Enzim Kataliz PPT Kinetiği | Enzim katalizinin kinetiği
Enzim Katalizinin Kinetiğini Anlamak
Enzimler, diyet proteinlerini peptitler adı verilen daha küçük bileşenlere ayırmak için hayati öneme sahiptir. Kimotripsin ve kimotripsin gibi enzimler bu süreçten sorumludur. Her ikisi de, omurga üzerindeki belirli konumlardaki peptit bağlarını parçalayabilir. Bu iki enzim, aromatik amino asitlere bitişik olarak parçalanır. Parçalanma mekanizmasını ve enzimlerin nasıl çalıştığını anlamak, bu enzimlerin insan sindirimi ve metabolizmasındaki rolünü anlamanıza yardımcı olacaktır.
KM, enzim-substrat kompleksinin ayrışması için denge sabitidir
Michaelis-Menten reaksiyonu, iki farklı molekül arasındaki ilişkiyi tanımlayan kimyasal bir reaksiyondur. Spesifik bir enzim, aynı substrat için başka bir enzimle rekabet edebilir. Michaelis sabitinin değerleri Km ve Vmax olarak bilinir. Bu iki parametre arasındaki ilişkiyi anlamak, substratın metabolik kaderini tahmin etmenizi sağlar. Her yoldan ne kadar substratın aktığını bilerek, enzim-substrat kompleksinin KM değerini ve Vmax’ını tahmin edebilirsiniz.
Kd ölçüsü, enzim aktivitesi ile substrat afinitesi arasındaki ilişkiyi anlamak için önemli bir parametredir. Kd’nin termodinamik bir sabit olduğunu, Km’nin ise enzimin substrattan ayrışma yeteneğini temsil eden bir denge sabiti olduğunu anlamak önemlidir. Ayrıca, enzimin substratına ne kadar güçlü bağlandığı hakkında bir fikir verir.
ES, bir enzim içeren reaksiyonun bir ürünüdür. Enzim, saniyede binlerce reaksiyonu katalize etme yeteneğine sahiptir. Ters reaksiyon çok daha yavaş olacak ve tüm reaksiyonun çok küçük bir bölümünü oluşturacaktır. E+P ve E+S birbiriyle rekabet edecek ve toplam reaksiyon sayısının neredeyse %100’ünü oluşturacaktır. Bu, reaksiyon hızının tersidir.
ES = EP = E + P
Enzim katalizinde, bir ES kompleksi oluşur ve substrat reaksiyona dahil edilir. Enzim geçiş durumuna girerken daha hızlı gerçekleşen bir reaksiyona girer. İtici gücü sağlayan, bu etkileşimle açığa çıkan enerjidir. Enzim katalizinin kinetiği de aynı prensibe dayanmaktadır. Sonuç olarak, enzim katalizinin kinetiği kimya ile yakından ilgilidir.
Michaelis-Menten denklemi, yaygın olarak kullanılan bir enzim kinetiği modelidir. Bu denklem, başlangıcını ve reaksiyonun kendisini tanımlayarak reaksiyon hızını belirlemeyi mümkün kılar. Reaksiyon sürecinde, enzimler substrat ile substrat konsantrasyonuyla orantılı bir hızda reaksiyona girer. Bu nedenle, ES kompleksinin konsantrasyonu reaksiyon hızını belirler.
Enzim katalizinde, kovalent olarak modifiye edilmiş bir ara ürün üretilir. Çift yer değiştirme, reaksiyonun ürününü üretir. Özetle, enzim iki işlemi katalize eder: amino asidin hidrolizi ve bir asil-enzimin dönüşümü. Bu iki reaksiyona pinpon reaksiyonları denir. Bölgeye yönelik mutasyonların bir bakteriyel epoksit hidrolazını klorlu bir epoksit hidrolaza dönüştürebildiği gösterilmiştir.
Diğer çeşitli reaksiyonlar, enzimlerin aktivitesi ile ilgilidir. Penisilin bozunmasında enzimleri içeren bir reaksiyona bir örnek, geri dönüşümsüz bir glikoprotein peptidaz inhibitörüdür. Bu enzim, bakteriyel izin sentezinin önemli bir adımını katalize eder. Sıralı reaksiyonlar, olası tüm ikili enzim-substrat-ürün komplekslerini oluşturur. Önde gelen substrat A önce bağlanır ve sonra B. Bu ikisi arasındaki reaksiyon üçlü bir komplekste gerçekleşir ve ardından sırasıyla P ve Q salınır.
Cat/KM, enzim etkinliğinin bir ölçüsüdür Cat/
KM oranı, enzim etkinliğinin önemli bir ölçüsüdür. kcat/KM değeri ne kadar yüksek olursa, bir enzim bir substratı dönüştürmede o kadar iyi olur. Ek olarak kcat/KM, belirli bir substrat gerektiğinde çok önemli olan bir enzimin özgüllüğünü ölçer. Bir enzimin etkinliği, enzimin maksimum hızının yarısı için bulunması gereken substrat konsantrasyonu olan Michaelis-Menten sabiti (Km) ile de ölçülür.
Cat/KM oranı genellikle farklı enzimlerin reaktivitesini ve katalitik etkinliğini karşılaştırmak için kullanılır. Ancak, cat/KM oranı, katalitik etkinliğin doğru bir göstergesi değildir. Michaelis-Menten denklemi, cat/KM oranını enzim etkinliğinin yararlı bir indeksi olarak ayırır. Ancak bu indeks tek bir enzimin etkinliğini yansıtmaz.
Yaygın bir yöntem, göbek damarı endotel hücrelerine bağlı HK üzerinde PK’yi birleştirmek ve Km’yi belirlemektir. Bu deney, plazma kallikrein bölünmesi olarak bilinir ve negatif yüklü bir yüzey olmadan gerçekleştirilir. Bu deneyde, HK bölünmesinin ürünü, kcat/KM’yi temsil eden serbest bradikinin olmuştur.
cat/KM, aynı anda iki hız ölçümü alınarak ve sonuçların substrat doygunluk kinetiği ile ilişkilendirilerek hesaplanır. (kcat/KM)*KI’yi hesaplamak için basit ve hızlı bir yöntemdir. Bu hızlı yöntem, hesaplanan değerleri substratın doymuş kinetiği ile ilişkilendirerek doğrulanır. Ve bonus olarak, değerleri elde etmek için bir kompleks gerektirmez.
Enzimin
özgüllük sabiti Enzim katalizinin özgüllük sabiti, bir enzimin bir maddeyi diğerine ne kadar verimli dönüştürebildiğini ölçer. Belirli bir enzimin özgüllük sabiti ne kadar yüksek olursa, bir maddeyi diğerine o kadar verimli bir şekilde dönüştürebilir. Farklı enzimlerin özgüllük sabitlerini karşılaştırmak, hangisinin diğerine tercih edildiğini belirlemeye yardımcı olur. Bu ölçüm, belirli görevler için enzimlerin seçilmesine yardımcı olur. Araştırmanızı geliştirmek için enzimlerin özgüllük sabitlerini kullanmak için bazı ipuçları.
İlk olarak, enzimin belirli bir maddeyi ne kadar verimli bir şekilde indirgediğini bilmelisiniz. Enzimlerin özgüllük sabitini ölçmenin birçok olası yolu vardır. Bunu ölçmenin en kolay yolu, toplam hücre lizatları ile enzim kataliz deneyleri yapmaktır. Bu yöntemler emek yoğundur ve araştırmanız için uygun olmayabilir. İkincisi, en yüksek özgüllük sabitine sahip enzimleri kullanmalısınız çünkü bu, hangi substratın kullanılacağı konusunda daha doğru kararlar vermenize yardımcı olacaktır.
İkincisi, enzim katalizinin özgüllük sabitinin nasıl ölçüldüğünü anlamanız gerekir. Bir enzimin reaksiyon hızının substrat konsantrasyonuna oranıdır. Bu ilişki, belirli bir enzimin bir substratı bir ürüne nasıl dönüştüreceğini tahmin etmemizi sağlar. Ayrıca, substratının kat/km’sini hesaplayarak bir enzimin ne kadar spesifik olduğunu anlamamıza yardımcı olur. Bir enzimin özgüllüğünü, onu belirli bir molekülünkiyle karşılaştırarak ölçebiliriz.
Enzim katalizinin kinetiği Enzim katalizinin
kinetiğini anlamak için önce entropi kavramını anlamamız gerekir. Entropi üretimi, bir enzimatik reaksiyon sırasında aktarılan enerji miktarını ölçer. Aktivasyon enerjisi, aktivasyon potansiyeli ile orantılıdır, bu nedenle aktivasyon enerjisinin arttırılması entropi üretimini artıracaktır. Aktivasyon entropisi aynı zamanda bir enzim tarafından dağıtılan enerjinin bir ölçüsüdür – enerji dağılımı ne kadar büyükse, aktivasyon entropisi o kadar büyük olur.
Enzimler söz konusu olduğunda entropi, reaksiyonun temel bir özelliğidir. Enzim, serbest enerjisinin bir kısmını substratı istikrarsızlaştırmak için harcayan substratına sıkıca bağlanır. Kararsızlaştırma işlemi entalpik faktörleri içerebilir, ancak en yaygın yorum, alt tabakadaki entropiyi çağırır. Ayrıca, ücretli entropi cezalarına sahip enzimler, aktivasyon bariyerini entropi kaybı olmadan hızla tırmanabilir. Bu şekilde, substratı istikrarsızlaştırmadan entropiyi artırabilen enzimler, reaksiyon hızını hızlandırabilir.
Eğer bir enzim kararsız ara ürünler yaratarak enerjisini artırabiliyorsa, aralarındaki enerji bariyerini azaltarak yaptığı işi maksimize edebilir. Enzimler, ara ürünler ve geçiş durumları arasındaki enerji bariyerini azaltarak termodinamik etkinliklerini geliştirebilir, yapısal kararlılıklarını ve katalitik aktivitelerini artırabilir.
Enzim ve substrat arasındaki manyetik etkileşimler
KSI enzimi, substratın karbonil grubunun Asp103 ve Tyr16’nın OH dipollerine yalnızca 2,4-2,6 A mesafelerle yaklaştığı elektrostatik ön organizasyon katalizi için bir modeldir. deneysel veriler iyi. Reaksiyon hızını artırmanın yanı sıra, kimyasal konumlandırmanın da enzim katalizinde rolü vardır.
Enzim-substrat kompleksinin X-ışını yapısı, temel katalitik grupların, substratın reaktif kısmına yakın bir şekilde paketlendiğini gösterir. Bu yakınlık, enzim-substrat etkileşimlerindeki genel bir stratejiyi yansıtıyor olabilir. Bununla birlikte, diğer enzimler, uzak elektrostatik etkileşimleri birleştirerek aynı amaca ulaşabilir. Bu çalışma, bu stratejilerin, çeşitli biyolojik sistemlerde enzimlerin ve substratların davranışını tahmin etmek için yararlı olabileceğini düşündürmektedir.
Elektrik alanın
boyutu Solventlerdeki elektrik alanın boyutu, çözünen maddenin polaritesi arttıkça artar. Bu etkiye titreşimsel solvatokromizm denir. Elektrik alanındaki kaymalar, enzimin titreşim frekansını, çözünenin titreşimine yansıtılan elektrik alanına ayarlamak için referans verisi olarak kullanılır. Bu işlemlerden kaynaklanan elektrik alan, enzimin titreşim frekansını mutlak bir elektrik alanla eşleştirmek için kullanılabilir.
İlginç bir şekilde, ubikuitin ligazın kapak-taban etkileşimleri, substratın proteazomda birleşmesini katalize eder. Substrat daha sonra bir reseptöre bağlanarak proteazomun hRpn13 bölgesine iletilir. İşlem, substrat başlatma bölgesinin stabilitesine ve ATPase halkasının Rpt alt birimi ile bağlanmasına bağlıdır.