VI SISSEJUHATUS ENSÜMOLOOGIASSE 1. Kõik ensüümid, v.a mõni katalüütiline RNA, on valgud. Ensüümid on biokeemilised katalüsaatorid, mida iseloomustab suur katalüütiline jõud, kõrge spetsiifilisus ja reguleeritavus. On metaboolsete funktsioonide vahendajad. Osa ensüüme vajavad katalüütiliseks aktiivsuseks lisaks valgulisele osale veel täiendavat keemilist komponenti kofaktorit (anorgaanilised ioonid; koeensüümid). Prosteetiliseks rühmaks nim kofaktorit, mis on tugevalt seotud ensüümi valgulisele osale. Katalüütiliselt aktiivset ensüümi (valk + kofaktor) nim holoensüümiks, inaktiivset valgulist osa üksinda apoensüümiks. Aktiivtsentriks nim ruumipiirkonda ensüümis, mis on ruumilis-spetsiifiline ja võimeline ühendama sinna sobivat substraati. 2. Ensüümid süstemaatiline klassifikatsioon. (E.C
· ei muuda liikuva tasakaalu seisundit · ei lühustu reaktsiooni käigus · alandavad reaktsiooni kiirust elimineerivat energeetilist barjääri Ensüümide ehitusosad lihtensüümid (AH jääkidest koosnevad lihtvalgud) liitensüümid (liitvalgud, konjugeeritud ensüümid). Valkosa (apoensüüm) ja mittevalkosa (kofaktor). Valkosa määrab spetsiifilisuse, mängib põhirolli substraadi sidumises ja potentseerib kofaktorit. Kofaktor satbiliseerib ensüümvalku, osaleb substraadi sidumises ning vahetult katalüüsiprotsessis. Kofatoriks võivad olaa: ioonid (Cl sülje amülaasle, Cu tsüstokroomi oksüdaasile, Mg ja K pütuvaadi kinaasile, Se glutatiooni peroksüdaasile) anorgaanilised üh-d ( Hcl pepsiinile) madalmolekulaarsed org.üh-did (koensüümid). Koensüümid moodustavad valdavama osa kofaktorite. Seega koosneb liitensüüm valkosast ja oensüümist.
Liitensüümide puhul kuulub molekuli koostisesse ka teatav mittevalguline komponent. (apoensüüm – ensüümi valguline osa; kofaktor – mittevalguline osa) Koensüüm – juhul kui mittevalguline osa kujutab endast suhteliselt suurt orgaanislist molekuli (mitte lihtsalt mõnd iooni), siis nimetatakse sellist osa koensüümiks. Holoensüüm – terviklik ensüümimolekul, mis sisaldab endas nii apoensüümi kui ka kofaktorit või koensüümi Koensüümide põhilisteks struktuurseteks ja funktsionaalseteks komponentideks on erinevad veeslahustuvad vitamiinid nt NAD ja NADP - > vitamiin B5 derivaadid. NB! Vesiniku aatomi liitmine või loovutamine tähendab redoksreaktsiooni! Orgaanilised ühendid võivad dehüdrogeenimisel vabastada vesiniku aatomeid, vesinikioone ja ka hüdriidioone. Peamised koensüümid, mis on seotud redoksidega on NAD + ja FAD. FAD seob vesiniku aatomeid. NAD+ seob hüdriidioone
ülekande jpt reaktsioone. Kõik ensüümid, va mõni katalüütiline RNA, on valgud. Ensüüme iseloomustab suur aktiivsus ja spetsiifilisus. Ensüümid kiirendavad reaktsioone 103 kuni 1017 korda. Ensüümid on väga spetsiifilised reaktantide ehk substraatide suhtes; paljud neist eeldavad stereospetsiifilisust. Osa ensüüme vajavad katalüütiliseks aktiivsuseks lisaks valgulisele osale ka veel täiendavat keemilist komponenti, nn kofaktorit: - Anorgaanilised ioonid (Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+) - Koensüümid (keerulised orgaanilised või metalloorgaanilised ühendid) Prosteetilisteks rühmadeks nimetatakse kofaktorit, mis on tugevalt seotud ensüümi valgulisele osale. Katalüütiliselt aktiivset ensüümi (valk + kofaktor) nim holoensüümiks, inaktiivset valgulist osa üksinda aga apoensüümiks. Aktiivtsenter ensüümi molekuli piirkond, mis otseselt osaleb katalüütilises protsessis.
vms. 7. Milline toodud NAD+/NADH molekuli vormist on oksüdeerunud, milline redutseerunud vorm (toodud struktuurvalemid) oksüdeerunud vorm on see, mis on loovutanud elektrone ehk siis pos. laenguga. Red. Vorm on see teine. 8. Toodud NAD+. FAD, ATP või CoA molekuli koosseisust ära tunda ensümaatilise reaktsiooni toimumisel osalev molekuli osa. 9.Analüüsige millised loetletud struktuursetest ja funktsionaalsetest omadustest iseloomustavad iga konkreetset kofaktorit 1. ATP a. Nikotiinamiidne tsükkel 2. FAD b. Adeniini rühm 3. NAD+ c. Fosfoanhüdriidside 4. CoA d. Tiool e. Isoalloksasiini tsükkel f. Riboos g. Atsüüli ülekanne h. 2 elektroni ülekandega toimuv redoksprotsess i. 1 või 2 elektroniline ülekande protsess j. Fosforüüli ülekanne 10.Millised toodud ühenditest on makroergilised ühendid (Ühendid, mille hüdrolüüsil vabaneb vähemalt sama hulk energiat kui ATP hüdrolüüsil)
Hapnik on terminaalseks elektronide aktseptoriks elektronide transpordiahelas. Tsütokroom c oksüdaas koosneb 13 subühikust ning kasutab + katalüüsis 2 heemi ja 2 Cu tsentrit. Samal ajal kompleks IV transpordib/pumpab ka H membraanidevahelisse ruumi. Tsütokroomid on väikesed valgud, sisaldavad tugevalt seotud kofaktorit heemi. Heem- tetrapürrool, seotud koordinatiivselt Fe aatomiga. Fe iooni viies koordinatiivne side moodustub valguga, kuues tavaliselt substraadiga. 3 klassi heeme: (1) Fe- protoporfüriin IX: lihtsaim heem, biosünteesi raja esimene produkt. Esineb b-tüüpi tsütokroomides. (2) Heem A: üks Me oksüdeeritud formüüliks, vinüülrühm seotud isoprenoidiga. Esineb a-tüüpi tsütokroomides. (3) Heem C: Mõlemad vinüülid on seotud tsõsteiinide kaudu valgu külge
o selle kontsentratsioon on puhverdatud Ensüümi juuresolekul muutub sõltuvus reaktsioonikiiruse ja substraadi kontsentratsiooni vahel hüperboolseks. Ensüümi poolt katalüüsitaval reaktsioonil: Madalatel [S] väärtustel, vcat = f([S]) Kõrgetel [S] väärtustel, vcat --> constant. Kofaktorid ja koensüümid. Koensüümid on orgaanilised või metallo-orgaanised, mis on ensüümiga tihedalt seotud ja vajalikud katalüüsi toimumiseks. Ensüümiga kovalentselt seotud kofaktorit nimetatakse prosteetiliseks rühmaks Kofaktorid osalevad sageli otseselt katalüütilises protsessis kandes üle elektrone või funktsionaalseid rühmi substraadilt produktile. Ensüümkatalüüsi spetsiifilisus. Homogeenses katalüüsis on reageerivad ained ja katalüsaator samas faasis. Heterogeenses katalüüsis moodustab katalüsaator eri faasi, katalüüs toimub katalüsaatori pinnal (katalüüs metallide ja mitmete oksiidide pinnal).
7. Milline toodud NAD+/NADH molekuli vormist on oksüdeerunud, milline redutseerunud vorm (toodud struktuurvalemid) oksüdeerunud vorm on see, mis on loovutanud elektrone ehk siis pos. laenguga. Red. Vorm on see teine. 8. Toodud NAD+. FAD, ATP või CoA molekuli koosseisust ära tunda ensümaatilise reaktsiooni toimumisel osalev molekuli osa. 9.Analüüsige millised loetletud struktuursetest ja funktsionaalsetest omadustest iseloomustavad iga konkreetset kofaktorit 1 ATP a. Nikotiinamiidne tsükkel 2 FAD b. Adeniini rühm 3 NAD+ c. Fosfoanhüdriidside 4 CoA d. Tiool Isoalloksasiini tsükkel Riboos Atsüüli ülekanne 2 elektroni ülekandega toimuv redoksprotsess 1 või 2 elektroniline ülekande protsess Fosforüüli ülekanne 10
geeni splaissingul. Tavaliselt fosforsidemeid üle kandes. DMD - 78 intronit, kana kollageen - vähemalt 50. Introneid lõigatakse välja: tRNA prekursoritest splaissingu endonukleaasiga + ligeerimine (fosfodiesteraasne, kinaasne, ligaasne aktiivsus) rRNA prekursoritest autokatalüütiliselt. pre-mRNA transkriptidest kaheetapiliselt splaissosoomide abil. 121. Autokatalüütiline splaising. Puudub trans; on ainult cis katalüütiline aktiivsus. Reaktsioon vajab guaniini vaba 3'-OH gruppi kui kofaktorit! Intron kõrvaldatakse kahe fosforsideme ülekandega. Väljalõigatud intron võib muuta ringikujuliseks teise fosforsidemete ülekandega. rRNA prekursorid. 122. Splaissosoomid. Splaissosoomides on 5 snRNPd: U1, U2, U4, U5, U6. SpRNAd - valk kompleksid. I etapis toimub 5' intron splaissingu saidis (tavaliselt GU; splice donor) katkemine, intramolekulaarsete fosfordiestersideme teke katkemispunkti G 5' süsinikku ja konserveerunud A 2?' süsinikku vahel introni 3' otsa poolt. Vaja ATP energiat
fosforüülrühma lisamisel ATP (vt. fosfori metabolismi regulatsioon!). Formiaadi metabolismi regulatsioon Formiaat kas väljutatakse rakust või metaboliseeritakse süsinikdioksiidiks ja veeks. Formiaadi lagundamist katalüüsib formiaat-vesiniklüaasi kompleks, milles sisalduvad formiaadi dehüdrogenaas H (fdhF geen) ja hüdrogenaas 3 (hycE). Kompleks on membraaniga assotsieerunud ja koosneb paljudest komponentidest. Kompleksi katalüütilise aktiivsuse avaldumiseks on vaja molübdeeni kofaktorit, Ni ja Fe. Formiaadi dehüdrogenaas H 140-ndas positsioonis asub selenotsüsteiin (tsüsteiini S on asendatud seleeniga), mis on kodeeritud terminaatorkoodoni UGA poolt. Selenotsüsteiini lülitamine UGA vastu kasvavas polüpeptiidahelas toimub tRNASec ja terve rea translatsioonifaktorite toimel. Kui ensüümis on selenotsüsteiini asemel tsüsteiin, langeb ensüümi katalüütiline aktiivsus ligi 2 suurusjärku.
konformatsiooniliste muutuste tulemusena. NDH-I koosneb kolmes struktuursest osast: hüdrofiilne fragment (NuoEFG), mis katalüüsib NADH oksüdeerumise ja elektronide liikumise ensüümi sisemusse; amfipaatne fragment (NuoBCDI; amfipaatne molekulil on nii hüdrofiilne kui ka hüdrofoobne osa), mis ühendab hüdrofiilset ja hüdrofoobset fragmenti, ning hüdrofoobne fragment, mis on sukeldunud membraani (NuoAHJKLMN). Hüdrofiilne fragment sisaldab FMN kofaktorit. NADH kaks elektroni liiguvad FMN-le, mis redutseerub FMNH 2-ks. Elektronide üleaknne Fe-S- klastrile põhjustab prootonite pumpamise periplasmasse ja PMF-i genereerimise. Elektronid liiguvad Fe-S-klastrilt kinoonile. Ensüüm on Ca-seoseline, ilma Ca 2+ on ensüüm inaktiivne. Lisaks Zn2+-liig pärsib ensüümi tööd, takistades prootonite liikumist mööda ensüümi, kas sisenemist või väljumist. 55
annaabi.ee 
