonide kiirused on võrdsed
ja [ES] ajas ei muutu, d[ES]/dt = 0
Sellisel juhul
k1[E][S] = k-1[ES] + k2[ES] ja
KM[ES] = [E][S] kus KM = (k-1 + k2)/k1
Asendades jällegi [E] kogu ensüümi kontsentratsiooni kaudu saame
V = k2[E]t[S]/(KM + [S])
Erinevused:
Ks ­ tõeline dissotsiatsioonikonstant
KM ­ näiline dissotsiatsioonikonstant
Michaelis-Menteni võrrand
V = k2[E]t[S]/(KM + [S])
Üldisemal kujul
V = kcat[E]t[S]/(KM + [S])
Kui [E]t pole teada siis kombineeritakse kaks konstanti üheks
Vmax = kcat[E]t kcat ­ katalüütiline konstant
Ja Vmax ­ piirkiirus
V = Vmax[S]/(KM + [S]) KM ­ Michaelise konstant
Konstantide kcat ja KM sisu avaldatuna üksikute kiiruskonstantide kaudu võib küll
muutuda, kuid Michaelis-Menteni võrrand oma üldkujul jääb kehtima väga
paljude erinevate reaktsioonimehhanismide korral
Kiirus võrdub substraadi kontsentratsioon korda konstant jagatud
substraadi kontsentratsioon pluss konstant
Michaelis-Menteni võrrandi poolt kirjeldatav kõver: V versus [S]
V = Vmax[S]/(KM + [S])
Matemaatiliselt ­ ritkülikukujuline hüperbool
y = C1 x/(C2 + x)
Kolm piirjuhtu:
1. [S] >> KM ja V = Vmax - reaktsioon on
saavutanud oma piirkiiruse
ensüüm on substraadiga küllastunud
2. [S] = KM ja V = Vmax/2 - reaktsioon on
saavutanud poole oma piirkiirusest
pool ensüümist on substraadiga kompleksis
3. [S] substraadi kontsentratsioonist lineaarselt
valdav osa ensüümist on vaba
Ensüümkineetika parameetrite, kcat, KM ja kcat/KM tähendus
Michaelise konstant KM
· substraadi kontsentratsioon, mille juures ensüümkatalüüsitav reaktsioon
on saavutanud poole oma piirkiirusest
· näiline dissotsiatsioonikonstant ­ mida väiksem KM seda suurem on
ensüümi afiinsus vastava substraadi suhtes
· ühik ­ kontsentratsiooni ühik (M)
Katalüütiline konstant kcat
· vastab maksimaalsele substraadi molekulide arvule mille reageerimist on
üks ensüümimolekul ajaühikus võimeline katalüüsima
· ühik ­ aja pöördväärtus (s-1)
Spetsiifilisuse konstant kcat/KM
· mida suurem kcat/KM seda efektiivsem on katalüüs
· peegeldab ensüümi spetsiifilisust konkreetse substraadi suhtes
· ühik ­ aja pöördväärtus korda kontsentratsiooni pöördväärtus (s-1M-1)
Ensüümkineetika parameetrite, kcat, KM ja kcat/KM väärtused
Ligikaudsed väärtuste vahemikud:
· kcat ­ 10-2 ­ 106 s-1
· KM ­ 10-1 ­ 10-13 M
· kcat/KM ­ ülempiir ca 109 M-1s-1 on määratud difusiooni poolt
Ensüümkineetika mõõtmine
· Alustuseks küsimus ­ mis meid tegelikult huvitab?
lihtsalt ensüümi aktiivsus
ensüümkineetika parameetrite määramine
jne
· Mõõdame, kas produkti moodustumist või substraadi äratarbimist ajas
pidev jälgimine
astmeline jälgimine
· Mõõdame reaktsiooni algkiirust erinevatel substraadi kontsentratsioonidel
· Substraadi kontsentratsiooni vahemik 0,2KM ­ 5 (10)KM (vajalik hinnang KM jaoks)
· Vajalik PH ja temperatuuri kontroll (ensüümid on õrnad molekulid)
· Muudame korraga ainult ühte reaktsioonitingimust
· Korduskatsed ­ mõõtmisvea määramine
Ensüümkineetika andmete analüüs
Kas meie ensüümi kineetika vastab Michaelis-Menteni võrrandile?
Milline on kcat ja KM väärtus?
V = Vmax[S]/(KM + [S]) V versus [S] hüperbool
Michaelis Menteni võrrandi lineaarsed versioonid ­ sirge võrrandid:
Sirge võrrand y = ax + b (a ­ tõus ja b ­ vabaliige)
1. Lineweaver-Burki kaksikpöördväärtuste teljestik: 1/V versus 1/[S]
1/V = (1/[S])(KM/Vmax) + 1/Vmax
2. Hanes: [S]/V versus [S]
[S]/V = [S]/Vmax + KM/Vmax
3. Eadie-Hofstee: V versus V/[S]
V = Vmax ­ KM(V/[S])
Ensüümkineetika andmete analüüs
Kui tulemuseks on sirge siis kehtib Michaelis Menteni võrrandile vastav kineetika
Vmax ja KM on leitavad sirge parameetritest (tõus ja vabaliige)
Kui [E]t on teada siis saame Vmax väärtusest leida ka kcat väärtuse
Mitmesubstraatsed reaktsioonid
Valdav osa ensüümkatalüüsitavaid reaktsioon toimub rohkem kui ühe substraadi
osavõtul
Tõelised ühesubstraatsed reaktsioonid ­ isomerisatsioonireaktsioonid
Milleks nii palju vaeva ühesubstraatsete reaktsioonide analüüsile?
Enamus kahe- või rohkema substraatsete reaktsioonide kineetika on analüüsitav
analoogselt ühesubstraatsete reaktsioonide kineetikale, kui me hoiame ühe
substraadi kontsentratsiooni konstantse ja varieerime ainult teise substraadi
kontsentratsiooni
Ensüümkineetika allub ikka Michaelis-Meteni võrrandile
Saadud ensüümkineetika parameetrid on näilised ja sõltuvad konstantsena hoitud
substraadi kontsentratsioonist
Hüdrolüüsireaktsiooni on vaadeldavad kui ühesubstraatsed reaktsioonid ­ vee
kontsentratsioon on konstant
Mitmesubstraatsete reaktsioonide mehhanismid
1. Esineb ternaarne kompleks ­ ensüümiga on samaaegselt seostunud mõlemad
substraadid
· Substraadid seostuvad juhusliku järjekorra alusel
· Substraadid seostuvad kindla järjekorra alusel
2. Asendatud ensüümiga ehk ping-pong mehhanism ­ substraatide
seostumiskohad on ülekattuvad, esineb modifitseeritud-ensüüm (E*) vaheühend
Ensüümide inhibitsioon
Inhibiitorid on ained, mis alandavad ensüümkatalüüsitavate
reaktsioonide kiirust ­ mõjuvad ensüümile kui katalüsaatorile
Ensüüm-inhibiitor kompleks on katalüütiliselt inaktiivne
1. Pöörduv inhibitsioon ­ inhibiitor moodustab ensüümiga
mittekovalentse kompleksi
· Konkurentne
· Ebakonkurentne
· Mittekonkurentne
· Sega tüüpi
2. Pöördumatu inhibitsioon ­ inhibiitor moodustab ensüümiga kovalentse
kompleksi
Pöörduva inhibitsiooni tüübid
Tulenevalt inhibiitori mõjust ensüümkineetika parameetritele, kcat ja KM
eristatakse:
1. Konkurentne (competitive) ­ inhibiitor suurendab KM, kcat jääb samaks
2. Ebakonkurentne (uncompetitive) ­ inhibiitor alandab nii kcat kui KM, kcat / KM
jääb samaks
3. Mittekonkurentne (noncompetitive) ­ inhibiitor alandab kcat, KM jääb samaks
4. Sega tüüpi (mixed) ­ inhibiitori mõju võib olla mitmesugune
Inhibiitori juuresolekul mõõdetud ensüümkineetika parameetreid nimetatkse
näilisteks parameetriteks, tähistatakse ülaindeksiga app
Konkurentne inhibitsioon
Substraat ja inhibiitor konkureerivad sama seostumiskoha
pärast ensüümil - on valdavalt enimlevinud inhibitsiooni tüüp
Konkurentne inhibiitor sarnaneb tihti oma struktuuril
substraadiga ­ tihti produktinhibitsioon
Konkurentne inhibitsioon
Ki inhibitsioonikonstant ­ ensüüm-
inhibiitor kompleksi
dissotsiatsioonikonstant KMapp = KM(1 + [I]/Ki) ja kcatapp = kcat
Ki = [E][I]/[EI]
Mida väiksem Ki seda tugevam inhibiitor
Kui [I] = Ki siis on pool ensüümist on
inhibiitoriga kompleksis
NB! Ka inhibiitori juuresolekul jääb Michaelis Menteni võrrand oma üldkujul
kehtima ­ kiirus võrdub [S] korda konstant jagatud [S] pluss konstant
Konkurentne inhibitsioon
Inhibiitori juuresolekul määratud
ensüümkineetika parameetreid
nimetatakse näilisteks parameetriteks
Inhibitsiooni tüübi saab leida
inhibiitori mõju iseloomust
ensüümkineetika parameetritele
Ki on leitav graafikult KMapp versus [I]
Kaksikpöördväärtuste teljestikus:
1/V = (1/[S])(KM/Vmax) + 1/Vmax
Mittekonkurentne inhibitsioon
Mittekonkurentne inhibitsiooni (non-competitive inhibition) avaldub juhul kui
inhibiitor seostub ensüümile substraadist erinevasse kohta ­ substraat ja inhibiitor ei
konkureeri seostumise pärast ensüümile
Inhibiitori seostumise tagajärjel
muutub ensüümi konformatsioon
nii, et moodustub katalüütiliselt
inaktiivne ensüüm-inhibiitor
kompleks kusjuures inhibiitor ei
mõjuta substraadi seostumist
ensüümile
Mittekonkurentne inhibitsioon
kcatapp = kcat /(1 + [I]/Ki) ja KMapp = KM
Pöördumatu inhibitsioon ehk inaktivatsioon
Pöördumatud inhibiitorid moodustavad ensüümiga kovalentse kompleksi
­ inhibiitor ensüümilt enam ei dissotsieeru
Reageerivad enamasti mõne katalüütiliselt olulise aminohappejäägiga
On organismidele toksilised
Mõjuvad juba väga väikestes hulkades
Näiteks:
Fosfororgaanilised ühendid
reageerivad atsetüülkoliini esteraasi
katalüütiliselt olulise seriinijäägiga
Tsüaniid ja asiid inaktiveerivad
hingamisahelas oleva tsütokroom c
oksüdaasi
Afiinsusmärgised ­ kasutatakse
ensüümide katalüütilise mehhanismi
kindlakstegemiseks
Enesetapu inhibiitorid ­ võimaldavad
rakendust meditsiinis
Pöördumatud inhibiitorid
Vasakule Paremale
Ensüümikineetika #1 Ensüümikineetika #2 Ensüümikineetika #3 Ensüümikineetika #4 Ensüümikineetika #5 Ensüümikineetika #6 Ensüümikineetika #7 Ensüümikineetika #8 Ensüümikineetika #9 Ensüümikineetika #10 Ensüümikineetika #11 Ensüümikineetika #12 Ensüümikineetika #13 Ensüümikineetika #14 Ensüümikineetika #15 Ensüümikineetika #16 Ensüümikineetika #17 Ensüümikineetika #18 Ensüümikineetika #19 Ensüümikineetika #20 Ensüümikineetika #21 Ensüümikineetika #22 Ensüümikineetika #23
Punktid 50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
Leheküljed ~ 23 lehte Lehekülgede arv dokumendis
Aeg2009-04-28 Kuupäev, millal dokument üles laeti
Allalaadimisi 36 laadimist Kokku alla laetud
Kommentaarid 1 arvamus Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
Autor lelluke Õppematerjali autor
slaidi komplekt

Sarnased õppematerjalid

Biokeemia kordamisküsimused
18
docx

Biokeemia kordamisküsimused

 Kuna reaktsiooni substraadi kontsentratsioon on kõrgem, kui ensüümi kontsentratsioon, siis on vaba substraadi kontsentratsioon võrdne kogu substraadi kontsentratsiooniga ja vaba ensüümi kontsentratsioon on võrdne kogu ensüümi kontsentratsiooniga ([E]total), millest tuleb: [E]=[E]t – [ES] ( [ E ]total −[ ES ] )∗[ S ]  [ES] ¿ Reaktsiooni max kiirust saavutatakse, kui ensüüm on küllastunud Km substraadiga ([ES]=[E]t), seega Vmax= k2 [E]t 5.4 Kirjutage Michaelis-Menteni võrrand ja selgitage seda graafiku peal. Mida näitavad Km ja Vmax väärtused? Mida näitab kcat? Mida näitab kcat/Km?  Km – Michaelise konstant: substraadi kontsentratsioon, mille juures reaktsioonikiirus on ½ maksimaalkiirusest. Seostatakse ensüümi afiinsusega: mida väiksem on K m, seda suurem on

Biokeemia
Ensümoloogia
66
docx

Ensümoloogia

Tuletis on tan . on funktsioonile antud punktis tõmmatud puutuja (sirgjoon) tõusunurga tan. Avaldub kui, Hetkkiirus väheneb antud näites, sest substraati jääb vähemaks. Punase joone tõus on algkiirus, rohelise joone tõus on hetkkiirus 30 min järel, sinise joone tõus on hetkkiirus 1 h järel. Kiirus tee endale hästi selgeks!! Ensüümid mõjutavad reaktsiooni kiirust ainult, ei saa panna midagi tekkima, kui seda ei ole, siis pole, ensüüm ei aita sellisel juhul! 1 Reaktsiooni skeem aA+bBuU+rR. Suured tähed ained ja väikesed stöhhiomeetria kordajad. Biokeemias enamasti need 1 ehk 1 molekul ühes reaktsiooni tsüklis. Pärisuund vasakult paremale, vastasuund paremalt vasakule. v(päri)=reaktsiooni skeem+massitoimeseadus, seega vpärivõrdeline[A]a[B]b, vpäri=kpäri[A]a[B]b. Vaata edasi massitoimeseaduse juurest! vvastas=kvastas[U]u[R]r

Bioloogia
Ensüümikineetika
6
docx

Ensüümikineetika

ENSÜÜMIKINEETIKA 1. Keemilise kineetika põhimõisted reaktsiooni kiirus ­ aeg, mille jooksul reaktsioon toimub, tähistatakse v tähega. Reaktsiooni kiirus sõltub (enamasti, mõnikord mitte, ntx null-järgu reaktsioon ei sõltu) reageerivate ainete (alg)kontsentratsioonist (ehk kui meil on aine A ja see muutub aineks P, siis kiiruse valem on selline v = d[P]/dt = -d [A]/dt = k [A]). Keemiline kineetika ongi see teadusharu, mis tegeleb reaktsioonide kiiruse uurimisega. kiiruskonstandid ­ kiiruskonstandid on vidinad, mis seovad reaktsioonikiiruse reageerivate ainete kontsentratsioonidega, tähistatakse tähega k (vt ka eelmist mõistet). reaktsiooni järk ­ see näitab, kuidas sõltub reaktsiooni kiirus reageerivate ainete kontsentratsioonidest (kontsentratsioon näitab kui palju ainet ehk selle aine osakesi on meil hetkel

Üldbioloogia
Bikeemia kordamisküsimuste vastused 3
13
docx

Bikeemia kordamisküsimuste vastused 3

Sellist meetodit kasutavad bakterid just erinevate suhkrute transportimisel rakku. 19. Millised väited on õiged? Katalüsaator: Katalüsaator kiirendab keemiliste reaktsioonide toimumist ja kiirendab spetsiifiliselt just pärisuunalist reaktsiooni. 20. Katalaas katalüüsib vesinikperoksiidi lagundamist. Kas katalaasi hulk reaktsiooni käigus: Katalaasi hulk vesinikperoksiidi lagundamisel ei muutu, sest katalaas on katalüsaator ja katalüsaatori hulk reaktsiooni käigus ei muutu. 21. Ensüüm katalüüsib pöörduvat reaktsiooni A B. Mis hakkab toimuma ensüümi lisamisel aine B lahusele? Hakkab moodustuma ainet A, sest katalüsaator suurendab eelkõige pärisuunas toimuvat reaktsiooni. 22. Vaatame pöördumatut reaktsiooni A B. Kuidas avaldub reaktsiooni kiirus aine A kontsentratsiooni kaudu? V= 23. Mitmendat järku reaktsiooniga on tegemist? (erinevad reaktsioonid) a) E + L EL 2 järku (E)+(L) b) EL E +L 1 järku (EL) 24

Analüütiline keemia
Regulatsioon
22
ppt

Regulatsioon

Regulatsioon Rakk on piltlikult võrreldav tööstusettevõttega · Vabrik ­ Rakk · Toorained ­ Lähteained · Valmistoodang ­ Lõpp-produktid · Vaheproduktid ­ metabolismi vaheühendid · Tööpink ­ Ensüüm · Tootmisliin ­ Metabolismirada Vabriku töö peab olema reguleeritud: erinevate tööpinkide läbilaskevõime koordineerimine erinevate tootmisliinide läbilaskevõime koordineerimine tooraine jaotus erinevate tootmisliinide vahel turu nõudlus erinevate valmistoodete järele Vabrikus on insenerid ja ülemused Rakkudes toimib rida erinevaid regulatsioonimehhanisme Reguleeritakse ensüümkatalüüsitavate reaktsioonide toimumise kiiruseid:

Keemia alused
Ensümoloogia alused-Kordamisküsimused
42
doc

Ensümoloogia alused. Kordamisküsimused

Ensümoloogia alused. Kordamisküsimused Ensüüm kui valk: valgu struktuur, aminohapped, mittekovalentsed interaktsioonid, vesilahused ja unikaalsed vee omadused. Valgu funktsioneerimise tagab tema struktuur. Ensüüm kui katalüsaator: keemiline reaktsioon, termodünaamika, kineetika, katalüüs, mehhanism, ensüümide kasutamine tööstuses. Ensüüm kui bioloogiline katalüsaator: sidustatud reaktsioonid, bioenergeetika, metabolism, regulatsioon, klassifikatsioon ja nomenklatuur. Ensüümid on organismide tööhobused. 1) Ensüümkatalüüsi põhimõisted ja printsiibid + Ensüümkatalüüsi peamised tunnus- jooned. · Ensüümkatalüüs põhineb rangelt füüsikalistel ja keemilistel vastasmõjudel. · Kõik ensüümid on evolutsioonilise arengu produktid ja kujunenud selliseks, nagu me

Ensümoloogia alused
Biokeemia I test
48
pdf

Biokeemia I test

Number (1) ­ fosfotransferaasid, kus fosforüülrühma aktseptoriks on D-glükoosi hüdroksüül- rühm Triviaalnimetus: heksokinaas 3. ES kompleks ja selle formeerumist kirjeldavad molekulaarsed mudelid. E ja S vahelised interaktsioonid. E + S ES P + E ensüüm substraat ensüümi- produkt ensüüm substraadikompleks Substraat seotakse ensüümile nõrkade jõudude toimel ­ vesiniksidemed, van der waalsi interaktsioonid, ioonsed sidemed, mõnel korral ka hüdrofoobsed interaktsioonid. ES kompleksi moodustamisega kaasneb entroopia vähenemine ES kompleksi moodustamisel toimub substraadi desolvatatsioon LIISI KINK 23

Biokeemia
Ensüümid
9
pdf

Ensüümid

kristalliseeruvad · kõrgspetsiifilised ­ tuleneb valgulisest loomusest ja see läbi ensüümi aktiivtsentri ja substraadi komplementaarsusest. See määrab suuresti protsesside kulu vajalikus suunas ja koordineerituses. - substraadispetsiifilisus- spetsiifilisus ühe substraadi suhtes (nt lipaasid lõhustavad ainult lipiide). *absoluutne spetsiifilisus ­ ensüüm muundab vaid ühte substraati (arginaas muundab Arg, mitte metüülArg) *stereokeemiline spetsif ­ E muundab vaid ühte stereoisomeeri (L-aminohappe oksüdaas toimib vaid L- aminohappele) *sidemespetsif ­ sahharaas lõhustab vaid glükoosi ja fruktoosi vahelist glükosiidsidet sahharoosis *rühmaspetsiifilisus ­ nii pepsiin kui ka trüpsiin hõdrolüüsivad peptiidsidemeid

Biokeemia




Meedia

Kommentaarid (1)

astrido profiilipilt
astrido: Liiga üldine!
20:10 30-01-2013



Sellel veebilehel kasutatakse küpsiseid. Kasutamist jätkates nõustute küpsiste ja veebilehe üldtingimustega Nõustun