ENSÜÜMKATALÜÜSI KEEMILISED MEHHANISMID 1. Ensüümkatalüüsi kolm keemilist mehhanismi. Kovalentse katalüüsi põhimõte. Nukleofiilsed tsentrid ensüümides, side ensüümi ja substraadi vahel. 1. 1) Kolm mehhanismi: · kovalentne katalüüs · üldine happe-alus katalüüs · metalli-iooni katalüüs Kovalentse katalüüsi põhimõte: · Ensüüm ja substraat moodustuvad kovalentseid sidemeid ühes või mitmes reasktsiooniahela punktis. · Kovalentse sideme moodustumine E(ensüümi) ja S(substraadi) vahel tagab reaktsiooni kiiruse tõusu Näide : katalüüsita reaktsioon: BX+Y -> BY+X Kovalentne katalüüs: BX+Y+E -> E:B+Y+X-> E+BY+X Selle mõte on vähendada aktivatsiooni energiat reaktsioonil. Nukleofiilse katalüüsi puhul ensüümi mõni nukleofiilne tsenter (amiin, hüroksüül etc...) atakteerib substraadi elektrofiilset tsentrit. Tekib side substraadi ja ensüümi vahel. ...
Ensüüm on väga spetsiifiline, iga ensüüm tahab oma kompleksi, mõni teeb ühte reaktsiooni aint ühes kohas. Koosnevad aminohappejääkidest. Koensüümid/kofaktorid madalmolekulaarsed orgaanilised ühendid, mis koos ensüümide valguosaga osalevad ensüümi katalüüsis moodustades toimivaid ensüüme. Need on liitensüümi osas, enamasti on aktiivtsentri koostises, vitamiinist pärit või ise vitamiin, nt. B5, B3. Ensüümkatalüüsi olemus - Biokatalüüs ehk ensüümkatalüüs on spetsiaalsete proteiinide ensüümide kasutamine keemilises reaktsioonis. Substraatlik aine läheb ensüümi juurde, sobib aktiivtsentrisse, ensüüm muudab ta teiseb aineks ehk muundatatakse ära, kui ei sobi tuleb välja. Reaktsiooni kiirus tõuseb proportsionaalselt ensüümi sisalduse suurenemisega. Ensüümkatalüüs on vajalik vitamiinide koeensüümiks saamiseks 6. Nukleiinhapete biokeemia. Nukleiinhapped on biopolümeerid, mille monomeerid on nukleotiidid. Nukleotiidid
o Paljude valkude funktsiooniks on teiste molekulide sidumine, mis soodustab organismil reageerida keskonnamuutustele. Ensüümid - ensüümide koostis, ehitus, ensüümkatalüüsi olemus (k.a. mis mõjutab selle kiirust), spetsiifilisus. o Kõrgmolekulaarsed bioloogilised katalüsaatorid, mis kiirendavad keemiliste protsesside toimumist o Koosnevad aminohappejääkidest o Valgulise ehitusega o Ensüümkatalüüs Substraat (S) difundeerub ensüümi (E) juurde Aktiivtsenter sobitub substraadiga Tekib ensüüm-substraat kompleks (ES) ES aktiveerub (sidemed pingestuvad) Substraat muutub produktiks (P) mis väljub ensüümi aktiivtsentrist Ensüümi esialgne olek taastub o Tegurid mis mõjutavad kiirust
(staadium 3 ) (6.4) Stöhhiomeetriline koefintsent on 2, lisame selle kiiruse võrrandisse 1 dc HBr r= . Kontant j sõltub temperatuurist ja see võrdub 0,012. c HBr / c Br2 << 1 2 dt Samm 1 on algatus samm ja samm -1 on ahelalõhkumise samm mehanismis. Teist ja kolmanda staadiumit nimetatakse paljundusstaadiumiks, sest HBr pidevalt toodetakse. Stadium -2 inhibeerimise staadium 9. Katalüüs. Ensüümkatalüüs KATALÜÜS Katalüsaatoritel on rida spetsiifilisi omadusi: - katalüsaatorid suurendavad tavaliselt reaktsiooni kiirust - katalüsaatorid vivad kiirendada reaktsioone teatud suunas - katalüsaatorid ei osale vahetult reaktsioonis - katalüsaatori omadused ei tohiks muutuda reaktsiooni käigus - katalüsaatorid vivad kaotada aktiivsust reaktsiooni käigus (katalüsaatori mürgitumine) 9.1 Katalüüsiprotsessi phimtted R1 + K P1 + KX
Seega peab ahelreaktsiooni esilekutsumiseks kasutatav energiahulk olema piisavalt suur, et lõhkuda keemilisi sidemeid molekulis ja moodustada vabu valentse omavaid osakesi. H 2 + Br2 2 HBr 500-1500K dc HBr 2kc H 2 c Br2 1/ 2 = dt c 1 + j HBr c Br2 dc HBr = k 2 c Br c H 2 - k -2 c HBr + k 3 c HBr c H dt 9. Ensüümkatalüüs Michaelis-Menteni mehhanism: k1 E + S ==== ES (9.19) k2 k3 ES ----> E + P (9.20) E = ensüüm, S = substraat (reageeriv ühend) ja P = produkt. According to this mechanism rate of reaction is given by the rate of producing P ie. dc P
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 neid täna näeme, evolutsiooni ja loodusliku valiku tulemusel. Substraat seostub ensüümi aktiivtsentrisse, mis võtab enda alla tavaliselt vähem kui 5% ensüümi pinnast. Ensümaatilise reaktsiooni kiirust võib määrata substraadi kontsentratsiooni vähenemise või produkti kontsentratsiooni suurenemise kaudu.
BIOKEEMIA KORDAMISKÜSIMUSED I osa I. BIOKEEMIA AINE. RAKU EHITUS. VESI JA VESILAHUSED. (Õpik lk 3- 32) 1. Bioelemendid. Bioloogilised makromolekulid. Looduses leidub 90 keemilist elementi. Kõige suurema osa 98%- moodustavad H(vesinik), O(hapnik) ja C(süsinik). Inimese organismi kõigist aatomitest moodustavad 99% H,O,C,N,P,S. Just need elemendid on sobivad, sest moodustavad kovalentseid sidemeid. ELEMENT % Vesinik 63 Hapnik 25,5 Süsinik 9,5 Lämmastik 1,4 Bioelemendid moodustavad erinevaid molekule, need biomolekulid jagunevad nelja klassi: 1. Valgud ehk proteiinid 2. Nukleiinhapped (DNA,RNA) 3. Süsivesikud ehk suhkrud 4. Lipiidid ehk rasvad (AINUKESED, MIS EI OLE BIOPOLÜMEERID!) Polümeerid - väga suured molekulid, mis koosnevad tuhandetest väiksematest omavahel ühendatud molekulidest ehk monomeeridest. Valgud ehk proteiinid on lineaarsed, hargnemata biopolümeerid, mille monomeerideks on aminohappej...
Ahelreaktsioonid on väga kiired ning tihti lõpevad plahvatusega, kuna kiirus kasvab laviinitaoliselt. Näiteks: ! Ahelreaktsioonis võivad osaleda ka mitmed lisandid: aktivaatorid (ained, mis ise kergesti lagunedes soodustavad ahelreaktsiooni) ja inhibiitorid (ained, mis pidurdavad reaktsiooni). Eristatakse hargnemata ahelaga (elementaaraktis tekib üks aktiivne osake) ja hargnenud ahelaga (elementaaraktis tekib 2 või enam aktiivset osakest) reaktsioone. ! 2. Ensüümkatalüüs. ! Ensüümid on valgud, mis katalüüsivad bioloogilisi protsesse (biokatalüsaatorid). Lähteaineid, mille reaktsiooni kiirust ensüüm mõjutab, nimetatakse substraatideks. Reaktsioonis võib esineda rohkem kui üks substraat. Ensüümid on polümeersed ained, mis koosnevad aminohapete jääkidest, millel omakorda on palju funktsionaalseid rühmi. Osa ensüüme sisaldab metallioone, mis võivad asuda ensüümi struktuuris või ensüümist väljaspool
I. BIOKEEMIA AINE. RAKU EHITUS. VESI JA VESILAHUSED. (Õpik lk 3-32) 1. Bioelemendid. Bioloogilised makromolekulid. Bioelemendid: O, H, C, N, P, S. Moodustavad 99% kõikidest aatomitest inimkehas. Elemendid on molekulide tekitamiseks sobivad, sest moodustavad kovalentseid sidemeid elektronpaaride jagamisega. Biomolekulid: Valgud (ehk proteiinid, hargnemata biopolümeerid, koosnevad 20 aminohappest, moodustavad ensüümid (lipaas),retseptorid(insuliini retseptor); Nukleiinhapped (hargnemata biopolümeerid, monomeerideks nukleotiidid (dna, rna)); Süsivesikud (ehk karbohüdraadid, monomeerideks monosahhariidid, nendest tekivad polüsahhariidid mis on seotud glükosiidsidemetega; olulised energiaallikad, osalevad ka rakk-rakk äratundmisprotsessides); Lipiidid (ei moodusta polümeere!; võimelised moodustama suuri struktuure, kuid monomeerid on ühendatud nõrkade jõududega; oluline roll energiaallikana, signaalmolekulidena). Biopolümeer valgud, n...
orientatsiooni eest. - Aktiivtsenter piirkonnaks ensüümis, kus vahetult toimub katalüütiline protsess. Kujutab endast ensüümi valgu koostises olevate AH radikaalide funktsionnalsete rühmade ruumpaigutust. - Regulatoorne tsenter iseloomulik osadele ensüümidele (ainevahetusradade võtmeensüümid), mis reguleerivad ensüümide aktiivsust. Ensüümkatalüüs : spetsiaalsete proteiinide ensüümide kasutamine keemilises reaktsioonis. Kiirust mõjutab ensüümi ja substraadi kontsentratsioon; keskkonna temperatuur; keskkonna pH; kofaktori olemasolu ja konsentratsioon; aktivaatorid, inhibiitorid; keskkonna ioonitugevus. Spetsiifilisus e. eriomadused: Valkloomus määrab ära ensüümide eriomadused. Spetsiifilisus konkreetne ensüüm seostub vaid konkreetse substraadiga.
radikaale (initsiaatorid). mille tagajärjel sidemed lõdvenevad. Eristatakse hargnemata ahelaga (elementaaraktis tekib Heterogeenne katalüüs sel puhul moodustab üks aktiivne osake) ja hargnenud ahelaga katalüsaator omaette faasi, mis tavaliselt on tahke. (elementaaraktis tekib kaks või enam aktiivset osakest) Ensüümkatalüüs reaktsioone. Ensüümid on biokatalüsaatorid. Kõik biokeemilised Vabad radikaalid rakus reaktsioonid organismis toimuvad ensüümide manulusel. Vabad radikaalid tekivad rakkudes normaalse Ensüümid on polümeersed ained, mis koosnevad - ainevahetuse käigus, osaledes erinevates ainevahetus- ja
· Heterogeenne katalüüs katalüsaator ja lähteained eri faaasides, tekivad ebapüsivad pindühendid katalüsaatori pinnal. Tekivad katalüsaatorimürgid ained, mis adsorbeeruvad katalüsaatori pinnale ja takistavad reagentide adsorptsiooni või reageerivad katalüsaatoriga. Promootorid ained, mis kiirendavad katalüsaatori toimet. Inhibiitor aine, mis vähendab reaktsiooni kiirust. · Ensüümkatalüüs ensüüm liitub substraadiga ja moodustab vaheühendi, toimuvad keemilised muundumised, tekib saadus ning ensüüm vabaneb. Redoksreaktsioon reaktsioonid, mis kulgevad oksüdatsiooniaste muutusega või muutuseta. Oksüdeerija liidab elektrone ehk redutseerub (o-a väheneb) Redutseerija loovutab elektrone ehk oksüdeerub (o-a suureneb) · Molekulidevaheline eri molekulide koosseisu kuuluvate aatomite o-a muutub,
reagentide adsorptsiooni või isegi reageerivad katalüsaatoriga (H2S, CO) Promootorid -ained, mis veelgi kiirendavad katalüsaatori toimet. Nad suurendavad katalüsaatori pinnal aktiivsete punktide (defektidega kristallide) arvu. Ammoniaagi sünteesi (osalevad gaasilised ained N2, H2) katalüsaatoriks on raud, promootoriteks K2O ja Al2O3. Katalüsaator nõrgendab sidemeid H2 ja N2 molekulides nii, et tekivad peaaegu vabad aatomid, mis on kõrge reaktsioonivõimega. · Ensüümkatalüüs väga spetsiifiline, biokeemias suure tähtsusega, katalüsaatoriks on ensüümid. Kokkupuutepinna suuruse mõju reaktsioonikiirusele Kokkupuutepinna suurus mõjutab heterogeenseid reaktsioone. Selliste reaktsioonide kiirust saab mõjutada: · tahkete ainete peenestamisega · vedelike pihustamisega · ainete omavahelise intensiivse segamisega reaktsiooni käigus. Reaktsioonikiirust mõjutavad füüsikalised protsessid
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
